学术活动
科研进展

植物逆境中心Rosa Lozano-Duran研究组揭示植物病毒与宿主细胞间的博弈机制

2018-01-28

      1月23日,PNAS杂志在线发表了上海植物逆境生物学研究中心Rosa Lozano-Duran研究组题为“A virus-targeted plant receptor-like kinase promotes cell-to-cell spread of RNAi" 的研究论文。该研究发现调控植物生长发育的受体蛋白BAM1可以促进细胞之间RNAi的扩散,揭示了BAM1在植物抗病毒免疫中的关键作用,也使利用生物技术编辑该蛋白以提高作物对病毒抗性提供可能。

      病毒导致的病害在全世界范围内造成了严重的农业生产损失,并且成为粮食安全的致命威胁。植物病毒侵染植物细胞并且攻击细胞内部组分以便自身复制和传播,最终导致病害发生。然而,植物细胞已经“学会”了侦查病毒入侵,并且通过激发免疫反应来抵抗病毒的侵染。植物抵抗病毒侵染的主要免疫反应机制就是RNA interference (RNAi) ,这种机制可以阻断病毒蛋白复制,从而影响病毒侵染的进程。RNAi依赖于小RNA的产生,这些小RNA中含有病毒基因序列的信息,而这些信息可以用促使植物体内的防御系统抵抗病毒的攻击。RNAi最显著的特征之一就是可传递性:小RNA可以在细胞之间移动,借此在机体中传递病毒入侵的警报。小RNA的移动对病毒侵染的防御机制是极为关键的,因为这使远距离未被侵染的细胞提前进入警戒状态并且在病毒到来之前做好防御准备。虽然小RNA迁移的生物学意义与植物病毒侵染防御机制联系密切,但是小RNA在细胞间移动的具体机制仍然不清楚。

      本研究中,研究人员发现在植物病毒与宿主细胞的博弈之战中,调控植物生长发育的受体蛋白BAM1可以促进细胞之间RNAi的扩散。BAM1蛋白在细胞中定位于细胞膜和胞间连丝中。胞间连丝是临近细胞间连接的通道,并且可能有助于小RNA携带的信息传播。然而,作为演化过程中宿主和病原菌共同进化的结果,如果一个宿主蛋白在免疫反应中作用突出,致病病原菌也必须不断进化来对抗宿主蛋白的效力。该研究组还发现了名为C4的病毒蛋白可以与BAM1结合,并且C4可以干扰RNAi细胞间的传播。该研究结果为更为深入研究RNAi 细胞之间的传播机制奠定了基础,并且为通过生物工程提高农作物抗病性提供了新的思路。

      本论文第一作者为Tabata Rosas-Diaz博士,通讯作者为Rosa Lozano-Duran博士。该研究获得了中国科学院、中国国家自然科学基因、中科院“百人计划”、植物与微生物科学联合卓越中心的资助。