植物ＲＮＡ干扰抗病毒机制研究进展

植物ＲＮＡ干扰抗病毒机制研究进展
作者：方远鹏李云洲岳宁波赵志博杨再福王勇龙友华
来源：《山地农业生物学报》2020年第05期
摘要：目前，植物病毒病危害越来越严重，抗病毒研究越来越受到人们的关注。

RNA干扰是植物抗病毒的重要机制之一，但很少有人对其进行系统的研究。

RNAi关键蛋白主要包含3种：Dicer样（DCL）、RNA依赖聚合物（RDR）和Argonaute（AGO）。

在抗病毒作用中，DCL1和DCL2、RDR2和RDR6、AGO1是最重要的。

si RNAi介导的RNAi是RNAi最主要的机制，主要过程是DCL将ds RNA切割成“初级si RNA”，RDR将si RNA重构成ds RNA，然后将新合成的ds RNA切割成更多的“次级si RNA”，AGO与si RNA结合形成RNA沉默复合物（RISC）。

RNA干扰可以通过互补碱基对切割RISC和靶病毒或RNA核酸序列，最终降解病毒或RNA核酸序列。

本文归纳总结国内外RNAi机制相关蛋白及其功能、以及RNA i抗病毒机制，为植物抗病毒研究提供指导与依据。

关键词：RNA干扰;抗病毒机制;Argonaute;Dicer样;RNA依赖性RNA酶
Abstract：Plant virus diseases are becoming more and more serious， and anti-virus research has attracted more and more attention. RNA interference is one of the important mechanisms of plant resistance to viruses， but few people have systematically studied it. RNAi key proteins mainly include three types： Dicer-like （DCL）， RNA-dependent RNA polymerase （RDR） and Argonaute （AGO）. Among the antiviral effects， DCL1 and DCL2， RDR2 and RDR6， and AGO1 are the most important. si RNAi-mediated RNAi is the most important mechanism of RNAi. The main process is that DCL cuts ds RNA into "primary si RNA"， RDR reconstitutes si RNA into ds RNA， and then cuts the newly synthesized ds RNA into more "Secondary siRNA"， AGO combines with si RNA to form RNA silencing complex （RISC）. RNAi can cut the RISC and target virus or RNA nucleic acid sequence through complementary base pairs， and ultimately degrade the virus or RNA nucleic acid sequence. This article summarizes the relevant proteins and their functions of RNAi mechanism at home and abroad， as well as the antiviral mechanism of RNAi， and provides guidance and basis for plant antiviral research.
Keywords：RNA interference; Antiviral mechanism; Argonaute （AGO）; Dicer-like （DCL）; RNA-dependent RNA polymerase （RDR）
植物受到多種病原微生物的侵染，包括真菌、细菌、病毒、线虫及其他生物，其中病毒病害防治最为困难，对农业安全生产影响巨大[1-2]。

植物病毒主要是通过昆虫或其他介体进行传播[3]，最重要的是，植物病毒变异速度很快[4]，治疗困难。

植物体自身免疫在抗病毒中发挥关键作用，RNA干扰（RNA interference，RNAi）是植物抗病毒的重要机制[5-6]。

参与RNAi抗病毒机制的蛋白主要有三类：Dicer-like （DCL）、RNA-dependent RNA Polymerase（RDR）和 Argonaute（AGO）。

RNAi形成过程可以人为分为三个阶段：第一阶段，DCL主要负责将ds RNA剪切加工成‘初级si RNA’;第二阶段，RDR可以将‘初级si RNA’重新反转录重新合成ds RNA，新合成的ds RNA再次被DCL剪切加工形成更多的‘次级si RNA’;第三阶段，AGO与si RNA形成RNA沉默复合体（RIGC），RISC通过碱基互补配对的方式，剪切加工与si RNA匹配的病毒序列。

