突破性研究!發現抗植物病毒新機制 為全球糧食安全提供新屏障
病毒病害對全球農作物生產、人類健康,及畜牧安全帶來嚴峻威脅。其中,植物DNA病毒,是對糧食作物、蔬菜及多年生經濟作物破壞力最強的病原之一。這類病毒不僅會降低作物的產量與品質,在疫情嚴重時,更可能導致作物歉收,對熱帶與亞熱帶地區的小型農業影響,尤為深遠(Tatineni&Hein,2023)。雙生病毒科(Geminiviridae)的病毒主要透過粉蝨傳播。
隨著氣候變遷、全球氣溫上升以及農業全球化發展,昆蟲媒介傳播病毒的時間與地理範圍風險,均大幅增加(Kvarnheden,2026)。
此前,由瑞士蘇黎世聯邦理工學院生物系(ETH Zurich) Wilhelm Gruissem 教授主持的研究已發現,植物DNA複製酶—DNA聚合酶delta 1 (POLD1) 的單一突變,是木薯對雙生病毒感染產生抗性的關鍵 (Lim et al., 2023)。雖然雙生病毒同樣會利用植物的POLD1來複製自身基因組,但POLD1突變等位基因究竟如何影響病毒的複製過程,過去一直未有解答。
Wilhelm Gruissem教授及國立中興大學詹富智校長的研究團隊,8月於《美國國家科學院院刊》(Proceedings of the National Academy of Sciences USA, PNAS)發表最新研究,正式揭開了POLD1阻絕雙生病毒感染植物的關鍵機制 (Gustian et al., 2026)。
該研究團隊以嚴重威脅全球番茄產量的「番茄黃化捲葉病毒」進行實驗。結果顯示,在感染番茄栽培種與野生種(Solanum chilense) 後,番茄突變的POLD1,會在病毒基因組複製過程中,主動將突變導入病毒DNA中。
這些突變會破壞病毒關鍵蛋白質的功能,進而阻止病毒在植物體內擴散蔓延。此外,突變的POLD1在番茄野生種族群中以雜合等位基因 (heterozygous allele)的形式穩定維持,使植物得以有效抑制病毒,並正常生長。
這項研究發現的POLD1突變等位基因,為育種專家提供一種雙生病毒,無法輕易逃脫的強效抗性機制,這對未來作物育種與糧食安全維護,具有重大價值。