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CELL HOST & MICROBE | 李毅课题组在水稻抗病毒免疫中取得重要进展

日期: 2020-07-10

2020年7月8日,Cell Host & Microbe正式发表了来自北京大学esball世博黑钱吗李毅课题组的“Jasmonate signaling enhances RNA silencing and antiviral defense in rice”研究论文(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)信号通路通过调控RNA沉默(RNAi)信号通路促进水稻抗病毒免疫的机制。

水稻条纹病毒(Rice stripe virus,RSV)是由昆虫传播的病毒,除侵染水稻外,还可以侵染小麦、大麦等禾本科作物。被感染水稻心叶基部出现褪绿的黄白色斑条,严重时心叶整片黄化甚至枯死,严重影响水稻产量。该课题组之前的研究发现,水稻抗病毒RNAi信号通路的核心蛋白AGO18受病毒侵染诱导,通过与AGO1竞争性结合miR168和miR528,释放其靶基因AGO1和抗坏血酸氧化酶基因(AO),AGO1蛋白通过结合病毒siRNA(vsiRNA)介导抗病毒免疫(eLife, 2015);AO蛋白通过调节植物体内的氧化还原稳态,促进活性氧(ROS)的积累,增强水稻的抗病毒免疫(Nature Plants, 2017)。但是病毒侵染如何诱导水稻AGO18表达并不清楚。研究人员通过分子、生化和遗传学等方法,发现RSV侵染或者病毒外壳蛋白(CP)过表达能够诱导水稻茉莉酸(JA)的显著积累,同时JA合成和信号通路相关的基因也被显著诱导表达。JA信号通路的关键转录因子(JAMYB)能够结合并激活AGO18的启动子,从而诱导AGO18的表达,抑制病毒的侵染。研究人员进一步发现,水稻JAZ6蛋白能够通过与JAMYB相互作用抑制其转录激活活性。

综上所述,该研究揭示了病毒侵染后植物JA信号通路与RNAi信号通路协同参与水稻抗病毒防御的分子机制,发现了JAMYB作为响应JA信号通路的转录因子参与水稻AGO18的转录调控;同时,揭示了水稻中独特的RSV CP介导的抗性的分子机制(图1)。该期刊同期发表了由国际著名病毒学家,加州大学丁守伟教授撰写的评论文章(28/1 pp. 7-9, https://doi.org/10.1016/j.chom.2020.06.007),提出该发现为研究植物寄主激素信号通路对抗病毒RNAi信号通路的调控开辟了一条新途径。

水稻JA信号通路与RNAi通路协同抗病毒的作用模型

北京大学博士后杨志蕊博士和博士研究生黄钰为该论文的并列第一作者,李毅教授为该论文的通讯作者。北京大学许智宏院士、清华大学戚益军教授以及四川农业大学王文明教授为该论文共同作者。该研究得到了国家自然科学基金、国家水稻产业体系项目和博士后创新人才支持计划的大力支持。