我国科学家联合研究揭示独脚金内酯激素信号重塑抗病毒免疫机制

近日，福建农林大学农林生物安全全国重点实验室吴建国教授团队，联合加州大学河滨分校杰出教授丁守伟博士和清华大学闫利明研究员在《CelI》上发表了相关研究论文，在机制层面贯通了独脚金内酯激素信号通路与动植物中高度保守的抗病毒RNA干扰(RNAi)免疫体系，推动了植物免疫理论的重大跃升，实现了从机制发现到精准育种应用的完整闭环。

该研究发现，多种水稻病毒侵染或过表达水稻草状矮化病毒(RGSV)编码的P3蛋白后，水稻植株会表现出矮化、分蘖增多等表型。通过系统的遗传学和分子生物学分析，首次证实独脚金内酯通路是水稻抗病毒免疫所必需的。进一步研究表明，独脚金内酯通路介导的抗性具有显著广谱性，不仅对RGSV有效，还可同时抑制呼肠孤病毒目下多种重要水稻病毒，包括水稻锯齿叶矮缩病毒、南方水稻黑条矮缩病毒和水稻黑条矮缩病毒。

研究团队进一步综合利用结构生物学、生物化学与遗传学手段，系统揭示了RGSV的反防御策略。通过冷冻电镜解析 P3-D14复合物的高分辨率结构，研究人员首次在原子层面“看见”病毒致病蛋白P3通过竞争性占据D14上的D3结合位点，阻断D14-D3复合物形成，从而切断独脚金内酯信号传导。这一干扰不仅导致抗病毒RNAi免疫被抑制，也引发植株发育异常，完整揭示了病毒靶向宿主免疫枢纽实施反防御的分子机制。基于对P3-D14相互作用界面的互作位点，研究团队进一步开展理性设计，成功筛选出能够“逃逸”病毒P3靶向的 D14突变体(D102A/N)。这些突变体在保持正常激素感受与信号功能、保障水稻正常生长发育的同时，通过改变关键结合界面使病毒蛋白P3“无从下手”。进一步借助先进的单碱基编辑技术，研究人员将这一"病毒逃逸”特性精准引人水稻基因组。所得改良水稻在田间条件下对RGSV表现出显著增强的抗性，且株型、产量等关键农艺性状与常规品种无明显差异，成功实现了“抗病不减产”的育种目标。

综上，该研究不仅系统绘制了从植物激素信号到抗病毒RNAi免疫的完整调控通路，精准解析了病毒反防御的关键分子靶点，破解水稻一病毒“攻防密码”。该工作为未来作物抗病毒育种提供了可借鉴的研究范式，具有广阔的应用前景。