近日，江蘇省農(nóng)科院植保所在JCR一區(qū)Top期刊《Molecular Plant Pathology》在線發(fā)表了題為“ARGonAUTE 2 increases rice susceptibility to rice black-streaked dwarf virus infection by epigenetically regulating HEXOKINASE 1 expression”的研究論文。該文章闡述了水稻OsAGO2負(fù)調(diào)控水稻對(duì)水稻黑條矮縮病毒（RBSDV）的抗性，并探討了其改良作物育種抗病性的應(yīng)用前景。
植物的生長會(huì)受到各種外界生物的侵染，作為危害作物的第二大病害-植物病毒一旦感染農(nóng)作物，其品質(zhì)和產(chǎn)量會(huì)受到極大影響。RBSDV由介體灰飛虱以持久性不經(jīng)卵方式傳播，能夠侵染水稻、玉米和小麥，引起植物生長異常，矮縮、無法正常抽穗結(jié)實(shí)，病損高達(dá)50%。由于缺乏抗性品種和主效抗病基因，目前主要靠延遲播種時(shí)間和噴施農(nóng)藥以控制該病毒病，但往往會(huì)導(dǎo)致作物大面積減產(chǎn)和環(huán)境污染。
ARGONAUTE蛋白是RISC （RNA induced silencing complex）的核心成分，在植物抗病毒免疫中發(fā)揮重要作用。水稻AGO2在寄主抗病毒免疫中是否發(fā)揮作用，目前尚不清楚，課題組發(fā)現(xiàn)當(dāng)RBSDV侵染感病品種日本晴時(shí)，能夠顯著誘導(dǎo)OsAGO2的表達(dá)。通過構(gòu)建OsAGO2過表達(dá)和CRISPR/Cas9敲除突變體株系，對(duì)其進(jìn)行抗性評(píng)價(jià)和抗蟲性分析，結(jié)果表明OsAGO2負(fù)調(diào)控水稻對(duì)RBSDV的抗性。osago2突變體增強(qiáng)了對(duì)RBSDV的抗性，主要表現(xiàn)為防衛(wèi)相關(guān)基因的表達(dá)重組及活性氧的。水稻AGO2通過DNA甲基化修飾調(diào)節(jié)基因表達(dá)影響植物的發(fā)育，然而其是否能夠參與植物抗病毒免疫目前還不是很清楚。該研究論文解析了OsAGO2通過DNA甲基化調(diào)控OsHXK1表達(dá)，負(fù)調(diào)控水稻對(duì)RBSDV侵染的抗性。過量表達(dá)OsHXK1能夠誘導(dǎo)活性氧的積累，提高水稻對(duì)RBSDV的抗性，在RBSDV侵染感病品種日本晴時(shí)，OsAGO2通過甲基化OsHXK1啟動(dòng)子區(qū)域影響OsHXK1的表達(dá)從而調(diào)節(jié)寄主對(duì)RBSDV的抗性。
南方水稻黑條矮縮病毒（SRBSDV）由介體白背飛虱不經(jīng)卵傳播，與RBSDV同為斐濟(jì)病毒屬的一員，植物受SRBSDV侵染后，也表現(xiàn)出明顯的矮縮癥狀，osago2突變體對(duì)SRBSDV也表現(xiàn)為增強(qiáng)的抗性。我們推測，OsAGO2抑制OsHXK1的表達(dá)是一種進(jìn)化上保守的機(jī)制，有利于斐濟(jì)病毒屬雙鏈RNA病毒的侵染。本研究OsAGO2負(fù)調(diào)控水稻對(duì)RBSDV和SRBSDV的抗性，可以運(yùn)用在作物育種抗病性改良方面，有望提高植物對(duì)RBSDV和SRBSDV的抗病性，從而達(dá)到增產(chǎn)減藥的目的。
江蘇省農(nóng)科院植保所王招云博士為第一作者，周彤研究員為通訊作者。江蘇省農(nóng)科院植保所為第一署名單位。該研究得到了國家重點(diǎn)研發(fā)計(jì)劃、國家自然科學(xué)基金的資助。
論文鏈接：http://bsppjournas.onlinelibrary.wiley.com/doi/full/10.1111/mpp.13091
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