J Virol. | 云南省农科院张仲凯团队揭示番茄斑萎病毒在辣椒中通过花粉和胚珠两条途径实现垂直传播的新机制

番茄斑萎病毒（ Tomato spotted wilt virus，TSWV ）是全球危害最严重的植物病毒之一，可侵染番茄、辣椒、烟草等超过1000种植物，每年造成巨大的农业经济损失。尽管已有研究报道TSWV可通过种子传播，但病毒究竟如何进入种子、从亲代传递至子代的具体路径长期不明。

2026年6月12日，云南省农业科学院生物技术与种质资源研究所张仲凯团队在Journal of Virology（IF 4.1） 上发表了题为 “ Orthotospovirus tomatomaculae (Tomato spotted wilt virus [TSWV]) infects ovules and pollen to achieve vertical transmission in Capsicum annuum ” 的研究论文。该研究首次系统阐明了TSWV在辣椒 （ Capsicum annuum ） 中通过 花粉 和 胚珠 两条独立途径实现垂直传播的机制，为辣椒种子带毒防控提供了直接的分子与解剖学证据。

研究背景

TSWV是正番茄斑萎病毒属（Orthotospovirus）的代表种，病毒粒体呈球形包膜结构，直径65–135 nm，基因组为三分体负链/双义RNA。在自然条件下，TSWV主要通过西花蓟马（Frankliniella occidentalis）以持久增殖方式传播，同时种子带毒也是其远距离扩散和田间初侵染源形成的重要途径。

此前，关于TSWV种子传播的研究一直存在争议。在辣椒中，前人仅在胚乳中检测到病毒而未能发现胚感染；在番茄中，不同研究甚至得出了相互矛盾的结论。更关键的是，病毒究竟是通过花粉进入种子，还是通过母体组织/胚珠感染，抑或两者兼有——这一核心科学问题始终悬而未决。

核心技术手段

为解析这一机制，研究团队综合运用了三项核心技术：

1.透射电子显微镜（TEM）：在超微结构水平直接观察病毒粒体在生殖器官中的分布；

2.免疫荧光组织化学（IHC）：精确定位TSWV核衣壳（N）蛋白在组织中的积累位点；

3.基于质粒标准曲线的绝对定量RT-qPCR：精准量化各生殖器官中的病毒载量。

此外，团队设计了控制异花授粉实验，分别量化花粉介导和胚珠介导的传播效率

主要发现

1. TSWV系统性感染辣椒生殖器官

TEM观察显示，在感染植株的花药、花粉粒、子房、胚珠和花柱中均检测到直径80–100 nm的TSWV特征性包膜球形粒体。病毒粒体主要定位于花药的细胞质基质、花粉粒的内壁与原生质体界面、胚珠的珠被细胞以及子房中的高密度粒体聚集区，提示活跃的病毒复制与组装。

2. N蛋白在生殖器官中大量积累

免疫荧光组织化学进一步证实，TSWV-N蛋白在花药、花柱、子房和胚珠中均呈现强烈荧光信号，其中花药隔、维管束和胚珠珠被的信号最强。胚珠珠被中的强烈积累，提示胚珠可能作为种子传播的关键节点。

3. 病毒载量定量：花药和子房是病毒“重灾区”

绝对定量RT-qPCR显示，花药、子房和花柱中的TSWV N基因拷贝数较对照高出10⁷倍以上，花粉粒中接近10⁵倍。这一结果与TEM和免疫荧光的空间分布相互印证，说明花药和子房是病毒在生殖器官中积累的主要位点。

4. 两条独立垂直传播途径被证实

控制异花授粉实验是揭示传播机制的核心。四组处理的结果如下：

处理方式

种子带毒率

子代幼苗感染率

感染植株自花授粉

96%

90%

健康母本 × 感染花粉（花粉介导）

40%

20%

感染母本 × 健康花粉（胚珠介导）

30%

30%

健康植株自花授粉（对照）

0%

0%

这些数据确证：TSWV既可通过花粉（配子体途径）实现垂直传播，也可通过胚珠/母体组织（孢子体途径）实现垂直传播。

5. 花粉与胚珠途径的差异化特征

有趣的是，花粉介导途径虽然种子带毒率更高（40%），但子代幼苗实际感染率仅为20%；而胚珠介导途径种子带毒率30%，子代感染率同样为30%，传播效率更为稳定。研究团队分析，这可能是因为花粉传递了较高的初始病毒载量，而母本途径提供了更持久、更稳定遗传的接种体。

此外，所有F1代子代虽系统感染但均不表现症状，提示病毒可被植物免疫掩盖形成隐症带毒。这一发现对依赖表型观察的种子质检程序构成严峻挑战。

研究意义与应用价值

该研究首次为TSWV在辣椒中通过花粉和胚珠两条途径实现种子传播提供了直接证据，具有以下重要应用价值：制种田中清除感染父本植株，可有效阻断花粉介导的传播；筛选并使用无病毒的母本材料，可显著降低胚珠介导的传播风险；种子带毒子代无症状的特性，提示种子健康检测中必须纳入对花粉等生殖组织的分子检测，而非仅依赖表型观察。将花粉传播和胚珠传播两条途径纳入流行病学模型和抗病育种计划，对于控制辣椒及其他茄科作物中TSWV的种子传播损失至关重要。

云南省农科院郑宽瑜研究员和张仲凯研究员为论文共同通讯作者，硕士研究生张帆为第一作者。该研究得到了云南省种子种业实验室分子智能设计育种项目及云南省重大专项的支持。