【摘 要】
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水稻条纹叶枯病是我国田间水稻重要病害之一。在自然情况下,主要由昆虫介体灰飞虱(Laodelphax striatellus)传播,水稻条纹病毒(rice stripe virus,RSV)在灰飞虱体内以持久循回方式复制,不仅可以通过取食水平传播给水稻作物,也可以经卵传至下一代。在此过程中,RSV克服灰飞虱体内免疫响应,是完成其自身的复制和传播的关键。在昆虫中,天然免疫系统在抗病毒方面发挥着重要作用
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水稻条纹叶枯病是我国田间水稻重要病害之一。在自然情况下,主要由昆虫介体灰飞虱(Laodelphax striatellus)传播,水稻条纹病毒(rice stripe virus,RSV)在灰飞虱体内以持久循回方式复制,不仅可以通过取食水平传播给水稻作物,也可以经卵传至下一代。在此过程中,RSV克服灰飞虱体内免疫响应,是完成其自身的复制和传播的关键。在昆虫中,天然免疫系统在抗病毒方面发挥着重要作用。小RNA沉默途径,特别是Small interfering RNA(siRNA)和microRNA(miRNA)途径,不仅是昆虫的先天免疫通路,而且在抵御植物和昆虫中的病毒方面起着重要作用。然而,目前对昆虫传播的植物病毒如何成功躲避媒介昆虫中小RNA途径介导的抗病毒反应仍然知之甚少。在这项研究中,我们探讨了水稻条纹病毒(RSV)与作为媒介昆虫的灰飞虱的miRNA和siRNA途径之间的相互作用。主要研究结果如下:灰飞虱中miRNA途径和siRNA途径对于RSV感染的响应。根据灰飞虱的基因组找到8个灰飞虱miRNA途径和siRNA途径上的相关基因。在人工接毒方式下,通过荧光定量PCR和蛋白质印迹法检测了这8个基因在转录水平以及蛋白水平感染RSV前后的表达差异。发现在RSV感染过程中,miRNA和siRNA途径中关键基因的表达量在转录水平以及蛋白质水平没有变化。说明,就基因表达而言,媒介昆虫的miRNA和siRNA途径对RSV感染没有反应。MiRNA和siRNA途径在控制RSV复制中的作用。为了探索miRNA和siRNA途径在RSV复制中的功能,将RSV粗提液和人工合成的双链RNA(dsRNA)按照1:1的比例混合,随后注射到无毒灰飞虱中来沉默Ago1(Argonaute1),Ago2(Argonaute2)或translin的表达。干扰Ago2后促进了RSV的复制量,干扰Ago1并没有影响RSV的复制量。在高毒灰飞虱中干扰translin的表达量或者将RSV粗提液和translin的dsRNA按照1:1的比例注射到无毒灰飞虱以降低translin的表达量时,RSV的复制水平显著降低。这些结果说明抑制siRNA途径促进RSV复制,而抑制miRNA途径对RSV复制没有明显影响,但是通过干扰translin来激活miRNA途径,会抑制灰飞虱中RSV的复制。RSV的NS2蛋白与Ago2相互作用抑制了灰飞虱siRNA途径作用,RSV的RdRp蛋白与translin相互作用调控了灰飞虱的miRNA途径作用。为了验证RSV是否通过病毒蛋白与灰飞虱的小RNA途径蛋白相互作用影响病毒复制,通过免疫共沉淀实验,发现RSV的NS2蛋白与灰飞虱Ago2相互作用,RSV的RdRp蛋白与translin相互作用。将RSV粗提液和NS2的dsRNA按照1:1的比例注射到无毒灰飞虱降低NS2的表达量时,RSV的复制显著降低。这些结果证明RSV的NS2蛋白与Ago2互作可能抑制siRNA途径从而促进RSV复制,而在RSV感染期间,而昆虫translin在RSV感染期间起miRNA的抑制剂的作用。灰飞虱translin调控的miRNA筛选及靶基因预测。在高毒灰飞虱中干扰translin选取干扰后4天及6天两个时间点提取RNA,对照和处理各挑选三个重复通过RNA–seq进行miRNA组和转录组测序,分别获得差异表达的miRNA和差异表达的灰飞虱基因。发现有8个受translin调控的miRNA,并且通过RNAhybrid和mi Randa软件对这8个上调的miRNA进行了靶基因结合位点的预测。综上所述,我们的研究首次揭示了植物病毒RSV的病毒蛋白NS2和RdRp对媒介昆虫灰飞虱miRNA途径和siRNA途径的调控作用,昆虫小RNA系统的这种蛋白互作调控机制反映了病毒与其媒介昆虫的复杂多样的共同进化。研究结果为灰飞虱与水稻条纹病毒之间的互作机制提供了新的认识,也对控制虫媒病毒传播提供了新的思路。
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