近日，由南京農(nóng)業(yè)大學(xué)植物保護(hù)學(xué)院牛冬冬課題組和加州大學(xué)河濱分校Hailing Jin團(tuán)隊(duì)在Plant Biotechnology Journal雜志合作發(fā)表了題為“Spray-induced gene silencing for disease control is dependent on the efficiency of pathogen RNA uptake”的研究論文。該研究通過比較致病真菌、卵菌和非致病真菌對dsRNA吸收效率，發(fā)現(xiàn)灰霉病菌、核盤菌、立枯絲核菌、黑曲霉菌和大麗輪枝菌能夠有效吸收dsRNA，有益真菌綠木霉菌吸收dsRNA效率較低，而膠孢炭疽菌卻不能吸收dsRNA。致病疫霉對dsRNA的吸收效率較低，病原菌的不同細(xì)胞類型和發(fā)育階段也影響dsRNA的吸收效率（圖1）。
作物病害綠色防控對保障我國糧食安全和農(nóng)業(yè)可持續(xù)發(fā)展具有重大意義。近年，隨著對小RNA生物學(xué)功能研究的逐步深入，發(fā)現(xiàn)小RNA在植物與病原菌互作中具有關(guān)鍵調(diào)節(jié)功能，其中小RNA跨界調(diào)控成為領(lǐng)域內(nèi)的研究熱點(diǎn)，實(shí)現(xiàn)了小RNA穿梭轉(zhuǎn)運(yùn)機(jī)制的重要理論突破，并逐漸發(fā)展了以跨界RNAi技術(shù)為基礎(chǔ)的噴霧誘導(dǎo)的基因沉默（Spray-Induced Gene Silencing, SIGS）。SIGS是通過體外合成靶向靶標(biāo)致病因子的雙鏈RNA（double-stranded RNA, dsRNA），噴灑在植物表面，從而抑制病害的發(fā)生，實(shí)現(xiàn)病害的綠色防控。然而SIGS防治作物病害的理論基礎(chǔ)還不清楚。
圖1. 使用熒光素標(biāo)記的YFP-dsRNA檢測多種真菌對dsRNA的吸收效率
通過防病效果檢測發(fā)現(xiàn)，SIGS對dsRNA吸收效率高的病原菌具有較好的防治效果，可以顯著抑制病害的發(fā)生。相反，SIGS無法抑制吸收效率低或不能吸收dsRNA病原菌的致病力。此外，為了檢驗(yàn)dsRNA對作物的保護(hù)作用的持久性，該研究對dsRNA處理后不同時(shí)間段防治番茄灰霉病的效果進(jìn)行了檢測，發(fā)現(xiàn)dsRNA處理7天后仍對灰霉病具有較好的防病作用（圖2），表明SIGS在防治大田病害方面具有廣闊的應(yīng)用前景。
目前，SIGS介導(dǎo)的病害防治已經(jīng)有成功案例，本研究發(fā)現(xiàn)病原菌對dsRNA的吸收效率是應(yīng)用SIGS的瓶頸。未來如何通過進(jìn)一步優(yōu)化傳遞載體或其它途徑，提高病原菌對dsRNA的吸收效率，從而拓展SIGS的應(yīng)用領(lǐng)域。此外，如何增強(qiáng)環(huán)境中RNA穩(wěn)定性，對應(yīng)用SIGS防治大田病害也至關(guān)重要。
圖2. SIGS介導(dǎo)植物保護(hù)的持久性
南京農(nóng)業(yè)大學(xué)植物保護(hù)學(xué)院牛冬冬副教授和加州大學(xué)河濱分校Hailing Jin教授為該論文共同通訊作者，南京農(nóng)業(yè)大學(xué)為論文第一完成單位，已畢業(yè)博士研究生喬露露為論文第一作者。該研究得到了江蘇省農(nóng)業(yè)科技自主創(chuàng)新基金等項(xiàng)目資助。
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