三个阶段中的第二个阶段由于RDR的参与可以产生更多‘次级si RNA’，因此在RNA沉默过程中起信号放大的作用。

1 RNAi相关蛋白
目前，DCL、RDR和AGO在多种植物中被发现。

DCL蛋白在拟南芥中有4个成员，在番茄有7个，辣椒中有4个[7-8]。

DCL在RNAi过程的起始阶段，主要参与‘初级si RNA’的形成。

对于RDR，拟南芥中有6个成员，番茄中有6个，辣椒中有6个[7-8]。

RDR在RNAi过程中主要起信号放大的作用，可以将‘初级si RNA’重新合成ds RNA，新合成的ds RNA重新被DCL剪切加工成‘次级si RNA’。

AGO蛋白在拟南芥中有10个，番茄中有15个，辣椒中有12个[8-11]。

AGO与si RNA结合形成RNAi沉默复合体si RISC，通过碱基互补配对的方式降级病毒。

随着分子生物学的不断发展，植物RNAi的抗病毒防控的认识和运用也取得重要进展。

1.1 DCL蛋白的主要功能
DCL属于剪切酶，一般具备DEAD盒、RNA解旋酶结构域、DUF283、ds RBD、RNaseⅢ和PAZ六种结构域，低等真核生物可能缺失其中1～2个结构域，其中具有内切酶作用的催化域有两个[13]。

拟南芥中有四个DCL蛋白，分别为DCL1、DCL2、DCL3和DCL4，但是其功能各有差异。

拟南芥DCL1通过与mi RNA的前体pre-mi RNA双向识别，实现mi RNA的合成[14-16]，这个结果与水稻中研究一致，水稻DCL1蛋白（OsDCL1）基因敲除后导致mi RNA的含量降低[14-16]，该结果同样证明DCL1参与mi RNA的合成。

拟南芥DCL2与DCL4主要参与植物抗病毒防御[17]，除此之外，ALBERTO等[18]发现了拟南芥DCL2（AtDCL2）的一种新的可变剪切，暗示AtDCL2可能发挥其他功能。

番茄研究中发现，DCL2是一个新的抗RNA 病毒因子[19]。

KONSTANTANA等[20]报道DCL2和DCL3共同在抗马铃薯纺锤纤块茎类病毒（Potato Spindle Tuber Viroid，TSTV）中发挥关键作用。

在拟南芥AtDCL2、水稻OsDCL2及番茄SlDCL2等DCL2参与抗病毒响应和si RNA的形成，其次OsDCL2还被发现其产物活跃于水稻卵母细胞内，对植物的繁殖具有特殊的作用[21-22]。

DCL3对异染色体质24nt小RNA 和长链mi RNA合成有关 [23-24]，另外DCL3与DCL1共同行使对开花的调节[25]，而在番茄SlDCL3缺失突变体中，SlDCL2b和SlDCL4可代替SlDCL3的功能 [26]。

DCL4对于在植物细
胞中有效诱导RNAi至关重要[27]，DCL4不仅影响着超过100 nt的长ds RNA裂解为21 nt ds RNA 的过程;还可以识别长链ds RNA从而影响不同器官中小RNA的含量[28-29]。

1.2 RDR蛋白的主要功能
RDR酶主要存在一个RdRP结构域，编码区域广，据报道内含子可能编码多种RDRP成员[30]，RDRP成员在生物及非生物逆境表达会上调[31-32]。

在病毒互作过程中RDR酶行使放大信号并参与抗病的作用[33-34]，或是DNA甲基化相关，例如柑橘RDR成员及ZmRDR2 [35-36]。

近年来，JIANG等[34]对水稻及水稻条斑病毒RSV的互作过程，发现OsRDR6应答RSV感染过程，抑制了RSV的大量扩增。

其次，RDRP 通过多种途径参与着植物与病毒的互作过程之中，LI等[37]证明病毒-作物互作的一条途径，即植物体内的HSP20蛋白的分布受病毒RDRP改变，从而影响着植物的病情。

最后RDR蛋白还具备着对部分自然基因和小RNA的调控作用[38-39]。

RDRP成员中RDR2是ds RNA合成过程的Pol IV耦合对象，直接决定RNAi的效率[40]， RDR6与植物-病毒互作过程的RNAi反应关系最为密切[41]。

