周雪平：防治“作物癌症”的植物医生

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周雪平
  说起“病毒”，我们并不陌生，但人们往往并不清楚病毒的真面目。从命名病毒至今，100多年来无数学者为之前赴后继，希望能够全面认识病毒的本质。周雪平也不例外。不过，他专攻的不是动物病毒，而是植物病毒。
  瞄准前沿，攻克双生病毒致病机理
  作物病毒病素有“作物癌症”之称。由于缺乏有效的抗性资源和防治方法，作物病毒病害每年对农作物生产造成的经济损失多达1000多亿美元。全世界已知的植物病毒约1200多种，而双生病毒约占植物病毒的三分之一。随着世界贸易日趋频繁，双生病毒及其传播介体烟粉虱在世界各地不断扩散并在全球急剧蔓延，造成的危害呈逐年加重趋势，并在全球多种作物上造成毁灭性危害，引起了广泛关注。针对双生病毒病害控制的重大需求，周雪平领衔的团队对我国双生病毒变异进化规律以及病毒致病机理等开展了系统研究，相关研究获2014年国家自然科学二等奖。
  准确掌握田间双生病毒的发生动态、流行规律、变异进化进而明确致病机理，是制定安全、高效的双生病毒防控策略的关键。周雪平首先对从全国27个省、市、自治区采集的病毒进行了测定，发现双生病毒已在22个省、市、自治区存在，其中15个省、市、自治区危害严重。通过测定病毒的全基因组序列，发现中国有41种双生病毒，其中31种是双生病毒新种。他发现，双生病毒的复制缺乏忠实性和保真性，病毒基因组可快速变异并形成异质种群，使病毒适应外界新环境。我国双生病毒存在着非常多的复合侵染，病毒复合侵染以后，造成病毒基因组之间互相重组产生新病毒，由此明确了我国双生病毒种类多的原因。明确了我国双生病毒的侵染循环特征，它们主要通过烟粉虱在作物与作物之间以及杂草与作物之间传播，因此提出了以“切断病毒初侵染源、控制苗期侵染”为核心的双生病毒病综合防控技术，已在浙江、广西和云南等地区示范推广。
  很多双生病毒伴随有小分子的卫星DNA，通过系统研究，周雪平发现卫星DNA编码一个致病基因。除了致病作用外，卫星DNA还能抑制植物抵御病毒侵染的防卫系统——RNA沉默，从而促进双生病毒的侵染。为了对抗卫星DNA编码的毒蛋白，植物编码了激酶和E3连接酶等蛋白并通过磷酸化和泛素化病毒毒蛋白而减弱其对植物的毒害。他将双生病毒形象地比喻成“导弹”，植物比喻成“导弹防御系统”，病毒“导弹”要克服植物“导弹防御系统”，当病毒突破植物“导弹防御系统”后，植物又会利用其编码的蛋白来对抗病毒“导弹”。周雪平的发现为该类病害防控提供了新思路和新靶标。
  双生病毒在自然界由烟粉虱传播。在显微镜下可以明显看到烟粉虱长有一对翅膀和尖尖的嘴。当烟粉虱将嘴刺入植物的一瞬间，双生病毒就会顺势进入植物体内。周雪平与昆虫学家合作，发现B型烟粉虱取食带有双生病毒的植物后，其“传宗接代”能力就异乎寻常得强。为了厘清双生病毒如何使植物在短时间内就失去抵抗烟粉虱的能力，他们选择了一种名叫中国番茄黄曲叶病毒的双生病毒开展相关实验。他们先制作了一张“基因表格”，上面放置了烟草植株目前所能找到的抗性相关基因，然后观察植物感染病毒后相关基因的表达变化以及抗性相关物质的代谢变化。通过数据的实时监测，发现双生病毒侵染植物后，抑制了植物茉莉酸防御信号途径相关基因的表达，降低了植物中茉莉酸的滴度，从而降低了植物抵抗烟粉虱的能力。这是学术界首次从生理和分子水平揭示媒介昆虫与病毒之间通过植物介导形成互惠关系的机制。由于茉莉酸广泛存在于高等植物中，且是介导抗虫性的重要激素，因此，这些发现不仅深化了病毒、媒介昆虫、植物三者互作关系的认识，而且为探索利用植物抗性防治媒介昆虫和植物病毒提供了新思路。
  控制作物病毒危害，培养植保学科英才
  目前，世界上尚无对植物病毒有高效治疗作用的抗病毒剂。国际上均采用早期监测与防控的方法减轻病毒病的危害，如应用无病毒种子、种苗等，而早期监测与防控的核心就是病毒检测技术。作为水稻产业体系的岗位科学家，周雪平负责我国水稻病毒病防控技术研究。他研制了针对水稻条纹病毒、南方水稻黑条矮缩病毒、水稻黑条矮缩病毒、水稻齿矮病毒和水稻矮缩病毒等病毒的特异性单克隆抗体，并开发了检测水稻和介体中病毒的免疫学快速检测试剂盒，对介体带毒检测周期缩短至3小时，灵敏度达到1:1600，准确率提升到99%。试剂盒普及应用至县级农技部门，使实验室技术应用到了田间地头。依据介体带毒率和数量，构建病害中长期预测模型，实现了病害的早期预警和实时预报。上述技术被全国农技推广服务中心在我国稻区普遍推广，有效预测了病毒病的发生动态，提高了病毒病防治的有效性，为病害防控的绿色治理提供了重要支撑。
  周雪平带领团队制备了40多种侵染小麦、玉米及其他重要经济作物的病毒单克隆抗体，并开发出病毒快速检测试剂盒，因特异性好、灵敏度高，试剂盒已广泛应用于我国作物病毒病的早期诊断、监测预警与防控，为健康种苗生产、病毒病预测预报和科学使用农药提供了关键技术。
  在搞科研的同时，周雪平不忘培养青年科技人才。他共指导博士后15名、博士生75名，硕士生38名，指导的学生中有1人获长江特聘教授、1人获国家杰出青年基金、1人入选中组部青年拔尖人才支持计划、3人获国家优秀青年基金、1人获全国优秀博士学位论文、3人获优秀博士学位论文提名，为植物保护学科培养了一批学术骨干。