近日，福建農(nóng)林大學(xué)農(nóng)林生物安全全國重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室吳建國教授團(tuán)隊(duì)合作在《Cell》期刊發(fā)表題為“Editing Strigolactone Hormone Receptor for Robust Antiviral Silencing in

研究團(tuán)隊(duì)發(fā)現(xiàn)，多種水稻病毒侵染或過表達(dá)水稻草狀矮化病毒（RGSV）編碼的P3蛋白后，水稻植株會(huì)表現(xiàn)出矮化、分蘗增多等表型。通過系統(tǒng)的遺傳學(xué)和分子生物學(xué)分析，首次證實(shí)獨(dú)腳金內(nèi)酯通路是水稻抗病毒免疫所必需的。進(jìn)一步研究表明，獨(dú)腳金內(nèi)酯通路介導(dǎo)的抗性具有顯著廣譜性，不僅對(duì)RGSV有效，還可同時(shí)抑制呼腸孤病毒目下多種重要水稻病毒，包括水稻鋸齒葉矮縮病毒、南方水稻黑條矮縮病毒和水稻黑條矮縮病毒。

RNA干擾（RNAi）是動(dòng)植物中高度保守的核心抗病毒機(jī)制，其中DCL蛋白負(fù)責(zé)識(shí)別并切割病毒RNA，AGO蛋白裝載生成的小干擾RNA（siRNA）執(zhí)行基因沉默功能，而RDR蛋白則通過合成次級(jí)siRNA實(shí)現(xiàn)抗病毒信號(hào)的放大。研究發(fā)現(xiàn)，在RGSV侵染下，獨(dú)腳金內(nèi)酯通路突變體中抗病毒 RNAi活性顯著受損，首次在機(jī)制上建立了獨(dú)腳金內(nèi)酯信號(hào)與這一最保守抗病毒免疫通路之間的直接聯(lián)系：病毒侵染誘導(dǎo)轉(zhuǎn)錄因子MID1的表達(dá)，MID1激活抗病毒基因RDR1和RDR6的轉(zhuǎn)錄，而這一過程依賴共轉(zhuǎn)錄激活因子ONAC131的協(xié)同作用；獨(dú)腳金內(nèi)酯信號(hào)則通過維持ONAC131的表達(dá)水平，確保其有效“輔助”MID1啟動(dòng)下游抗病毒基因的轉(zhuǎn)錄，從而顯著增強(qiáng)RNAi介導(dǎo)的抗病毒免疫效應(yīng)。

研究團(tuán)隊(duì)進(jìn)一步綜合利用結(jié)構(gòu)生物學(xué)、生物化學(xué)與遺傳學(xué)手段，系統(tǒng)揭示了RGSV的反防御策略。通過冷凍電鏡解析P3–D14復(fù)合物的高分辨率結(jié)構(gòu)，研究人員首次在原子層面“看見”病毒致病蛋白P3通過競爭性占據(jù)D14上的D3結(jié)合位點(diǎn)，阻斷D14–D3復(fù)合物形成，從而切斷獨(dú)腳金內(nèi)酯信號(hào)傳導(dǎo)。這一干擾不僅導(dǎo)致抗病毒RNAi免疫被抑制，也引發(fā)植株發(fā)育異常，完整揭示了病毒靶向宿主免疫樞紐實(shí)施反防御的分子機(jī)制。

基于對(duì)P3–D14相互作用界面的互作位點(diǎn)，研究團(tuán)隊(duì)進(jìn)一步開展理性設(shè)計(jì)，成功篩選出能夠“逃逸”病毒P3靶向的D14突變體（D102A/N）。這些突變體在保持正常激素感受與信號(hào)功能、保障水稻正常生長發(fā)育的同時(shí)，通過改變關(guān)鍵結(jié)合界面使病毒蛋白P3“無從下手”。進(jìn)一步借助先進(jìn)的單堿基編輯技術(shù)，研究人員將這一“病毒逃逸”特性精準(zhǔn)引入水稻基因組。所得改良水稻在田間條件下對(duì)RGSV表現(xiàn)出顯著增強(qiáng)的抗性，且株型、產(chǎn)量等關(guān)鍵農(nóng)藝性狀與常規(guī)品種無明顯差異，成功實(shí)現(xiàn)了“抗病不減產(chǎn)”的育種目標(biāo)。

獨(dú)腳金內(nèi)酯信號(hào)介導(dǎo)水稻抗病機(jī)制及病毒反防御機(jī)制模式圖