植保所揭示W(wǎng)RKY1調(diào)控植物對(duì)雙生病毒抗性的新機(jī)制

近日，作物病原生物功能基因組研究創(chuàng)新團(tuán)隊(duì)在PLoS Pathogens期刊上發(fā)表了題為“WRKY1 represses the WHIRLY1 transcription factor to positively regulate plant defense against geminivirus infection”的研究論文，揭示了植物抵御雙生病毒侵染的新機(jī)制。

雙生病毒是一類(lèi)世界范圍內(nèi)廣泛發(fā)生的植物DNA病毒，對(duì)木薯、棉花、番茄等多種作物造成毀滅性危害。由于雙生病毒種類(lèi)多、自然界中存在的抗性基因有限，解析植物對(duì)雙生病毒的抗性機(jī)制對(duì)于挖掘雙生病毒侵染的寄主因子從而開(kāi)發(fā)雙生病毒的防控策略至關(guān)重要。植物在長(zhǎng)期進(jìn)化過(guò)程中形成了一套復(fù)雜的抗病毒防御系統(tǒng)。轉(zhuǎn)錄因子作為信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)的關(guān)鍵組分，廣泛參與植物的多重防御途徑。前期該團(tuán)隊(duì)對(duì)危害木本的桑花葉型矮縮相關(guān)雙生病毒（MMDaV）的致病機(jī)理開(kāi)展研究，發(fā)現(xiàn)轉(zhuǎn)錄因子NbWRKY1參與了植物與雙生病毒的不親和互作，在本氏煙中沉默NbWRKY1會(huì)減弱由MMDaV或MMDaV編碼的RepA蛋白誘導(dǎo)的細(xì)胞死亡。但是NbWRKY1是否參與植物與雙生病毒的親和互作，以及NbWRKY1如何參與植物與雙生病毒的互作尚不清楚。

該研究發(fā)現(xiàn)中國(guó)番茄黃化曲葉病毒（TYLCCNV/TYLCCNB）的侵染可誘導(dǎo)植物內(nèi)源NbWRKY1的表達(dá)。過(guò)表達(dá)NbWRKY1減弱TYLCCNV/TYLCCNB的侵染，而沉默NbWRKY1提高植物對(duì)TYLCCNV/TYLCCNB的敏感性。對(duì)NbWRKY1的調(diào)控網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行研究，發(fā)現(xiàn)NbWRKY1與轉(zhuǎn)錄因子NbWHIRLY1（NbWhy1）的啟動(dòng)子結(jié)合并抑制NbWhy1的轉(zhuǎn)錄。與NbWRKY1相反，NbWhy1負(fù)調(diào)控植物對(duì)雙生病毒的防御反應(yīng)，過(guò)表達(dá)NbWhy1促進(jìn)TYLCCNV/TYLCCNB的侵染，而沉默NbWhy1減弱TYLCCNV/TYLCCNB的危害。進(jìn)一步研究發(fā)現(xiàn)，NbWhy1通過(guò)干擾NbCaM3與NbCAMTA3間的互作來(lái)抑制RNAi途徑下游基因 NbRDR6 和 NbBN2  mRNA的表達(dá)，進(jìn)而破壞宿主植物的抗病毒RNAi介導(dǎo)的防御反應(yīng)促進(jìn)病毒侵染。該研究還發(fā)現(xiàn)，NbWRKY1-NbWhy1作用模塊也賦予了植物對(duì)全球發(fā)生分布廣泛的雙生病毒——番茄黃化曲葉病毒的抗性。相關(guān)研究揭示了轉(zhuǎn)錄因子與抗病毒RNAi之間的相互作用在植物抵御雙生病毒侵染過(guò)程中的重要作用，為進(jìn)一步利用NbWRKY1-NbWhy1分子模塊防控雙生病毒提供了重要靶標(biāo)和思路。

植保所為論文的第一完成單位，已畢業(yè)博士生孫少雙為論文第一作者，楊秀玲研究員和周雪平教授為論文通訊作者。該研究得到了國(guó)家重點(diǎn)研發(fā)計(jì)劃（2022YFD1401200）、國(guó)家自然科學(xué)基金（31972245和31720103914）的資助。