南方水稻黑条矮缩病毒（Southern rice black-streaked dwarf virus,SRBSDV）属于呼肠孤病毒科（Reoviridae）斐济病毒属（Fijivirus）,由迁飞性害虫白背飞虱以持久增殖型方式传播,是近十年影响我国南部水稻生产的最主要病毒病害。本实验室前期研究发现SRBSDV侵染水稻后,能增强病株对无毒白背飞虱的引诱能力,从而有利于无毒白背飞虱获毒,促进病毒的传播和扩散。针对该SRBSDV-水稻-白背飞虱三者间互作的分子机理开展研究,将为了解南方水稻黑条矮缩病的流行与成灾机制,开展对该病害更有效的科学防控提供理论基础。本研究深入解析了SRBSDV调控水稻引诱无毒白背飞虱的分子机制,取得如下研究结果:1、鉴定SRBSDV编码的P6蛋白是提高水稻对无毒介体引诱能力的效应蛋白。利用转基因过表达病毒蛋白的水稻植株,采用“Y”型管嗅觉选择装置测定无毒白背飞虱的选择偏好性,结果表明,与野生型水稻相比,表达病毒P6蛋白的水稻显著增强了对无毒白背飞虱的引诱能力,而表达病毒其他10个蛋白的转基因水稻对白背飞虱的引诱能力未发生改变。2、发现乙烯信号介导了病毒增强水稻对无毒白背飞虱的引诱能力。利用基因沉默突变体,测试了主要防御信号在感病水稻增强飞虱引诱能力中的作用,结果表明,乙烯信号关键基因沉默后,感病水稻丧失了增强飞虱引诱能力的表型,而茉莉酸信号途径关键基因沉默及水杨酸信号减弱后,感病水稻仍保持了比健株更强的飞虱引诱能力。3、发现SRBSDV侵染及病毒P6过表达具有下调水稻乙烯信号的作用。RT-qPCR检测结果表明,与健康植株相比,感病植株及病毒P6蛋白过表达转基因植株中多个乙烯信号途径的下游基因显著下调表达。气相色谱检测也表明,感病植株的乙烯释放速率显著下降。4、揭示乙烯信号负调控水稻对无毒白背飞虱的引诱能力。在外源施加乙烯途径调节剂试验中发现,抑制乙烯信号能显著提高水稻对无毒白背飞虱的引诱能力,而激活乙烯合成或直接施加乙烯会降低水稻对飞虱的引诱能力。进一步地,基因突变抑制乙烯信号也能显著提高水稻对无毒白背飞虱的引诱力,而转基因过表达增加乙烯信号同样会降低水稻对飞虱的引诱能力。5、发现SRBSDV编码的P6蛋白与水稻乙烯信号的关键转录因子OsEIL2在细胞核中发生互作。通过酵母双杂交试验发现,病毒P6蛋白可与水稻乙烯信号通路中的关键转录因子OsEIL2互作,随后采用Bi FC、GST Pull-down和Split luciferase assay等方法证实了两者之间的互作,且互作发生在细胞核中。6、证实SRBSDV编码的P6蛋白只和水稻EILs家族中的OsEIL2互作,且互作抑制水稻地上部分的乙烯响应。通过酵母双杂交试验发现在水稻乙烯信号通路的转录因子OsEILs中,仅OsEIL2可与病毒P6蛋白互作;乙烯双重反应试验显示P6转基因水稻在乙烯处理后表现出胚芽鞘不能变长的现象,而根部能正常地在乙烯作用下伸长受到抑制。这与OsEIL2作用于水稻地上部分相对应,暗示着P6蛋白与OsEIL2存在特异性互作并抑制水稻地上部分的乙烯响应。7、明确了OsEIL2介导了病毒增强水稻对无毒白背飞虱的引诱能力。利用oseil2突变体水稻,测试了OsEIL2在感病水稻增强飞虱引诱能力中的作用,结果表明,将OsEIL2突变后,感病水稻丧失了增强飞虱引诱能力的表型;此外,相比于野生型水稻,oseil2突变体水稻能够增强对飞虱的引诱能力,表明OsEIL2的功能缺失能增强对无毒白背飞虱的引诱能力。8、明确了病毒的P6蛋白与OsEIL2的亚细胞定位,且发现P6和OsEIL2互作能降低OsEIL2在细胞核内的积累。将P6和OsEIL2融合荧光蛋白后在烟草中瞬时表达,通过激光共聚焦显微镜观察发现P6定位于细胞质与细胞核中,而OsEIL2表现为细胞核定位;当P6与OsEIL2共表达时OsEIL2在细胞核的积累量显著降低,而核转运抑制剂处理能抑制这种降低。9、明确了OsEIL2自我互作结构域,且发现病毒P6蛋白能干扰OsEIL2的自我互作。通过酵母双杂交和Bi FC发现OsEIL2存在自我互作,且互作结构域为OsEIL2的C端;而P6蛋白的共表达能干扰OsEIL2的自我互作,表明P6蛋白可能通过干扰OsEIL2二聚体的形成从而抑制乙烯信号转导。综上所述,本研究通过深入解析SRBSDV调控水稻引诱无毒白背飞虱取食的分子机制,发现SRBSDV侵染水稻后,其编码的P6蛋白通过与乙烯信号通路的转录因子OsEIL2互作,干扰其二聚体的形成并减少其在细胞核的积累,抑制水稻地上部分乙烯信号转导,从而吸引无毒白背飞虱取食获毒。这些结果揭示了病毒-寄主-介体三者互作的一种全新机制,为SRBSDV成灾机理的解析和病害科学绿色防控提供了新的思路。