《cell》破解水稻抗病毒的秘密

福建农林大学的教授吴建国团队最近在2月25日有个大新闻,他们把一篇论文发表在了顶级期刊《Cell》上,内容就是破解了水稻抗病毒的秘密,并且成功培育出抗病又不减产的水稻新品种。这项研究是由福建农林大学、加州大学河滨分校的教授丁守伟和清华大学的研究员闫利明合作完成的。 吴建国教授在接受采访时透露,他们发现独脚金内酯(Strigolactone)这种植物激素,和水稻自身抵抗病毒的能力息息相关。独脚金内酯不仅能帮助水稻抵御锯齿叶矮缩病毒、南方水稻黑条矮缩病毒等多种病毒,还能同时抑制它们的传播。这个发现真的是太重要了。 以前科学家们还不知道独脚金内酯跟抗病毒有什么关系呢,这次研究团队通过实验发现,当水稻感染了像草状矮化病毒这样的常见病毒后,就会变得矮小而且分枝增多。原来这些现象背后的关键就是转录因子MID1和ONAC131的作用。水稻被感染后会激活MID1,而ONAC131则是帮助MID1启动下游抗病毒基因转录的助手。 为了确保ONAC131有效工作,独脚金内酯就通过维持它的表达水平来增强水稻自身的抗病毒能力。除此之外,研究团队还利用冷冻电镜技术发现了一种新情况:病毒的致病蛋白P3会和水稻中的D14蛋白结合在一起,干扰独脚金内酯信号传递。这样一来,就把水稻体内抵抗病毒的系统给破坏掉了。 为了解决这个问题,研究团队找到了一种能够“逃逸”P3攻击的D14突变体——D102A/N。这个突变体在不影响正常生长发育的情况下改变了关键结合界面,让病毒蛋白P3无从下手。吴建国教授介绍说:“我们把这种‘逃逸’特性精准引入到水稻基因组中,改良后的新品种在田间条件下对RGSV表现出显著增强的抗性。” 同时这些改良后的水稻株型、产量等关键农艺性状和常规品种没有明显差异。“这就是‘抗病不减产’的成果!”吴建国教授兴奋地说。 这次研究不仅在机制层面揭示了独脚金内酯信号通路和RNAi免疫体系之间的关系,“还找到了抑制植物生长发育和影响产量的根本原因。” 总之,《Cell》这篇论文为攻克农业生产中的重大难题提供了新途径:“让我们看到了希望!”