为了应对全球气候变化和世界人口迅速增长带来的挑战，未来粮食作物的产量需要进一步提高。然而，植物病毒引起的病害严重威胁着作物的高产和稳产及其品质。植物在与病毒的长期共进化过程中，进化出多种复杂的抗病毒防御策略，早期的植物抗病毒机制研究主要基于模式植物。近年来，随着基因编辑、遗传转化体系与研究方法的快速发展以及组学的进展，研究人员在作物抗病毒免疫研究中取得了许多突破性的进展，解析了作物抵御病毒侵染的多种作用复杂机制，为进一步培育抗病毒作物品种提供了理论基础和靶点。

2024年8月15日，我院李毅教授课题组应邀在Science China Life Sciences (SCLS)（《中国科学：生命科学（英文版）》）发表题为“Crop antiviral defense: Past and future perspective”（作物抗病毒机制：历史回顾与未来展望）的综述性文章，着重介绍了作物抗病毒研究的最新进展，并归纳了多种抗病毒分子机制，讨论了作物抗病毒研究中面临的挑战，为从事相关领域的科研工作者了解作物抗病毒研究进展提供了较全面的信息。

该综述文章主要包括以下四个部分的内容：

一、全面综述了作物中多种抗病毒免疫的分子机制，包括R基因介导的抗性、隐性基因介导的抗性、RNA沉默信号通路（图1）、RNA decay、植物激素信号通路（图2）、自噬信号通路、泛素化途径以及活性氧介导的抗病毒防御机制。

图1. 水稻RNA沉默信号通路介导的抗病毒免疫

图2. 植物激素信号通路在植物抗病毒免疫中的作用 

二、总结了目前在模式植物与作物中克隆的R基因和隐性抗性基因，其中大部分克隆的R基因来自双子叶植物，少数来自单子叶作物；同时，归纳了不同研究中所使用的病毒人工接种病毒策略，为分析自然侵染与摩擦接种等人工侵染方式引起的不同抗病毒应答机制提供线索。

 三、基于目前的研究进展，提出了不同抗病毒作用机制之间的相互作用关系，按照不同层次的抵御策略，如植物激素以及活性氧等小分子介导的抗病毒防御、RNA介导的抗病毒防御策略以及蛋白水平介导的抗病毒免疫反应，为后续开展抗病毒免疫研究以及分子设计育种提供新的思路（图3）。

图3. 植物与病毒相互作用中复杂的多层防御系统示意图 

 四、最后，基于全球气候的变化，病毒与昆虫介体以及作物宿主的互作同时受到环境因素的影响，提出今后的研究将更多应该关注病毒-昆虫介体-作物宿主-环境四者之间的相互关系。此外，提出了该领域中尚有待解决的一些重要问题，例如植物如何感知病毒感染；宿主因子如何控制病毒感染时的组织特异性反应，特别是在自然感染条件下。今后利用新技术，诸如单细胞测序、空间分辨转录组技术等新兴技术的应用，将有助于回答这些问题。

 中国农业大员工物学院杨志蕊副教授（北京大学已出站博士后）为该论文的第一作者，我司李毅教授为该论文的通讯作者。中国农业大学张永亮教授、中国农业科学院植物保护研究所李方方研究员、中国农业大学周涛教授、中国科学院微生物所叶健研究员、中国农业大学王献兵教授、中国科学院动物研究所张晓明研究员、宁波大学孙宗涛教授、南京农业大学陶小荣教授以及我院吴建国教授为本综述的完成做出了重要贡献。

 论文撰写过程中还得到了清华大学刘玉乐教授和中国农业科学院植物保护研究所周雪平研究员的大力帮助和宝贵建议。北京大学的博士毕业生李广垚和我院吴明副教授参与该论文的撰写与修订。该工作得到了国家重点研发计划（2023YFD1400300）及国家自然科学基金委重大项目（32090010）的资助。