1.3 AGO蛋白的主要功能
AGO酶一般拥有PAZ及PIWI结构域各一个[52]，一般影响RNA及蛋白与病毒互作的效率[53]，AGO是形成mi RISC的主要参与者，也是侧器官发育[54]的影响因子，对 si RNA的积累与基因甲基化修饰 [55]和tasi RNA形成 [56]、乃至抗虫抗病[57-58]特性均有关联。

AGOs 是RNA诱导沉默复合物（RISC）的催化部分，除了切割靶mRNA的功能之外，AGO还可以抑制mRNA翻译并介导DNA甲基化 [42-45]。

植物中AGO抗病毒活性成员有所差异，其承担的功能也有所差异。

拟南芥中具有抗病毒特性的AGO有AGO1、AGO2、AGO4、AGO5、AGO7、AGO10，水稻中具有抗病毒活性的AGO有AGO1、AGO18，而其他植物则不同。

拟南芥中AGO1和AGO2是RNAi介导的抗RNA病毒的主要成分[46]。

近期发现AGO1蛋白作用效率可能与P1蛋白有关[47]。

AGO4介导转录基因沉默（TGS）可以提高对几种RNA和DNA病毒的抗病毒防御该途径与拟南芥中的RNA依赖性DNA甲基化（RdDM）途径一样[48-49]。

但是最近的研究表明，脱落酸（ABA）诱导了提高对竹花叶病毒（BaMV）的抗病毒防御能力主要是通过AGO2和AGO3，而不是AGO1[42]。

研究显示AGO4对车前草花叶病毒（Plantago asiatica mosaic virus，PlAMV）具有直接的抗病毒活性，同时不同植物间AGO在抗病毒途径中存在着类似的抗病毒作用，矮牵牛（Petunia hybrida）、水稻（Oryza sativa）、黄瓜（Cucumis sativus）便广泛存在这一机制[47，50]，而这一机制与白苗[51]在番茄被番茄黄化卷叶病毒（tomato yellow leaf curl virus，TYLCV）感染后发现AGO出现的表达上调所体现的试验结果所一致。

DCL、AGO、RDR蛋白共同构成植物抗病毒防线的一道防线，而这些RNAi相关蛋白成员共同对抗生物与非生物胁迫。

据报道辣椒RNAi相关蛋白受多种植物激素影响，在多种应激反应下显著作用[59]。

RNAi相关主要蛋白仅DCL、AGO、RDR蛋白的成员被大量报道，除此之外还有着多种蛋白家族和一些特殊成员可能对RNAi抗病毒途徑产生影响，如EMS处理得到的OsDCL5[60]，会对植株造成多种负面影响，但其分子机制尚不明确。

2 RNAi相关蛋白的抗病毒机制
2.1 si RNA作用的RNAi
作为RNAi的重要途径之一，si RNA作用的RNAi也是植物RNAi抗病毒的主要机制。

其过程为DCL识别因异源RNA分子形成的内源或外源性双链RNA（ds RNA），使其被剪切为3'端突出2 nt的羟基，而5’端为磷酸基团的si RNA[61]，随后DCL酶辅助si RNA与AGO2等结合形成沉默复合体si RISC，并使si RNA裂为正义与反义两条链，其中反链会留在复合体内启动碱基互补配对方式同靶基因或靶病毒结合，沉默的靶基因会被释放，空置的复合体寻找未沉默靶基因或病毒进行沉默。

如果被释放的正义si RNA未在释放后及时降解，RDR会将其重新转化形成ds RNA，新合成的ds RNA再次进入RNAi途径被DCL剪切加工成更多的‘次级si RNA’和AGO装载形成反义si RNA加强沉默效率[62]。

1.1 DCL蛋白的主要功能
DCL属于剪切酶，一般具备DEAD盒、RNA解旋酶结构域、DUF283、ds RBD、RNaseⅢ和PAZ六种结构域，低等真核生物可能缺失其中1～2个结构域，其中具有内切酶作用的催化域有两个[13]。

拟南芥中有四个DCL蛋白，分别为DCL1、DCL2、DCL3和DCL4，但是其功能各有差异。

拟南芥DCL1通过与mi RNA的前体pre-mi RNA双向识别，实现mi RNA的合成[14-16]，这个结果与水稻中研究一致，水稻DCL1蛋白（OsDCL1）基因敲除后导致mi RNA的含量降低[14-16]，该结果同样证明DCL1参与mi RNA的合成。

