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浙江高校

陳劍平院士研究團隊在植物RNA病毒致病機制方面取得重要進展

時間:2020年04月14日 信息來源:寧波大學 點擊: 加入收藏 】【 字體:


近日,國際著名學術期刊PNAS在線發表了寧波大學植物病毒學研究所陳劍平院士研究團隊的一項重要創新研究成果,題為《Distinct modes of manipulation of rice auxin response factor OsARF17 by different plant RNA viruses for infection》,該研究揭示了不同類型植物RNA病毒靶向同一個寄主抗病毒因子,干擾其功能從而促進病毒侵染的新機制。

水稻病毒引起的病毒病嚴重影響作物的質量及產量。病毒侵染寄主植物后通常會導致植物生長發育異常的表型,而這些表型往往與植物體內的激素含量變化有關。該研究團隊此前發現水稻黑條矮縮病毒侵染水稻后很多激素途徑發生了顯著性變化。例如,病毒侵染會誘導植物茉莉酸(JA)途徑相關基因的上調表達,從而抵抗病毒的侵染,而油菜素甾體(BR)和脫落酸(ABA)途徑基因會下調表達(New Phytologist,2017;Plant cell&environment, 2018)。生長素(auxin)作為一類重要的植物生長類激素,不但調控植物生長發育而且在植物與病原物互作中發揮重要的作用。該研究團隊前期研究結果表明生長素信號途徑在植物防御病毒侵染過程中發揮正調控作用(Molecular Plant Pathology,2019)。從反防御角度,病毒是否會直接影響和干擾這些抗病激素信號途徑從而更加利于自身侵染,具體機制是怎樣的目前還不清楚。因此,深入了解病毒致病機制以及水稻自身抗病途徑對更好的防控病毒病有著重要的科學意義。

該團隊發現不同類型的水稻病毒如屬于雙鏈RNA病毒斐濟病毒屬的南方水稻黑條矮縮病毒(Southern rice black streaked dwarf virus,SRBSDV)P8蛋白、屬于多分體負義單鏈RNA病毒纖細病毒屬的水稻條紋病毒(Rice stripe virus,RSV)P2蛋白和負義單鏈RNA病毒彈狀病毒屬的水稻條紋花葉病毒(Rice stripe mosaic virus,RSMV)M蛋白都能直接與生長素信號途徑轉錄因子OsARF17互作,并且發現不同病毒蛋白與OsARF17互作的結構域不同。進一步從病毒蛋白影響轉錄因子功能的角度出發,證實P8蛋白通過干擾OsARF17的二聚體化作用并抑制其轉錄激活能力去影響其轉錄功能,P2蛋白通過直接干擾OsARF17的DNA結合能力去影響OsARF17的轉錄功能,而M蛋白也能夠抑制OsARF17的轉錄激活功能。利用轉基因水稻材料研究OsARF17在不同病毒侵染過程中的作用,發現OsARF17在植物防御病毒侵染中發揮重要控作用。該研究揭示雖然不同類型病毒蛋白與OsARF17互作的作用方式不同,但它們都是通過影響OsARF17的功能去削弱其介導的抗病毒防衛反應,從而有利于病毒的侵染。

該研究不僅闡明了一種新的寄主-病毒相互作用方式即不同類型病毒蛋白都能靶向生長素途徑的同一轉錄因子,同時所研究的寄主基因對不同水稻病毒具有廣譜抗性,為改良作物廣譜抗性提供新的基因資源。

論文第一作者為張合紅博士和博士生李路路,陳劍平院士和孫宗濤研究員為通訊作者,此外寧波大學燕飛研究員及北京大學的李毅教授等也參與了本研究。該項研究由國家重點研究發展計劃(2016YFD0200804)、寧波市科技創新2025重大項目(2019B10004)、寧波大學人才引進計劃贊助。


原文鏈接:https://www.pnas.org/content/early/2020/04/03/1918254117

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(作者:佚名 編輯:寧波大學)
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