植物甘油醛-3-磷酸脱氢酶（glyceraldehyde-3-phosphate dehydrogenases，GAPDH）是糖酵解、糖异生、卡尔文循环过程中的关键酶，根据其亚细胞定位可进一步划分为细胞质型（GAPC），叶绿体型（GAPA/GAPB）和非绿色质体型（GAPCp）。GAPDH除了调控基础代谢，还执行moonlight功能，参与植物应答病毒侵染。文献表明，病毒侵染诱导活性氧（reactive oxygen species, ROS）爆发，而ROS迸发抑制本氏烟NbGAPC与NbATG3的相互作用，促进自噬。但目前关于甘蔗（Saccharum spp. hybrid）中GAPDH是否调控甘蔗花叶病毒（sugarcane mosaic virus, SCMV）侵染尚未见报道，甘蔗GAPDH基因家族信息也不清楚。
2025年5月24日，农学院2021级作物栽培学与耕作学专业博士生杨宗桃以第一作者在植物学领域国际经典学术期刊《Industrial Crops and Products》（工业作物产品）在线发表了题为"Molecular identification of sugarcane glyceraldehyde-3-phosphate dehydrogenases and their involvement in SCMV infection in sugarcane"（甘蔗甘油醛-3-磷酸脱氢酶分子鉴定及其应答甘蔗花叶病毒侵染研究）的研究论文。
甘蔗是我国及全世界最重要的糖料作物和能源作物，近年来甘蔗糖约占我国食糖总产的87%，约占世界食糖总产的78%，甘蔗乙醇约占世界生物质燃料乙醇的40%。甘蔗花叶病严重危害甘蔗生产，在1920s，几乎摧毁了美国、阿根廷和巴西的甘蔗产业，至今仍然危害全世界甘蔗生产。SCMV是甘蔗花叶病主要病原之一，由于甘蔗基因组复杂且遗传转化效率低，SCMV侵染机制研究远滞后于其他病毒致病体系。
研究人员利用基因组学方法，从甘蔗割手密AP85-441、栽培种R570和新台糖22的基因组中分别鉴定出24、75和91个GAPDH家族成员，并做了系统的生信分析。从甘蔗栽培种新台糖22号中克隆了4个不同类型的GAPDH基因，即ScGAPC、ScGAPA、ScGAPB和ScGAPCp。这4个GAPDH基因均应答SCMV侵染而差异表达，ScGAPCp上调表达近10倍。通过DAB染色和监测ATG8-I、ATG8-II的积累，发现SCMV侵染甘蔗会引发ROS爆发和自噬。Y2H和BiFC实验表明，这4个ScGAPDH均与ATG3相互作用；本氏烟叶片上瞬时表达实验表明，它们均抑制自噬，推测他们与ATG3互作，干扰了后者催化ATG8与磷脂酰乙醇氨的结合，进而抑制自噬。比较有趣的是，SCMV侵染诱导的ROS迸发抑制了4个GAPDH与ATG3相互作用。根据以上研究结果，我们提出了SCMV侵染过程中GAPDH与ATG3的相互作用调控ROS迸发和自噬的动态平衡模型：SCMV侵染导致甘蔗不同类型的GAPDH的差异表达和ROS爆发，GAPDH与ATG3相互作用抑制自噬，而ROS爆发则抑制GAPDH与ATG3的相互作用促进自噬，进而达到某种动态平衡而建立侵染（图1）。该项研究成果解析了甘蔗通过平衡活性氧爆发和自噬应答SCMV侵染的分子机制，对甘蔗抗花叶病育种具有重要的理论指导意义。
Figure 1. Interaction of ScGAPDHs with ScATG3 balances ROS burst and autophagy upon SCMV infection.
澳门·威尼斯人国家甘蔗工程技术研究中心的徐景升教授、黄国强助理研究员、王璐助理研究员为共同通讯作者。论文得到了国家重点研发计划（2023YFD1200700，2023YFD1200703）、福建省自然科学基金（2021J01138）和澳门·威尼斯人科技创新项目（KFB24033）共同资助。
文章链接：https://doi.org/10.1016/j.indcrop.2025.121225
期刊简介：
Industrial Crops and Products 是一本国际期刊（JCR农业工程学1区，中国科学院期刊分区表农林科学1区Top）。主要发表关于具有工业应用价值的栽培植物（非粮食、非饲料作物）的研究成果。论文内容应涵盖作物导向型研究和生物基材料研究，并需具备国际关注度、假设驱动性和可重复性。关注的作物及产品包括：纤维作物、林木作物、能源作物、工业油料作物、橡胶与树脂，以及栽培药用植物和芳香植物。
作者简介：
徐景升（通讯作者）
徐景升，教授，博士生导师。现任农业农村部福建甘蔗生物学与遗传育种重点实验室副主任，国家甘蔗工程技术研究中心专职科研人员。中国作物学会甘蔗协会会员，国际甘蔗技师协会（ISSCT）会员。主要从事甘蔗与微生物互做分子机制、甘蔗功能基因组学、转基因生物安全评价技术等方面的研究。在Plant physiology, New Phytologist, Frontiers in Microbiology, Journal of Integrative Agriculture, Plant Disease等期刊上发表论文40余篇。主持国家高技术研究发展计划（863）课题1项，国家自然科学基金6项，国家重点研发计划子课题2项，转基因重大专项子课题1项，福建省自然科学基金面上项目1项，福建省青年科技人才创新项目1项。
杨宗桃（第一作者）
杨宗桃，学院2021级博士生，主要研究方向为甘蔗与SCMV互作的分子机制研究，在New Phytologist, Plant physiology, Frontiers in Microbiology, Frontiers in plant science, International of Molecular Science, Viruses等期刊上以第一或参与发表SCI论文6篇。