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【优博青年】甘蔗花叶病毒侵染调控玉米RNA剪接促进病毒侵染
发布日期:2021-05-31 浏览次数: 信息来源:植保学院 字号:[ ]

甘蔗花叶病毒(SCMV)广泛分布于世界主要玉米产区,是我国和非洲玉米生产上的一种主要病原重庆幸运农场官网平台重庆幸运农场官网平台,单独侵染玉米造成玉米矮花叶病导致玉米产量损失可达50%Chiu, 1988; Fan et al., 2003)重庆幸运农场官网平台;SCMV与玉米褪绿斑驳病毒复合侵染造成玉米致死性坏死病重庆幸运农场官网平台,严重发生时导致玉米绝产重庆幸运农场官网平台。近年来重庆幸运农场官网平台,周涛教授课题组建立了玉米—SCMV病理研究系统探索病毒侵染致病的分子机制(Chen et al., 2017; Yuan et al., 2019)重庆幸运农场官网平台,以期提出病毒控制新策略和研发抗病毒新种质。

病原物侵染通常干扰真核寄主RNA剪接模式重庆幸运农场官网平台。在病毒植物互作中重庆幸运农场官网平台重庆幸运农场官网平台,目前还不清楚病毒对寄主可变剪接模式的改变是其侵染过程中的附带效应,还是一种病毒调控寄主基因表达进而有利于其侵染致病的机制重庆幸运农场官网平台。本研究分析了SCMV侵染引起的玉米转录组和蛋白组变化重庆幸运农场官网平台重庆幸运农场官网平台,表明可变剪接在病毒侵染引起的蛋白组差异中发挥主要作用。根据SCMV侵染玉米引致的花叶特点重庆幸运农场官网平台,聚焦到类胡萝卜素合成途径的第一个限速酶ZmPSY1重庆幸运农场官网平台。SCMV侵染引起ZmPSY1总转录本水平显著重庆幸运农场官网平台,但有趣的是重庆幸运农场官网平台,相对于对照植株,ZmPSY1的蛋白水平没有显著变化重庆幸运农场官网平台。随后鉴定了ZmPSY1在玉米叶片中表达的2个转录本T001T003重庆幸运农场官网平台,其中T001表达丰度高重庆幸运农场官网平台,T003表达丰度低重庆幸运农场官网平台;T001T0035?-UTR和编码区均一致,差别在于T0013?-UTR较短。

ZmPSY1无义突变体玉米植株降低了对SCMV侵染的敏感性并表现轻微花叶症状重庆幸运农场官网平台,表明ZmPSY1有利于SCMV的高效侵染及参与花叶的严重程度。RNA结构预测表明T003在更长的3?-UTR区域会形成高级结构重庆幸运农场官网平台,而T001不具有这样的特点。通过体内和体外翻译实验证实了T0013?-UTR序列比T0033?-UTR序列具有更高的增强翻译效率重庆幸运农场官网平台重庆幸运农场官网平台。通过病毒诱导的ZmPSY1基因沉默实验,发现RNA丰度较高的T001沉默效率更高重庆幸运农场官网平台重庆幸运农场官网平台,这种高效沉默不利于SCMV的复制增殖及花叶症状的表现重庆幸运农场官网平台重庆幸运农场官网平台,由此说明高丰度和高翻译效率的T001SCMV侵染中扮演重要作用。

综上重庆幸运农场官网平台重庆幸运农场官网平台,SCMV侵染玉米后,尽管ZmPSY1总转录本水平显著降低重庆幸运农场官网平台,但在侵染后期具有高翻译效率的转录本T001的相对丰度被维持重庆幸运农场官网平台重庆幸运农场官网平台,这有利于ZmPSY1蛋白水平的维持从而在SCMV的高效侵染和症状形成中发挥重要作用。这些数据和结果为通过基于基因编辑技术改变ZmPSY1的可变剪接进而实现抗病毒提供了依据重庆幸运农场官网平台重庆幸运农场官网平台。

杜开通:植物病理学专业2016级硕博连读生;导师为植物病毒研究室的周涛教授。相关研究发表在植物科学一区期刊Plant Physiology。

原文链接:https://academic.oup.com/plphys/article/184/3/1514/6118268

参考文献

Chiu WF (1988) I. Climate, topography, and crops. In: Milne RG, ed. The filamentous plant viruses. New York, NY, USA: Plenum Publishing Corporation, 387

Chen H, Cao YY, Li YQ, Xia ZH, Xie JP, Carr JP, Wu BM, Fan ZF, Zhou T (2017) Identification of differentially regulated maize proteins conditioning sugarcane mosaic virus systemic infection. New Phytol 215: 1156–1172

Fan ZF, Chen HY, Liang XM, Li HF (2003) Complete sequence of the genomic RNA of the prevalent strain of a potyvirus infecting maize in China. Arch Virol 148: 773782

Yuan W, Jiang T, Du KT, Chen H, Cao YY, Xie JP, Li MF, Carr JP, Wu BM, Fan ZF, et al (2019) Maize phenylalanine ammonia-lyases contribute to resistance to sugarcane mosaic virus infection, most likely through positive regulation of salicylic acid accumulation. Mol Plant Pathol 20: 1365–1378


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