拟南芥DCL2与DCL4主要参与植物抗病毒防御[17]，除此之外，ALBERTO等[18]发现了拟南芥DCL2（AtDCL2）的一种新的可变剪切，暗示AtDCL2可能发挥其他功能。

番茄研究中发现，DCL2是一个新的抗RNA 病毒因子[19]。

KONSTANTANA等[20]报道DCL2和DCL3共同在抗马铃薯纺锤纤块茎类病毒（Potato Spindle Tuber Viroid，TSTV）中发挥关键作用。

在拟南芥AtDCL2、水稻OsDCL2及番茄SlDCL2等DCL2参与抗病毒响应和si RNA的形成，其次OsDCL2还被发现其产物活跃于水稻卵母细胞内，对植物的繁殖具有特殊的作用[21-22]。

DCL3对异染色体质24nt小RNA 和长链mi RNA合成有关 [23-24]，另外DCL3与DCL1共同行使对开花的调节[25]，而在番茄SlDCL3缺失突变体中，SlDCL2b和SlDCL4可代替SlDCL3的功能 [26]。

DCL4对于在植物细胞中有效诱导RNAi至关重要[27]，DCL4不仅影响着超过100 nt的长ds RNA裂解为21 nt ds RNA 的过程;还可以识别长链ds RNA从而影响不同器官中小RNA的含量[28-29]。

1.2 RDR蛋白的主要功能
RDR酶主要存在一个RdRP结构域，编码区域广，据报道内含子可能编码多种RDRP成员[30]，RDRP成员在生物及非生物逆境表达会上调[31-32]。

在病毒互作过程中RDR酶行使放大信号并参与抗病的作用[33-34]，或是DNA甲基化相关，例如柑橘RDR成员及ZmRDR2 [35-36]。

近年来，JIANG等[34]对水稻及水稻条斑病毒RSV的互作过程，发现OsRDR6应答RSV感染过程，抑制了RSV的大量扩增。

其次，RDRP 通过多种途径参与着植物与病毒的互作过程之中，LI等[37]证明病毒-作物互作的一条途径，即植物体内的HSP20蛋白的分布受病毒RDRP改变，从而影响着植物的病情。

最后RDR蛋白还具备着对部分自然基因和小RNA的调控作用[38-39]。

RDRP成员中RDR2是ds RNA合成过程的Pol IV耦合对象，直接决定RNAi的效率[40]， RDR6与植物-病毒互作过程的RNAi反应关系最为密切[41]。

1.3 AGO蛋白的主要功能
AGO酶一般拥有PAZ及PIWI结构域各一个[52]，一般影响RNA及蛋白与病毒互作的效率[53]，AGO是形成mi RISC的主要参与者，也是侧器官发育[54]的影响因子，对 si RNA的积累与基因甲基化修饰 [55]和tasi RNA形成 [56]、乃至抗虫抗病[57-58]特性均有关联。

AGOs 是RNA诱导沉默复合物（RISC）的催化部分，除了切割靶mRNA的功能之外，AGO还可以抑制mRNA翻译并介导DNA甲基化 [42-45]。

植物中AGO抗病毒活性成员有所差异，其承担的功能也有所差异。

拟南芥中具有抗病毒特性的AGO有AGO1、AGO2、AGO4、AGO5、AGO7、AGO10，水稻中具有抗病毒活性的AGO有AGO1、AGO18，而其他植物则不同。

拟南芥中AGO1和AGO2是RNAi介导的抗RNA病毒的主要成分[46]。

近期发现AGO1蛋白作用效率可能与P1蛋白有关[47]。

AGO4介导转录基因沉默（TGS）可以提高对几种RNA和DNA病毒的抗病毒防御该途径与拟南芥中的RNA依赖性DNA甲基化（RdDM）途径一样[48-49]。

但是最近的研究表明，脱落酸（ABA）诱导了提高对竹花叶病毒（BaMV）的抗病毒防御能力主要是通过AGO2和AGO3，而不是AGO1[42]。

研究显示AGO4对车前草花叶病毒（Plantago asiatica mosaic virus，PlAMV）具有直接的抗病毒活性，同时不同植物间AGO在抗病毒途径中存在着类似的抗病毒作用，矮牵牛（Petunia hybrida）、水稻（Oryza sativa）、黄瓜（Cucumis sativus）便广泛存在这一机制[47，50]，而这一机制与白苗[51]在番茄被番茄黃化卷叶病毒（tomato yellow leaf curl virus，TYLCV）感染后发现AGO出现的表达上调所体现的试验结果所一致。

