近日，由南京農業大學植物保護學院牛冬冬課題組和加州大學河濱分校Hailing Jin團隊在Plant Biotechnology Journal雜志合作發表了題為“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，發現灰霉病菌、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，病原菌的不同細胞類型和發育階段也影響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業可持續發展具有重大意義。近年，隨著對小RNA生物學功能研究的逐步深入，發現小RNA在植物與病原菌互作中具有關鍵調節功能，其中小RNA跨界調控成為領域內的研究熱點，實現了小RNA穿梭轉運機制的重要理論突破，并逐漸發展了以跨界RNAi技術為基礎的噴霧誘導的基因沉默（Spray-Induced Gene Silencing, SIGS）。SIGS是通過體外合成靶向靶標致病因子的雙鏈RNA（double-stranded RNA, dsRNA），噴灑在植物表面，從而抑制病害的發生，實現病害的綠色防控。然而SIGS防治作物病害的理論基礎還不清楚。
圖1. 使用熒光素標記的YFP-dsRNA檢測多種真菌對dsRNA的吸收效率
通過防病效果檢測發現，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dsRNA對作物的保護作用的持久性，該研究對dsRNA處理后不同時間段防治番茄灰霉病的效果進行了檢測，發現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用前景。
目前，SIGS介導的病害防治已經有成功案例，本研究發現病原菌對dsRNA的吸收效率是應用SIGS的瓶頸。未來如何通過進一步優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的應用領域。此外，如何增強環境中RNA穩定性，對應用SIGS防治大田病害也至關重要。
圖2. SIGS介導植物保護的持久性
南京農業大學植物保護學院牛冬冬副教授和加州大學河濱分校Hailing Jin教授為該論文共同通訊作者，南京農業大學為論文第一完成單位，已畢業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業科技自主創新基金等項目資助。
日期：2021-04-01
作物病害綠色防控對保障我國糧食安全和農業可持續發展具有重大意義。近年，隨著對小RNA生物學功能研究的逐步深入，發現小RNA在植物與病原菌互作中具有關鍵調節功能，其中小RNA跨界調控成為領域內的研究熱點，實現了小RNA穿梭轉運機制的重要理論突破，并逐漸發展了以跨界RNAi技術為基礎的噴霧誘導的基因沉默（Spray-Induced Gene Silencing, SIGS）。SIGS是通過體外合成靶向靶標致病因子的雙鏈RNA（double-stranded RNA, dsRNA），噴灑在植物表面，從而抑制病害的發生，實現病害的綠色防控。然而SIGS防治作物病害的理論基礎還不清楚。
圖1. 使用熒光素標記的YFP-dsRNA檢測多種真菌對dsRNA的吸收效率
通過防病效果檢測發現，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dsRNA對作物的保護作用的持久性，該研究對dsRNA處理后不同時間段防治番茄灰霉病的效果進行了檢測，發現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用前景。
目前，SIGS介導的病害防治已經有成功案例，本研究發現病原菌對dsRNA的吸收效率是應用SIGS的瓶頸。未來如何通過進一步優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的應用領域。此外，如何增強環境中RNA穩定性，對應用SIGS防治大田病害也至關重要。
圖2. SIGS介導植物保護的持久性
南京農業大學植物保護學院牛冬冬副教授和加州大學河濱分校Hailing Jin教授為該論文共同通訊作者，南京農業大學為論文第一完成單位，已畢業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業科技自主創新基金等項目資助。
日期：2021-04-01
