水稻作為最重要的糧食作物，為超過(guò)半數(shù)的世界人口提供主食。然而，南方水稻黑條矮縮病毒（southern rice black-streaked dwarf virus, SRBSDV）等病毒嚴(yán)重危害水稻生長(zhǎng)，威脅糧食生產(chǎn)安全，解析病毒-水稻互作的分子機(jī)制對(duì)水稻病毒病的防控具有重要意義。

 

　　2025年8月12日，植保所周雪平教授聯(lián)合浙江大學(xué)吳建祥教授團(tuán)隊(duì)和華南農(nóng)業(yè)大學(xué)張彤教授在Nature Communications上發(fā)表了題為“Viral proteins suppress rice defenses by boosting OsTSN1 RNA decay via phase separation and multimerization”的研究論文。該研究發(fā)現(xiàn)，水稻病毒編碼蛋白通過(guò)與寄主因子OsTSN1互作形成病毒蛋白-OsTSN1液滴，并促進(jìn)OsTSN1的多聚化來(lái)增強(qiáng)其核酸酶活性和RNA降解功能，進(jìn)而協(xié)同抑制自噬相關(guān)和茉莉酸信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)相關(guān)的水稻抗病毒免疫反應(yīng)。

 

　　該研究證實(shí)SRBSDV編碼的P6蛋白在植物細(xì)胞質(zhì)具有液-液相分離（Liquid-liquid phase separation, LLPS）的特性，免疫共沉淀串聯(lián)蛋白質(zhì)譜分析發(fā)現(xiàn)RNA結(jié)合蛋白OsTSN1在P6形成的液滴中高度富集，P6通過(guò)與OsTSN1互作促進(jìn)后者發(fā)生LLPS，誘導(dǎo)形成定位于應(yīng)激顆粒（Stress granules, SGs）內(nèi)的P6-OsTSN1液滴，并且OsTSN1蛋白對(duì)P6-OsTSN1液滴的SGs定位起關(guān)鍵作用。遺傳學(xué)實(shí)驗(yàn)結(jié)果顯示，OsTSN1過(guò)表達(dá)水稻對(duì)SRBSDV的易感性增強(qiáng)，而OsTSN1敲除突變體對(duì)SRBSDV的易感性顯著降低，表明OsTSN1負(fù)調(diào)控水稻的抗病毒免疫反應(yīng)。進(jìn)一步研究發(fā)現(xiàn)，OsTSN1能降解單鏈RNA，且其核酸酶活性與其多聚化程度呈正相關(guān)，而在P6-OsTSN1液滴中P6通過(guò)與OsTSN1相互作用促進(jìn)其多聚化，從而顯著增強(qiáng)OsTSN1的核酸酶活性。紫外交聯(lián)免疫沉淀結(jié)合RNA-seq分析發(fā)現(xiàn)，OsTSN1特異性識(shí)別并結(jié)合含有GAGGAG基序的mRNA，其中OsNAC15和OsLHY轉(zhuǎn)錄因子的mRNA被P6-OsTSN1液滴顯著富集并靶向降解。進(jìn)一步研究證實(shí)，OsNAC15作為轉(zhuǎn)錄激活因子結(jié)合自噬相關(guān)基因OsATG8C的啟動(dòng)子區(qū)域并正調(diào)控其轉(zhuǎn)錄表達(dá)，而OsLHY作為轉(zhuǎn)錄抑制因子結(jié)合茉莉酸信號(hào)通路相關(guān)基因OsJAZ6/12的啟動(dòng)子區(qū)域并負(fù)調(diào)控其轉(zhuǎn)錄表達(dá)。此外，SRBSDV P6通過(guò)形成P6-OsTSN1液滴來(lái)特異性招募并降解OsNAC15和OsLHY的mRNA，抑制自噬相關(guān)基因OsATG8C的轉(zhuǎn)錄但增強(qiáng)茉莉酸信號(hào)通路相關(guān)基因OsJAZ6/12的轉(zhuǎn)錄，從而同時(shí)抑制水稻自噬和茉莉酸信號(hào)通路介導(dǎo)的抗病毒免疫反應(yīng)。

 

　　水稻黑條矮縮病毒（rice black-streaked dwarf virus, RBSDV）和水稻條紋病毒（rice stripe virus, RSV）編碼的P6和NS3蛋白均含有內(nèi)在無(wú)序去（IDRs）并具有LLPS的特性，也能與OsTSN1互作并共同形成定位于SGs內(nèi)的RBSDV P6-OsTSN1液滴和RSV NS3-OsTSN1液滴。在液滴內(nèi)RBSDV P6和RSV NS3均可通過(guò)促進(jìn)OsTSN1的多聚化來(lái)增強(qiáng)后者的核酸酶活性和RNA降解功能。此外，OsTSN1過(guò)表達(dá)水稻對(duì)RBSDV和RSV的易感性增強(qiáng)，而OsTSN1敲除突變體對(duì)RBSDV和RSV的易感性顯著下降，表明OsTSN1也負(fù)調(diào)控水稻抗RBSDV和RSV的免疫反應(yīng)。

 

　　總之，水稻病毒的RNA沉默抑制因子（SRBSDV P6、RBSDV P6和RSV NS3）均發(fā)生LLPS，并與寄主因子OsTSN1互作形成定位于SGs內(nèi)的病毒蛋白-OsTSN1液滴。在液滴中，病毒蛋白通過(guò)促進(jìn)OsTSN1的多聚化來(lái)增強(qiáng)其核酸酶活性，從而降解編碼轉(zhuǎn)錄因子OsLHY和OsNAC15的轉(zhuǎn)錄本，抑制下游自噬和茉莉酸相關(guān)的水稻免疫途徑進(jìn)而促進(jìn)病毒感染水稻，表明不同水稻病毒在入侵水稻策略上存在趨同現(xiàn)象。研究結(jié)果為水稻病毒病的抗病育種提供新的理論依據(jù)。

 

　　浙江大學(xué)已畢業(yè)博士研究生曾銘和出站博士后傅帥為共同第一作者，浙江大學(xué)吳建祥教授、中國(guó)農(nóng)業(yè)科學(xué)院植保所周雪平教授和華南農(nóng)業(yè)大學(xué)植物保護(hù)學(xué)院張彤教授為共同通訊作者。該研究得到國(guó)家重點(diǎn)研究發(fā)展計(jì)劃、國(guó)家自然科學(xué)基金、現(xiàn)代農(nóng)業(yè)產(chǎn)業(yè)技術(shù)體系建設(shè)專項(xiàng)資金等項(xiàng)目的資助。

 

　　原文鏈接：https://www.nature.com/articles/s41467-025-62395-5