陈剑平院士研究团队在植物RNA病毒致病机制方面取得重要进展

近日，国际著名学术期刊PNAS在线发表了宁波大学植物病毒学研究所陈剑平院士研究团队的一项重要创新研究成果，题为《Distinct modes of manipulation of rice auxin response factor OsARF17 by different plant RNA viruses for infection》，该研究揭示了不同类型植物RNA病毒靶向同一个寄主抗病毒因子，干扰其功能从而促进病毒侵染的新机制。

水稻病毒引起的病毒病严重影响作物的质量及产量。病毒侵染寄主植物后通常会导致植物生长发育异常的表型，而这些表型往往与植物体内的激素含量变化有关。该研究团队此前发现水稻黑条矮缩病毒侵染水稻后很多激素途径发生了显着性变化。例如，病毒侵染会诱导植物茉莉酸（JA）途径相关基因的上调表达，从而抵抗病毒的侵染，而油菜素甾体（BR）和脱落酸（ABA）途径基因会下调表达（New Phytologist，2017；Plant cell&environment, 2018）。生长素（auxin）作为一类重要的植物生长类激素，不但调控植物生长发育而且在植物与病原物互作中发挥重要的作用。该研究团队前期研究结果表明生长素信号途径在植物防御病毒侵染过程中发挥正调控作用（Molecular Plant Pathology，2019）。从反防御角度，病毒是否会直接影响和干扰这些抗病激素信号途径从而更加利于自身侵染，具体机制是怎样的目前还不清楚。因此，深入了解病毒致病机制以及水稻自身抗病途径对更好的防控病毒病有着重要的科学意义。

该团队发现不同类型的水稻病毒如属于双链RNA病毒斐济病毒属的南方水稻黑条矮缩病毒（Southern rice black streaked dwarf virus，SRBSDV）P8蛋白、属于多分体负义单链RNA病毒纤细病毒属的水稻条纹病毒（Rice stripe virus，RSV）P2蛋白和负义单链RNA病毒弹状病毒属的水稻条纹花叶病毒（Rice stripe mosaic virus，RSMV）M蛋白都能直接与生长素信号途径转录因子OsARF17互作，并且发现不同病毒蛋白与OsARF17互作的结构域不同。进一步从病毒蛋白影响转录因子功能的角度出发，证实P8蛋白通过干扰OsARF17的二聚体化作用并抑制其转录激活能力去影响其转录功能，P2蛋白通过直接干扰OsARF17的DNA结合能力去影响OsARF17的转录功能，而M蛋白也能够抑制OsARF17的转录激活功能。利用转基因水稻材料研究OsARF17在不同病毒侵染过程中的作用，发现OsARF17在植物防御病毒侵染中发挥重要控作用。该研究揭示虽然不同类型病毒蛋白与OsARF17互作的作用方式不同，但它们都是通过影响OsARF17的功能去削弱其介导的抗病毒防卫反应，从而有利于病毒的侵染。

该研究不仅阐明了一种新的寄主-病毒相互作用方式即不同类型病毒蛋白都能靶向生长素途径的同一转录因子，同时所研究的寄主基因对不同水稻病毒具有广谱抗性，为改良作物广谱抗性提供新的基因资源。

论文第一作者为张合红博士和博士生李路路，陈剑平院士和孙宗涛研究员为通讯作者，此外宁波大学燕飞研究员及北京大学的李毅教授等也参与了本研究。该项研究由国家重点研究发展计划（2016YFD0200804）、宁波市科技创新2025重大项目（2019B10004）、宁波大学人才引进计划赞助。

原文链接：https://www.pnas.org/content/early/2020/04/03/1918254117