Nature Commun.：大豆新型抗病毒病基因Rvs4的克隆及其作用机制

来源：BioArt植物

植物病毒病号称“植物的癌症”，培育耐病和抗病品种是目前最有效的措施之一。真核生物中双链RNA（dsRNA）是病毒侵染过程中诱导植物内源免疫和RNA沉默的重要分子【1】。病毒侵染植物时，dsRNA可以生成21nt到24nt的siRNA（small interfering RNA），在Ago蛋白的帮助下形成RNA沉默复合体，对与siRNA互补的RNA进行切割；病毒的应对策略是编码RNA沉默抑制子，绑定在siRNA上阻止RNA沉默复合体的形成【2】，而正义链RNA病毒可以在宿主细胞形成膜隔间阻止dsRNA 复制中间体诱导抗病毒免疫【3】。

目前植物中抗病毒病基因大部分属于NB-LRR（Nucleotide binding site-leucine-rich repeat）家族，并且各抗病基因只能应对特定的病毒病，应用的广谱性非常有限【4】。大豆花叶病毒（SMV）属于马铃薯y病毒属（potyvirus），是一种正义链病毒，已知大豆中Rsv4基因可以通过特殊模式广谱抗大豆花叶病毒，但是该基因一直没有克隆到，其抗病机制也不清楚【5】。

近日，日本国家农业和食品研究组织Akito Kaga团队在 Nature Communications发表一篇题为Soybean antiviral immunity conferred by dsRNase targets the viral replication complex 的研究论文。该研究鉴定了大豆中新型抗病毒病基因Rvs4，并揭示了其作用机制；研究人员据此提出新型抗病毒病策略。

该研究首先运用图位克隆和EMS诱变互补鉴定到Rsv4位于二号染色体，编码RNase H 类基因，并且发现该基因在不同大豆品种中分布情况与其抗大豆花叶病毒表型相关联。通过Rsv4功能域点突变和免疫沉淀实验，发现Rsv4具有dsRNase酶活性，可以通过与RNA复制机制互作进入dsRNA膜保卫的复制区，利用其dsRNase活性直接降解dsRNA复制中间体。研究人员利用农杆菌转染的烟草，检测发现Rsv4对马铃薯y病毒属的病毒存在广谱抗性，对正义链病毒并没有普遍性，证明Rsv4与马铃薯y病毒复制机制互作对抗病毒的机制有重要价值。根据真核生物正义链病毒在膜保卫结构中复制的特点，利用Rsv4的抗病机制，研究人员将无膜结构且有dsRNase 活性的蛋白与病毒复制复合体相关蛋白融合转染烟草，大大降低了相应病毒的复制能力。

综上所述，该研究从大豆中克隆到广谱抗马铃薯y病毒基因Rvs4，鉴定了其dsRNase活性是其抗病机制的关键，并据此提出对正义链病毒更加广谱的抗病策略，为病毒病的防治提供了借鉴。

参考文献：

【1】DeWitte-Orr, S. J. & Mossman, K. L. dsRNA and the innate antiviral immune response. Future Virol. 5, 325–341 (2010).

【2】Pumplin, N. & Voinnet, O. RNA silencing suppression by plant pathogens: defence, counter-defence and counter-counter-defence. Nat. Rev. Micro. 11, 745–760 (2013)

【3】den Boon, J. A. & Ahlquist, P. Organelle-like membrane compartmentalization of positive-strand RNA virus replication factories. Annu. Rev. Microbiol. 64, 241–256 (2010)

【4】De Ronde, D., Butterbach, P. & Kormelink, R. Dominant resistance against plant viruses. Front Plant Sci. 5, 307 (2014)

【5】Gunduz, I., Buss, G. R., Chen, P. & Tolin, S. A. Genetic and phenotypic analysis of Soybean mosaic virus resistance in PI 88788 soybean. Phytopathology 94, 687–692 (2004)

原文链接：

https://www.nature.com/articles/s41467-019-12052-5