长期以来，植物病原物侵染过程中表现出的组织局限性现象，尤其是病毒为何能够韧皮部定殖及其生物学机制，一直是学界关注的难题；韧皮部是植物养分运输的关键通道，其特殊组织结构按理应对病原体扩散形成屏障——但部分病毒仍能突破限制——引发作物病害大面积暴发。中国农业科学院研究团队经过十余年的系统监测，并对我国西南地区双生病毒的流行规律开展深入研究后发现，ABC转运蛋白家族成员PEN3在病毒扩散过程中发挥着“守门人”作用。实验数据显示，在模式植物中敲除PEN3基因后，原本严格局限于韧皮部的番茄黄曲叶病毒和马铃薯卷叶病毒均可突破组织屏障向薄壁细胞扩散，病毒载量明显升高。该发现具有多上意义：病理学层面，研究首次证实植物体内存在可调控病毒组织特异性的通用分子“开关”；在生态学层面，也为某些病毒为何会突然引发区域性流行提供了解释——当环境因素导致PEN3功能受损时，病毒可能获得跨组织传播能力。研究还表明，这个机制在不同科属植物中具有一定保守性，为开发广谱抗病技术提供了线索。业内专家认为，该研究将分子生物学与植物病理学结合，其创新点主要体现在三上：一是跳出仅围绕单一病毒开展研究的思路，提炼出跨物种的共性规律；二是形成了从基因机制到生态影响的完整研究链条；三是为作物抗病育种提供了新的切入点。目前，团队正基于有关成果推进田间应用研究，尝试利用基因编辑培育PEN3表达更稳定或更强的新型抗病品种。
植物病毒的侵染与传播过程复杂，涉及病原物、宿主植物与环境因素的共同作用。本项研究揭示了PEN3蛋白在病毒韧皮部局限性中的关键作用，为涉及的基础研究提供了新的研究方向，也为农业生产中的病害防控提供了新的思路。随着对植物病毒侵染机制认识的不断深入，相关成果有望更转化为可应用的防控与育种策略，为保障粮食安全和农业可持续发展提供支撑。