現代番茄種植技術：植物-病毒互相作用使番茄獲得抗性
一、非生物壓力的影響
環境壓力影響全球作物生産。幹旱和高溫是最嚴重的非生物壓力，特别是在氣候炎熱的國家。此外，它們增加了昆蟲的壓力，由于昆蟲載體攜帶的病毒，它們造成了額外的威脅。長期以來，病毒完全被認為是對植物造成損害的病原體，利用宿主資源和化合物進行自身繁殖。
然而，近年來，新資訊描述了一些病毒對其植物宿主的有益作用。病毒被定義為與植物細胞機制的互相作用，進而保護植物免受一些非生物壓力。
這方面的一項開創性研究描述了RNA病毒（如溴花葉病毒（BMV）、煙草花葉病毒（TMV）和煙草撥浪鼓病毒（TRV））提高宿主植物對幹旱耐受性的能力，而黃瓜花葉病毒（CMV）不僅誘導了植物對幹旱的抗性，而且對寒冷的抵抗力。受病毒感染的組織的特點是滲透保護劑和抗氧化劑水準增加。感染馬鈴薯病毒X（PVX）和李子痘病毒（PPV）進一步增進了耐旱性。盡管沒有較長的描述PVX或PPV誘導的幹旱下植物存活率的改善，但在受感染的植物中發現了水楊酸（SA）而不是脫落酸（ABA）的水準增加。
這些結果出乎意料，因為ABA是調節植物對幹旱反應的關鍵激素，而SA是在對病原體感染的反應中誘導的。然而，在表達番茄黃葉卷曲C4基因或蘿蔔馬賽克病毒（TuMV）6K2基因的轉基因拟南芥中也顯示了以ABA獨立方式建立耐旱性。TRV被證明可以促進植物對低溫的耐受性，PVX對環境氧化的耐受性。
二、近期的進展性研究
線蟲病毒是小型圓形ssDNA（cssDNA）病毒。番茄黃葉卷曲病毒（TYLCV）是一種典型的卵形蟲病毒，它感染番茄植物。TYLCV病毒封裝了約2800個核苷酸的單個cssDNA分子（單體）。直到最近，人們還認為單部分TYLCV基因組編碼六個基因：具有兩個基因的病毒鍊，V1（皮蛋白CP）和V2，以及具有四個基因的互補鍊，C1到C4。
然而，最近的生物資訊學研究有助于發現另外六個TYLCV開放閱讀架構，為少于80個氨基酸的蛋白質進行編碼，其中一些顯示了特定的亞細胞定位。例如，在病毒感染期間表達的V3，定位在高爾基裝置中，作為RNA沉默抑制器，并沿着微絲傳輸到等離子體，以促進病毒細胞到細胞的運動。
另一種TYLCV蛋白，創造的C5，是一種緻病性決定因素和RNA沉默抑制劑。最近的另一項研究表明，通過篩選兩部分番茄黃葉卷曲泰國病毒的翻譯起始點，發現了由A和B基因組編碼的潛在病毒蛋白，并發現對位于各種細胞室中的不同蛋白質異構體的翻譯很重要。
TYLCV通過其昆蟲載體以循環持久的方式在植物之間傳播，即白蠅Bemisia tabaci，它以全球600多種植物物種為食。在商業蕃茄中，産量損失可能達到100%。TYLCV緻病性的威脅已經随着對TYLCV耐受的番茄系和品種的發展而減少，首先在以色列，後來在許多其他國家感染後，這些耐受性蕃茄（此處為R-TYLCV）不會大幅改變其形态特征，即使在病毒性白蠅大規模接種的情況下，也表現出正常的生長和産量。長期感染後，R-TYLCV蕃茄的病毒量與TYLCV易感蕃茄（S-TYLCV）中的病毒量相當，同時保留了它們的農藝特性。
三、結果
在白蠅介導的S-TYLCV番茄植物感染時，TYLCV不會誘發過度敏感反應和細胞死亡，直到病變的蕃茄衰老。相反，TYLCV提高暴露在不同壓力下的受感染蕃茄（S和R）存活的能力已經逐漸被發現。
番茄種植受到環境壓力（如高溫、幹旱）和病毒感染（主要是屬于番茄黃葉卷曲病毒家族-TYLCVs）的威脅。與許多RNA病毒不同，TYLCV感染不會在番茄植物中誘發過度敏感反應和細胞死亡。為了確定成功感染，TYLCV保留了可以繁殖的合适細胞環境。
受感染的植物會經曆輕微的壓力，經曆适應，并部分“準備好”暴露在其他環境壓力下。熱和幹旱引起的植物枯萎和生長停止被TYLCV感染抑制，主要是通過下調熱休克轉錄因子HSFA1、HSFA2、HSFB1，進而抑制HSF調節應激基因的表達。特别是，TYLCV通過誘導蛋白質複合物和聚集體來捕獲HSFA2，進而減輕急性應激反應，否則會導緻植物死亡。病毒感染可以緩解壓力誘導的代謝物的增加，如碳水化合物和氨基酸，并導緻它們從芽到根部的重新配置設定。在高溫和缺水的情況下，TYLCV誘導植物細胞穩态，促進宿主的生存。是以，這種病毒-植物互相作用對雙方都有好處。