DCL、AGO、RDR蛋白共同构成植物抗病毒防线的一道防线，而这些RNAi相关蛋白成员共同对抗生物与非生物胁迫。

据报道辣椒RNAi相关蛋白受多种植物激素影响，在多种应激反应下显著作用[59]。

RNAi相关主要蛋白仅DCL、AGO、RDR蛋白的成员被大量报道，除此
之外还有着多种蛋白家族和一些特殊成员可能对RNAi抗病毒途径产生影响，如EMS处理得到的OsDCL5[60]，会对植株造成多种负面影响，但其分子机制尚不明确。

2 RNAi相关蛋白的抗病毒机制
2.1 si RNA作用的RNAi
作为RNAi的重要途径之一，si RNA作用的RNAi也是植物RNAi抗病毒的主要机制。

其过程为DCL识别因异源RNA分子形成的内源或外源性双链RNA（ds RNA），使其被剪切为3'端突出2 nt的羟基，而5’端为磷酸基团的si RNA[61]，随后DCL酶辅助si RNA与AGO2等结合形成沉默复合体si RISC，并使si RNA裂为正义与反义两条链，其中反链会留在复合体内启动碱基互补配对方式同靶基因或靶病毒结合，沉默的靶基因会被释放，空置的复合体寻找未沉默靶基因或病毒进行沉默。

如果被释放的正义si RNA未在释放后及时降解，RDR会将其重新转化形成ds RNA，新合成的ds RNA再次进入RNAi途径被DCL剪切加工成更多的‘次级si RNA’和AGO装载形成反义si RNA加强沉默效率[62]。

1.1 DCL蛋白的主要功能
DCL属于剪切酶，一般具备DEAD盒、RNA解旋酶结构域、DUF283、ds RBD、RNaseⅢ和PAZ六种结构域，低等真核生物可能缺失其中1～2个结构域，其中具有内切酶作用的催化域有两个[13]。

拟南芥中有四个DCL蛋白，分别为DCL1、DCL2、DCL3和DCL4，但是其功能各有差异。

拟南芥DCL1通过与mi RNA的前体pre-mi RNA双向识别，实现mi RNA的合成[14-16]，这个结果与水稻中研究一致，水稻DCL1蛋白（OsDCL1）基因敲除后导致mi RNA的含量降低[14-16]，该结果同样证明DCL1参与mi RNA的合成。

拟南芥DCL2与DCL4主要参与植物抗病毒防御[17]，除此之外，ALBERTO等[18]发现了拟南芥DCL2（AtDCL2）的一种新的可变剪切，暗示AtDCL2可能发挥其他功能。

番茄研究中发现，DCL2是一个新的抗RNA 病毒因子[19]。

KONSTANTANA等[20]报道DCL2和DCL3共同在抗马铃薯纺锤纤块茎类病毒（Potato Spindle Tuber Viroid，TSTV）中发挥关键作用。

在拟南芥AtDCL2、水稻OsDCL2及番茄SlDCL2等DCL2参与抗病毒响应和si RNA的形成，其次OsDCL2还被发现其产物活跃于水稻卵母细胞内，对植物的繁殖具有特殊的作用[21-22]。

DCL3对异染色体质24nt小RNA 和长链mi RNA合成有关 [23-24]，另外DCL3与DCL1共同行使对开花的调节[25]，而在番茄SlDCL3缺失突变体中，SlDCL2b和SlDCL4可代替SlDCL3的功能 [26]。

DCL4对于在植物细胞中有效诱导RNAi至关重要[27]，DCL4不仅影响着超过100 nt的长ds RNA裂解为21 nt ds RNA 的过程;还可以识别长链ds RNA从而影响不同器官中小RNA的含量[28-29]。

