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江苏省农科院植保所揭示OsAGO2调控水稻对水稻黑条矮缩病抗性的新机制
作者:王招云

日,江苏省农科院植保所在JCR一区Top期刊《Molecular Plant Pathology》在线发表了题为“ARGONAUTE 2 increases rice susceptibility to rice black-streaked dwarf virus infection by epigenetically regulating HEXOKINASE 1 expression”的研究论文。该文章阐述了水稻OsAGO2负调控水稻对水稻黑条矮缩病毒(RBSDV)的抗性,并探讨了其改良作物育种抗病性的应用前景。

 

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植物的生长会受到各种外界生物的侵染,作为危害作物的第二大病害-植物病毒一旦感染农作物,其品质和产量会受到极大影响。RBSDV由介体灰飞虱以持久性不经卵方式传播,能够侵染水稻、玉米和小麦,引起植物生长异常,矮缩、无法正常抽穗结实,病损高达50%。由于缺乏抗性品种和主效抗病基因,目前主要靠延迟播种时间和喷施农药以控制该病毒病,但往往会导致作物大面积减产和环境污染。

ARGONAUTE蛋白是RISC (RNA induced silencing complex)的核心成分,在植物抗病毒免疫中发挥重要作用。水稻AGO2在寄主抗病毒免疫中是否发挥作用,目前尚不清楚,课题组发现当RBSDV侵染感病品种日本晴时,能够显著诱导OsAGO2的表达。通过构建OsAGO2过表达和CRISPR/Cas9敲除突变体株系,对其进行抗性评价和抗虫性分析,结果表明OsAGO2负调控水稻对RBSDV的抗性。osago2突变体增强了对RBSDV的抗性,主要表现为防卫相关基因的表达重组及活性氧的。水稻AGO2通过DNA甲基化修饰调节基因表达影响植物的发育,然而其是否能够参与植物抗病毒免疫目前还不是很清楚。该研究论文解析了OsAGO2通过DNA甲基化调控OsHXK1表达,负调控水稻对RBSDV侵染的抗性。过量表达OsHXK1能够诱导活性氧的积累,提高水稻对RBSDV的抗性,在RBSDV侵染感病品种日本晴时,OsAGO2通过甲基化OsHXK1启动子区域影响OsHXK1的表达从而调节寄主对RBSDV的抗性。 


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南方水稻黑条矮缩病毒(SRBSDV)由介体白背飞虱不经卵传播,与RBSDV同为斐济病毒属的一员,植物受SRBSDV侵染后,也表现出明显的矮缩症状,osago2突变体对SRBSDV也表现为增强的抗性。我们推测,OsAGO2抑制OsHXK1的表达是一种进化上保守的机制,有利于斐济病毒属双链RNA病毒的侵染。本研究OsAGO2负调控水稻对RBSDVSRBSDV的抗性,可以运用在作物育种抗病性改良方面,有望提高植物对RBSDVSRBSDV的抗病性,从而达到增产减药的目的。

江苏省农科院植保所王招云博士为第一作者,周彤研究员为通讯作者。江苏省农科院植保所为第一署名单位。该研究得到了国家重点研发计划、国家自然科学基金的资助。

 

论文链接:http://bsppjournas.onlinelibrary.wiley.com/doi/full/10.1111/mpp.13091