植物活体成像系统揭示植物病毒转录抑制侵染

       2021年3月9日，宁波大学陈剑平院士/孙宗涛研究员团队发现不同类型的植物RNA病毒侵染水稻后，通过病毒中的转录抑制因子抑制茉莉酸信号通路，协同促进病毒侵染与其介体昆虫的取食行为，从而更有利于病毒的传播与流行。研究成果以“A class of independently evolvedtranscriptional repressors in plant RNA viruses facilitates viral infection andvector feeding”为题在线发表在了国际著名学术期刊PNAS上。

在水稻的生长发育过程中会遭受多种病毒的危害，对我国粮食的生产安全及产量产生严重威胁。常见的病毒种类有水稻条纹病毒（Rice stripe virus，RSV，负链RNA病毒）、水稻黑条矮缩病毒（Rice black-streaked dwarf virus，RBSDV，双链RNA病毒）、南方水稻黑条矮缩病毒（Southern rice black-streaked dwarf virus，SRBSDV，双链RNA病毒）、水稻条纹花叶病毒（Rice stripe mosaic virus，RSMV，负链RNA病毒）等，主要通过介体昆虫叶蝉或飞虱完成其侵染传播过程。

在该研究中，陈院士团队成员（第一作者博士研究生李路路和张合红助理研究员）首先从不同植物RNA病毒中鉴定出了一类独立进化且功能保守的病毒转录抑制因子。它们的分类地位和基因组结构千差万别，氨基酸序列的同源性较低，但是这些调控因子具有较强的转录抑制活性。进一步的研究表明这一类转录抑制因子能够与茉莉酸信号通路互作，并抑制其抗病功能。

这些实验结果表明不同类型植物病毒的致病机理存在共性，即这些病毒在与寄主的对抗博弈中独立进化出了一类功能保守且具有转录抑制活性的蛋白，通过靶向抑制茉莉酸信号通路中关键功能模块，从而对茉莉酸信号转导起负调控作用。更为重要的是，本研究还阐述了在单子叶植物中这类功能高度保守的转录抑制子操纵茉莉酸抗病毒信号通路并促进寄主体内病毒含量积累和介体昆虫取食的新机制。

实验结果表明，病毒侵染后的水稻均能促进介体昆虫对水稻韧皮部的取食活动，并且利用茉莉酸途径相关突变体进一步证明该行为变化是由于病毒侵染后茉莉酸信号通路受阻直接导致的。从病原角度来说，病毒侵染后通过阻断寄生体内的茉莉酸信号通路来促进介体取食，在某种程度上更有利于病毒的传播和流行。

在本研究中，研究人员使用LUC作为报告基因，使用Dual-luciferase transient transcriptionalactivity assays（双荧光素酶瞬态转录活性）方法验证了转录抑制因子的抑制活性，之后使用Luciferase complementation imaging (LCI)（荧光素酶互补成像技术）进一步验证了转录抑制因子的抑制活性，以上实验均通过美国TPI公司和北京博益的Lumazone Sophia 2048B植物活体成像系统完成。

Luciferase complementation imaging (LCI) assay