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在植物中,RNA沉默(RNA silencing)是植物抵御病毒侵染的重要策略。在植物与病毒的长期共进化过程中,植物病毒编码一个或多个病毒沉默抑制子(Viral suppressor of RNA silencing,VSR)来抑制植物基因沉默促进病毒侵染或致病。因此,研究植物的抗病毒RNA沉默和病毒的沉默抑制过程成为全面了解植物与病毒互作的重要环节。水稻条纹花叶病毒(Rice stripe mosaic virus,RSMV)于2015年在中国广东省罗定县首次发现,随后该病害在中国的广西和海南等地有零星发生。RSMV是弹状病毒科(Rhabdoviridae)细胞质型弹状病毒属(Cytorhabdovirus)的新成员,由介体昆虫电光叶蝉(Recilia dorsalis)以持久增殖型方式传播。RSMV感染的水稻病株呈现轻微的矮化,叶片呈现黄色条纹、花叶和叶尖扭曲等症状。截至目前,关于RSMV编码的病毒沉默抑制子鉴定及其功能尚不清楚。
为了明确RSMV编码的RNA沉默抑制子及其功能,本研究利用农杆菌介导的烟草瞬时表达法,将RSMV编码的六个蛋白与绿色荧光蛋白(Green fluorescent protein,GFP)的农杆菌共注射16C烟草叶片,通过观察GFP荧光信号的积累,确定了RSMV编码的基质蛋白(Matrix protein,M)具有弱的沉默抑制子活性。另外,通过酵母双杂交、亚细胞共定位、双分子荧光互补实验证明M与水稻内源基因沉默抑制子3(Rice Suppressor of gene silencing3,OsSGS3)存在互作。进一步研究发现,在水稻中转基因过表达M并不改变OsSGS3的mRNA积累量,然而利用烟草瞬时表达系统,发现M能够通过泛素-蛋白酶体途径和自噬-溶酶体途径影响OsSGS3蛋白的稳定性。其次,利用马铃薯X病毒(Potato virus X,PVX)异源病毒表达系统中表达M能够增强PVX的致病性。最后通过水稻遗传转化体系获得M的过表达转基因水稻,结果显示M过表达引起一定程度的水稻的植株矮化、分蘖增多等类似于RSMV侵染水稻后的病害症状的表型。以上研究结果表明,M具有弱的沉默抑制子活性,它可能通过抑制OsSGS3的蛋白稳定性发挥病毒沉默抑制作用,同时,PVX异源表达和水稻遗传学证据也证实M可能在RSMV致病过程中发挥功能。
RSMV目前在中国并没有大面积的爆发危害,但其对水稻产量潜在威胁却是存在的,因此鉴定RSMV编码的沉默抑制子及其功能有助于全面理解水稻与病毒间的防御与反防御过程,从而为深入解析病毒致病和水稻抗病毒过程提供线索,对于辅助抗病毒分子育种具有重要意义。
为了明确RSMV编码的RNA沉默抑制子及其功能,本研究利用农杆菌介导的烟草瞬时表达法,将RSMV编码的六个蛋白与绿色荧光蛋白(Green fluorescent protein,GFP)的农杆菌共注射16C烟草叶片,通过观察GFP荧光信号的积累,确定了RSMV编码的基质蛋白(Matrix protein,M)具有弱的沉默抑制子活性。另外,通过酵母双杂交、亚细胞共定位、双分子荧光互补实验证明M与水稻内源基因沉默抑制子3(Rice Suppressor of gene silencing3,OsSGS3)存在互作。进一步研究发现,在水稻中转基因过表达M并不改变OsSGS3的mRNA积累量,然而利用烟草瞬时表达系统,发现M能够通过泛素-蛋白酶体途径和自噬-溶酶体途径影响OsSGS3蛋白的稳定性。其次,利用马铃薯X病毒(Potato virus X,PVX)异源病毒表达系统中表达M能够增强PVX的致病性。最后通过水稻遗传转化体系获得M的过表达转基因水稻,结果显示M过表达引起一定程度的水稻的植株矮化、分蘖增多等类似于RSMV侵染水稻后的病害症状的表型。以上研究结果表明,M具有弱的沉默抑制子活性,它可能通过抑制OsSGS3的蛋白稳定性发挥病毒沉默抑制作用,同时,PVX异源表达和水稻遗传学证据也证实M可能在RSMV致病过程中发挥功能。
RSMV目前在中国并没有大面积的爆发危害,但其对水稻产量潜在威胁却是存在的,因此鉴定RSMV编码的沉默抑制子及其功能有助于全面理解水稻与病毒间的防御与反防御过程,从而为深入解析病毒致病和水稻抗病毒过程提供线索,对于辅助抗病毒分子育种具有重要意义。