CELL HOST & MICROBE | 李毅課題組在水稻抗病毒免疫中取得重要進(jìn)展
2020年7月8日，Cell Host & Microbe正式發(fā)表了來(lái)自北京大學(xué)生命科學(xué)學(xué)院李毅課題組的“Jasmonate signaling enhances RNA silencing and antiviral defense in rice”研究論文（28/1 pp. 89-103, 2020. http://doi.org/10.1016/j.chom.2020.05.001），揭示了水稻茉莉酸（JA）信號(hào)通路通過(guò)調(diào)控RNA沉默（RNAi）信號(hào)通路促進(jìn)水稻抗病毒免疫的機(jī)制。
水稻條紋病毒（Rice stripe virus，RSV）是由昆蟲(chóng)傳播的病毒，除侵染水稻外，還可以侵染小麥、大麥等禾本科作物。被感染水稻心葉基部出現(xiàn)褪綠的黃白色斑條，嚴(yán)重時(shí)心葉整片黃化甚至枯死，嚴(yán)重影響水稻產(chǎn)量。該課題組之前的研究發(fā)現(xiàn)，水稻抗病毒RNAi信號(hào)通路的核心蛋白AGO18受病毒侵染誘導(dǎo)，通過(guò)與AGO1競(jìng)爭(zhēng)性結(jié)合miR168和miR528，釋放其靶基因AGO1和抗壞血酸氧化酶基因（AO），AGO1蛋白通過(guò)結(jié)合病毒siRNA（vsiRNA）介導(dǎo)抗病毒免疫（eLife, 2015）；AO蛋白通過(guò)調(diào)節(jié)植物體內(nèi)的氧化還原穩(wěn)態(tài)，促進(jìn)活性氧（ROS）的積累，增強(qiáng)水稻的抗病毒免疫（Nature Plants, 2017）。但是病毒侵染如何誘導(dǎo)水稻AGO18表達(dá)并不清楚。研究人員通過(guò)分子、生化和遺傳學(xué)等方法，發(fā)現(xiàn)RSV侵染或者病毒外殼蛋白（CP）過(guò)表達(dá)能夠誘導(dǎo)水稻茉莉酸（JA）的顯著積累，同時(shí)JA合成和信號(hào)通路相關(guān)的基因也被顯著誘導(dǎo)表達(dá)。JA信號(hào)通路的關(guān)鍵轉(zhuǎn)錄因子（JAMYB）能夠結(jié)合并激活AGO18的啟動(dòng)子，從而誘導(dǎo)AGO18的表達(dá)，抑制病毒的侵染。研究人員進(jìn)一步發(fā)現(xiàn)，水稻JAZ6蛋白能夠通過(guò)與JAMYB相互作用抑制其轉(zhuǎn)錄激活活性。
綜上所述，該研究揭示了病毒侵染后植物JA信號(hào)通路與RNAi信號(hào)通路協(xié)同參與水稻抗病毒防御的分子機(jī)制，發(fā)現(xiàn)了JAMYB作為響應(yīng)JA信號(hào)通路的轉(zhuǎn)錄因子參與水稻AGO18的轉(zhuǎn)錄調(diào)控；同時(shí)，揭示了水稻中獨(dú)特的RSV CP介導(dǎo)的抗性的分子機(jī)制（圖1）。該期刊同期發(fā)表了由國(guó)際著名病毒學(xué)家，加州大學(xué)丁守偉教授撰寫(xiě)的評(píng)論文章（28/1 pp. 7-9, https://doi.org/10.1016/j.chom.2020.06.007），提出該發(fā)現(xiàn)為研究植物寄主激素信號(hào)通路對(duì)抗病毒RNAi信號(hào)通路的調(diào)控開(kāi)辟了一條新途徑。
水稻JA信號(hào)通路與RNAi通路協(xié)同抗病毒的作用模型
北京大學(xué)博士后楊志蕊博士和博士研究生黃鈺為該論文的并列第一作者，李毅教授為該論文的通訊作者。北京大學(xué)許智宏院士、清華大學(xué)戚益軍教授以及四川農(nóng)業(yè)大學(xué)王文明教授為該論文共同作者。該研究得到了國(guó)家自然科學(xué)基金、國(guó)家水稻產(chǎn)業(yè)體系項(xiàng)目和博士后創(chuàng)新人才支持計(jì)劃的大力支持。
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