浙江大學(xué)農(nóng)業(yè)與生物技術(shù)學(xué)院李正和研究員和周雪平教授課題組在雙生病毒與植物互作方面取得新的研究進(jìn)展，他們利用遺傳學(xué)和分子生物學(xué)等技術(shù)手段，以系統(tǒng)翔實(shí)的實(shí)驗(yàn)證據(jù)揭示了雙生病毒編碼的一個致病因子通過調(diào)控植物內(nèi)源基因沉默抑制子抵御寄主防衛(wèi)反應(yīng)的新機(jī)制。這項(xiàng)研究成果于2014年2月6日發(fā)表在病原生物學(xué)國際權(quán)威刊物《PLoS Pathogens》上“Li F, Huang C, Li Z, Zhou X (2014) Suppression of RNA Silencing by a Plant DNA Virus Satellite Requires a Host Calmodulin-Like Protein to Repress RDR6 Expression. PLoSPathog 10(2): e1003921 (http://www.plospathogens.org/article/info%3Adoi%2F10.1371%2Fjournal.ppat.1003921)”。周雪平教授的博士生李方方為該論文的第一作者，李正和特聘研究員和周雪平教授為共同通訊作者。
RNA沉默是一種由雙鏈RNA誘導(dǎo)的、序列特異性的核酸降解和基因表達(dá)調(diào)控機(jī)制，RNA沉默是植物抵御病毒侵染的重要防衛(wèi)機(jī)制。目前已知植物病毒均編碼一個或多個RNA沉默抑制子，以抵抗寄主RNA沉默介導(dǎo)的防衛(wèi)反應(yīng)，但對這些抑制子的作用機(jī)制了解甚少。雙生病毒是一類世界范圍內(nèi)廣泛發(fā)生、已在番茄、棉花、木薯、豆類、小麥、玉米等多種作物上引起毀滅性危害的重要病毒，目前在生產(chǎn)上缺乏有效的控制措施。作為一種單鏈DNA，雙生病毒在生活史中缺乏雙鏈RNA階段。學(xué)界對于這類病毒是如何誘導(dǎo)寄主RNA沉默，病毒編碼的抑制子又如何抑制RNA沉默抗病毒反應(yīng)等關(guān)鍵問題尚不清楚，這些問題的解答將有助于制定病毒控制的新策略。
周雪平教授課題組在前期研究中發(fā)現(xiàn)中國番茄黃曲葉病毒（TYLCCNV）伴隨的衛(wèi)星分子編碼的bC1蛋白是一個重要的致病因子，也是一個RNA沉默抑制子（Cui et al., 2004, Journal of Virology），此后多年一直致力于解析bC1蛋白抑制RNA沉默的機(jī)制。利用芯片技術(shù)和第二代測序技術(shù)，發(fā)現(xiàn)了多個參與bC1蛋白功能的候選因子，在此基礎(chǔ)上，通過進(jìn)一步的分析驗(yàn)證發(fā)現(xiàn)，bC1上調(diào)煙草和番茄等植物一個鈣調(diào)素類似蛋白rgs-CaM的表達(dá)，該蛋白被證明是植物內(nèi)源的RNA沉默抑制子。遺傳學(xué)證據(jù)表明，rgs-CaM對于bC1的RNA沉默抑制和致病功能是必需的，相應(yīng)地，過量表達(dá)rgs-CaM的轉(zhuǎn)基因煙草對TYLCCNV侵染表現(xiàn)為超敏感，而RNA干擾下調(diào)其表達(dá)的轉(zhuǎn)基因植株則表現(xiàn)為抗病。深入分析發(fā)現(xiàn)，bC1通過上調(diào)rgs-CaM表達(dá)抑制植物RNA沉默通路中一個重要組份?RNA依賴的RNA聚合酶6（RDR6)?的功能、雙鏈RNA的形成以及siRNA的生物合成。RDR6下調(diào)表達(dá)的轉(zhuǎn)基因煙草對雙生病毒的侵染表現(xiàn)為超敏感，在該植株中，病毒來源的RNA不能有效觸發(fā)植物RNA沉默介導(dǎo)的抗病毒機(jī)制，使得病毒基因組和mRNA轉(zhuǎn)錄本大量積累。更為重要的是，原本僅侵染茄科植物的TYLCCNV，可系統(tǒng)侵染擬南芥rdr6突變體植株，這直接證明RDR6介導(dǎo)的RNA沉默反應(yīng)對抵抗雙生病毒侵染起重要作用，并可限制病毒的寄主范圍。這些結(jié)果揭示了植物RNA沉默通路中新的調(diào)控網(wǎng)絡(luò)，發(fā)現(xiàn)了編碼能力有限的病毒通過操控寄主因子抑制RNA沉默防衛(wèi)反應(yīng)的新機(jī)制，同時表明了RDR6在識別DNA病毒來源的異常mRNA（aberrant mRNA）并引發(fā)RNA沉默的過程中起重要作用。研究結(jié)果揭示了植物與雙生病毒在防御與反防御斗爭中復(fù)雜的分子互作，可為該類病害防治策略提供了新的思路和靶標(biāo)。該研究得到了國家自然科學(xué)基金重大項(xiàng)目和優(yōu)秀青年基金等項(xiàng)目的資助。
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