研究揭示植物病毒與宿主細胞間的博弈新機制

近日，中國科學院上海生命科學研究院上海植物逆境生物學研究中心 Rosa Lozano-Duran 研究組的研究成果，以A virus-targeted plant receptor-like kinase promotes cell-to-cell spread of RNAi為題，在線發表在PNAS上。該研究發現調控植物生長發育的受體蛋白 BAM1 可以促進細胞之間 RNAi 的擴散，揭示 BAM1 在植物抗病毒免疫中的關鍵作用，使利用生物技術編輯該蛋白以提高作物對病毒抗性提供可能。

病毒導致的病害在全世界範圍內造成嚴重的農業生產損失，並成為糧食安全的致命威脅。植物病毒侵染植物細胞並攻擊細胞內部組分以便自身複製和傳播，最終導致病害發生。然而，植物細胞已經「學會」了偵查病毒入侵，並通過激發免疫反應來抵抗病毒的侵染。植物抵抗病毒侵染的主要免疫反應機制是 RNA interference (RNAi) ，這種機制可以阻斷病毒蛋白複製，從而影響病毒侵染的進程。RNAi 依賴於小 RNA 的產生，這些小 RNA 中含有病毒基因序列的信息，而這些信息可以用促使植物體內的防禦系統抵抗病毒的攻擊。RNAi 最顯著的特徵之一是可傳遞性：小RNA 可以在細胞之間移動，藉此在機體中傳遞病毒入侵的警報。小 RNA 的移動對病毒侵染的防禦機制極為關鍵，因為這使遠距離未被侵染的細胞提前進入警戒狀態並在病毒到來之前做好防禦準備。小 RNA 遷移的生物學意義與植物病毒侵染防禦機制聯繫密切，但小 RNA 在細胞間移動的具體機制仍不清楚。

研究發現，在植物病毒與宿主細胞的博弈之戰中，調控植物生長發育的受體蛋白 BAM1 可以促進細胞之間 RNAi 的擴散。BAM1 蛋白在細胞中定位於細胞膜和胞間連絲中。胞間連絲是臨近細胞間連接的通道，並可能有助於小 RNA 攜帶的信息傳播。然而，作為演化過程中宿主和病原菌共同進化的結果，如果一個宿主蛋白在免疫反應中作用突出，致病病原菌也必須不斷進化來對抗宿主蛋白的效力。此外，該研究組發現了名為 C4 的病毒蛋白可以與 BAM1 結合，C4 可以干擾 RNAi 細胞間的傳播。該研究為更深入研究 RNAi 細胞之間的傳播機制奠定了基礎，並為通過生物工程提高農作物抗病性提供了新思路。

研究工作獲得了中科院、國家自然科學基金、中科院「百人計劃」、植物與微生物科學聯合卓越研究中心的資助。

上海生科院揭示植物病毒與宿主細胞間的博弈新機制

來源：中國科學院上海生命科學研究院

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