现代番茄种植技术：植物-病毒相互作用使番茄获得抗性
一、非生物压力的影响
环境压力影响全球作物生产。干旱和高温是最严重的非生物压力，特别是在气候炎热的国家。此外，它们增加了昆虫的压力，由于昆虫载体携带的病毒，它们造成了额外的威胁。长期以来，病毒完全被认为是对植物造成损害的病原体，利用宿主资源和化合物进行自身繁殖。
然而，近年来，新信息描述了一些病毒对其植物宿主的有益作用。病毒被定义为与植物细胞机制的相互作用，从而保护植物免受一些非生物压力。
这方面的一项开创性研究描述了RNA病毒（如溴花叶病毒（BMV）、烟草花叶病毒（TMV）和烟草拨浪鼓病毒（TRV））提高宿主植物对干旱耐受性的能力，而黄瓜花叶病毒（CMV）不仅诱导了植物对干旱的抗性，而且对寒冷的抵抗力。受病毒感染的组织的特点是渗透保护剂和抗氧化剂水平增加。感染马铃薯病毒X（PVX）和李子痘病毒（PPV）进一步增进了耐旱性。尽管没有详细描述PVX或PPV诱导的干旱下植物存活率的改善，但在受感染的植物中发现了水杨酸（SA）而不是脱落酸（ABA）的水平增加。
这些结果出乎意料，因为ABA是调节植物对干旱反应的关键激素，而SA是在对病原体感染的反应中诱导的。然而，在表达番茄黄叶卷曲C4基因或萝卜马赛克病毒（TuMV）6K2基因的转基因拟南芥中也显示了以ABA独立方式建立耐旱性。TRV被证明可以促进植物对低温的耐受性，PVX对环境氧化的耐受性。
二、近期的进展性研究
线虫病毒是小型圆形ssDNA（cssDNA）病毒。番茄黄叶卷曲病毒（TYLCV）是一种典型的卵形虫病毒，它感染番茄植物。TYLCV病毒封装了约2800个核苷酸的单个cssDNA分子（单体）。直到最近，人们还认为单部分TYLCV基因组编码六个基因：具有两个基因的病毒链，V1（皮蛋白CP）和V2，以及具有四个基因的互补链，C1到C4。
然而，最近的生物信息学研究有助于发现另外六个TYLCV开放阅读框架，为少于80个氨基酸的蛋白质进行编码，其中一些显示了特定的亚细胞定位。例如，在病毒感染期间表达的V3，定位在高尔基装置中，作为RNA沉默抑制器，并沿着微丝传输到等离子体，以促进病毒细胞到细胞的运动。
另一种TYLCV蛋白，创造的C5，是一种致病性决定因素和RNA沉默抑制剂。最近的另一项研究表明，通过筛选两部分番茄黄叶卷曲泰国病毒的翻译起始点，发现了由A和B基因组编码的潜在病毒蛋白，并发现对位于各种细胞室中的不同蛋白质异构体的翻译很重要。
TYLCV通过其昆虫载体以循环持久的方式在植物之间传播，即白蝇Bemisia tabaci，它以全球600多种植物物种为食。在商业西红柿中，产量损失可能达到100%。TYLCV致病性的威胁已经随着对TYLCV耐受的番茄系和品种的发展而减少，首先在以色列，后来在许多其他国家感染后，这些耐受性西红柿（此处为R-TYLCV）不会大幅改变其形态特征，即使在病毒性白蝇大规模接种的情况下，也表现出正常的生长和产量。长期感染后，R-TYLCV西红柿的病毒量与TYLCV易感西红柿（S-TYLCV）中的病毒量相当，同时保留了它们的农艺特性。
三、结果
在白蝇介导的S-TYLCV番茄植物感染时，TYLCV不会诱发过度敏感反应和细胞死亡，直到病变的西红柿衰老。相反，TYLCV提高暴露在不同压力下的受感染西红柿（S和R）存活的能力已经逐渐被发现。
番茄种植受到环境压力（如高温、干旱）和病毒感染（主要是属于番茄黄叶卷曲病毒家族-TYLCVs）的威胁。与许多RNA病毒不同，TYLCV感染不会在番茄植物中诱发过度敏感反应和细胞死亡。为了确保成功感染，TYLCV保留了可以繁殖的合适细胞环境。
受感染的植物会经历轻微的压力，经历适应，并部分“准备好”暴露在其他环境压力下。热和干旱引起的植物枯萎和生长停止被TYLCV感染抑制，主要是通过下调热休克转录因子HSFA1、HSFA2、HSFB1，从而抑制HSF调节应激基因的表达。特别是，TYLCV通过诱导蛋白质复合物和聚集体来捕获HSFA2，从而减轻急性应激反应，否则会导致植物死亡。病毒感染可以缓解压力诱导的代谢物的增加，如碳水化合物和氨基酸，并导致它们从芽到根部的重新分配。在高温和缺水的情况下，TYLCV诱导植物细胞稳态，促进宿主的生存。因此，这种病毒-植物相互作用对双方都有好处。
