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金海翎团队揭秘植物与真菌小RNA跨界转运的新机制

信息来源: 发布日期: 2018-05-19 浏览次数:

金海翎团队揭秘植物与真菌小RNA跨界转运的新机制

 

2018518日,我校长江学者讲座教授美国加州大学金海翎团队在Science杂志在线发表了题为 “Plants send small RNAs in extracellular vesicles to fungal pathogen to silence virulence genes”的研究论文。该研究发现,拟南芥可以通过类外泌体(exosome-like extracellular vesicles)将小RNAssmall RNAs)运送到真菌(Botrytis cinerea)中,并诱导沉默关键致病基因。南京农业大学植保学院交流博士生乔露露为该论文第二作者通讯作者为金海翎教授。

RNAs是一类短的调控RNA,通过互补序列沉默基因RNAs在细胞的多种生命活动中起重要的作用包括调节宿主与病原物的相互关系。因此研究小RNAs在植物自身免疫中的作用对于开发新的病害控制手段具有重要意义 研究表明,小RNAs也可以在宿主和互作生物体之间移动,并引起跨界基因沉默。该现象揭示小RNA虽然“小”但是可能起着非常“大”的基因调控作用,甚至可以利用小RNA的跨界转运,开发新型的病害控制手段。然而,RNAs从宿主运输到病原体的机制依然未知。

 

Figure: Cross-kingdom RNAi and spray-induced gene silencing are effective strategies for preventing pre- and post-harvest diseases

 (基于小RNA跨界转运的抗病手段具有广泛的应用潜力)

 

为了鉴定影响小RNAs在植物和真菌之间的转运因子,该研究团队以拟南芥-灰霉病病原体系统,开发了一种原生质体纯化方法,成功地从纯化到的灰霉病菌原生质体中鉴定到了拟南芥小RNAs。另外研究人员还从感染叶片的细胞外质外体液中分离出囊泡小RNAs得到了与原生质体实验类似的小RNA,从而证明了植物是通过分泌囊泡将小RNAs转移到真菌细胞中的

那么谁才是小RNA在植物与真菌间的“搬运工”呢?该团队将目光聚焦于在动物系统中具有RNA外泌功能的 TETRASPANIN (TET)-like 基因上拟南芥中有17TET基因。团队研究发现其中只有TET8TET9基因的表达受灰霉病病菌的诱导通过在拟南芥中表达TET8-GFP,发现TET8标记的细胞外囊泡可以被认为是植物外泌体。研究人员继续通过一系列生化和突变体分析,终于证明了宿主是通过TET8TET9相关的外泌体将小RNAs转运到真菌细胞中的并且可以沉默真菌关键致病基因,增强了植物的免疫。

发现是金海翎教授团队继发现小RNA从真菌到植物中的转运(Science, 2013),由植物向真菌的转运(Nat Plant, 2017)等重要成果后的新突破。发现了小RNA在物种间的转运新机制。该研究发现的外泌体在跨界RNAi中的功能有助于开发有效的靶向病原体RNAs运送方法,对于将来的作物病害防治具有一定的意义。

 

原文链接

http://science.sciencemag.org/content/early/2018/05/16/science.aar4142.full