近日，江蘇省農科院植保所在JCR一區Top期刊《Molecular Plant Pathology》在線發表了題為“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負調控水稻對水稻黑條矮縮病毒（RBSDV）的抗性，并探討了其改良作物育種抗病性的應用前景。
植物的生長會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作物，其品質和產量會受到極大影響。RBSDV由介體灰飛虱以持久性不經卵方式傳播，能夠侵染水稻、玉米和小麥，引起植物生長異常，矮縮、無法正常抽穗結實，病損高達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間和噴施農藥以控制該病毒病，但往往會導致作物大面積減產和環境污染。
ARGONAUTE蛋白是RISC （RNA induced silencing complex）的核心成分，在植物抗病毒免疫中發揮重要作用。水稻AGO2在寄主抗病毒免疫中是否發揮作用，目前尚不清楚，課題組發現當RBSDV侵染感病品種日本晴時，能夠顯著誘導OsAGO2的表達。通過構建OsAGO2過表達和CRISPR/Cas9敲除突變體株系，對其進行抗性評價和抗蟲性分析，結果表明OsAGO2負調控水稻對RBSDV的抗性。osago2突變體增強了對RBSDV的抗性，主要表現為防衛相關基因的表達重組及活性氧的。水稻AGO2通過DNA甲基化修飾調節基因表達影響植物的發育，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甲基化調控OsHXK1表達，負調控水稻對RBSDV侵染的抗性。過量表達OsHXK1能夠誘導活性氧的積累，提高水稻對RBSDV的抗性，在RBSDV侵染感病品種日本晴時，OsAGO2通過甲基化OsHXK1啟動子區域影響OsHXK1的表達從而調節寄主對RBSDV的抗性。
南方水稻黑條矮縮病毒（SRBSDV）由介體白背飛虱不經卵傳播，與RBSDV同為斐濟病毒屬的一員，植物受SRBSDV侵染后，也表現出明顯的矮縮癥狀，osago2突變體對SRBSDV也表現為增強的抗性。我們推測，OsAGO2抑制OsHXK1的表達是一種進化上保守的機制，有利于斐濟病毒屬雙鏈RNA病毒的侵染。本研究OsAGO2負調控水稻對RBSDV和SRBSDV的抗性，可以運用在作物育種抗病性改良方面，有望提高植物對RBSDV和SRBSDV的抗病性，從而達到增產減藥的目的。
江蘇省農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。江蘇省農科院植保所為第一署名單位。該研究得到了國家重點研發計劃、國家自然科學基金的資助。
論文鏈接：http://bsppjournas.onlinelibrary.wiley.com/doi/full/10.1111/mpp.13091
日期：2021-06-23
植物的生長會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作物，其品質和產量會受到極大影響。RBSDV由介體灰飛虱以持久性不經卵方式傳播，能夠侵染水稻、玉米和小麥，引起植物生長異常，矮縮、無法正常抽穗結實，病損高達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間和噴施農藥以控制該病毒病，但往往會導致作物大面積減產和環境污染。
ARGONAUTE蛋白是RISC （RNA induced silencing complex）的核心成分，在植物抗病毒免疫中發揮重要作用。水稻AGO2在寄主抗病毒免疫中是否發揮作用，目前尚不清楚，課題組發現當RBSDV侵染感病品種日本晴時，能夠顯著誘導OsAGO2的表達。通過構建OsAGO2過表達和CRISPR/Cas9敲除突變體株系，對其進行抗性評價和抗蟲性分析，結果表明OsAGO2負調控水稻對RBSDV的抗性。osago2突變體增強了對RBSDV的抗性，主要表現為防衛相關基因的表達重組及活性氧的。水稻AGO2通過DNA甲基化修飾調節基因表達影響植物的發育，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甲基化調控OsHXK1表達，負調控水稻對RBSDV侵染的抗性。過量表達OsHXK1能夠誘導活性氧的積累，提高水稻對RBSDV的抗性，在RBSDV侵染感病品種日本晴時，OsAGO2通過甲基化OsHXK1啟動子區域影響OsHXK1的表達從而調節寄主對RBSDV的抗性。
南方水稻黑條矮縮病毒（SRBSDV）由介體白背飛虱不經卵傳播，與RBSDV同為斐濟病毒屬的一員，植物受SRBSDV侵染后，也表現出明顯的矮縮癥狀，osago2突變體對SRBSDV也表現為增強的抗性。我們推測，OsAGO2抑制OsHXK1的表達是一種進化上保守的機制，有利于斐濟病毒屬雙鏈RNA病毒的侵染。本研究OsAGO2負調控水稻對RBSDV和SRBSDV的抗性，可以運用在作物育種抗病性改良方面，有望提高植物對RBSDV和SRBSDV的抗病性，從而達到增產減藥的目的。
江蘇省農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。江蘇省農科院植保所為第一署名單位。該研究得到了國家重點研發計劃、國家自然科學基金的資助。
論文鏈接：http://bsppjournas.onlinelibrary.wiley.com/doi/full/10.1111/mpp.13091
日期：2021-06-23