1.2 RDR蛋白的主要功能
RDR酶主要存在一个RdRP结构域，编码区域广，据报道内含子可能编码多种RDRP成员[30]，RDRP成员在生物及非生物逆境表达会上调[31-32]。

在病毒互作过程中RDR酶行使放大信号并参与抗病的作用[33-34]，或是DNA甲基化相关，例如柑橘RDR成员及ZmRDR2 [35-36]。

近年来，JIANG等[34]对水稻及水稻条斑病毒RSV的互作过程，发现OsRDR6应答RSV感染过程，抑制了RSV的大量扩增。

其次，RDRP 通过多种途径参与着植物与病毒的互作过程之中，LI等[37]证明病毒-作物互作的一条途径，即植物体内的HSP20蛋白的分布受病毒RDRP改变，从而影响着植物的病情。

最后RDR蛋白还具备着对部分自然基因和小RNA的调控作用[38-39]。

RDRP成员中RDR2是ds RNA合成过程的Pol IV耦合对象，直接决定RNAi的效率[40]， RDR6与植物-病毒互作过程的RNAi反应关系最为密切[41]。

1.3 AGO蛋白的主要功能
AGO酶一般拥有PAZ及PIWI结构域各一个[52]，一般影响RNA及蛋白与病毒互作的效率[53]，AGO是形成mi RISC的主要参与者，也是侧器官发育[54]的影响因子，对 si RNA的积累与基因甲基化修饰 [55]和tasi RNA形成 [56]、乃至抗虫抗病[57-58]特性均有关联。

AGOs 是RNA诱导沉默复合物（RISC）的催化部分，除了切割靶mRNA的功能之外，AGO还可以抑制mRNA翻译并介导DNA甲基化 [42-45]。

植物中AGO抗病毒活性成员有所差异，其承担的功能也有所差异。

拟南芥中具有抗病毒特性的AGO有AGO1、AGO2、AGO4、AGO5、AGO7、AGO10，水稻中具有抗病毒活性的AGO有AGO1、AGO18，而其他植物则不同。

拟南芥中AGO1和AGO2是RNAi介导的抗RNA病毒的主要成分[46]。

近期发现AGO1蛋白作用效率可能与P1蛋白有关[47]。

AGO4介导转录基因沉默（TGS）可以提高对几种RNA和DNA病毒的抗病毒防御该途径与拟南芥中的RNA依赖性DNA甲基化（RdDM）途径一样[48-49]。

但是最近的研究表明，脱落酸（ABA）诱导了提高对竹花叶病毒（BaMV）的抗病毒防御能力主要是通过AGO2和AGO3，而不是AGO1[42]。

研究显示AGO4对车前草花叶病毒（Plantago asiatica mosaic virus，PlAMV）具有直接的抗病毒活性，同時不同植物间AGO在抗病毒途径中存在着类似的抗病毒作用，矮牵牛（Petunia hybrida）、水稻（Oryza sativa）、黄瓜（Cucumis sativus）便广泛存在这一机制[47，50]，而这一机制与白苗[51]在番茄被番茄黄化卷叶病毒（tomato yellow leaf curl virus，TYLCV）感染后发现AGO出现的表达上调所体现的试验结果所一致。

DCL、AGO、RDR蛋白共同构成植物抗病毒防线的一道防线，而这些RNAi相关蛋白成员共同对抗生物与非生物胁迫。

据报道辣椒RNAi相关蛋白受多种植物激素影响，在多种应激反应下显著作用[59]。

RNAi相关主要蛋白仅DCL、AGO、RDR蛋白的成员被大量报道，除此之外还有着多种蛋白家族和一些特殊成员可能对RNAi抗病毒途径产生影响，如EMS处理得到的OsDCL5[60]，会对植株造成多种负面影响，但其分子机制尚不明确。

2 RNAi相关蛋白的抗病毒机制
2.1 si RNA作用的RNAi
作为RNAi的重要途径之一，si RNA作用的RNAi也是植物RNAi抗病毒的主要机制。

其过程为DCL识别因异源RNA分子形成的内源或外源性双链RNA（ds RNA），使其被剪切为3'端突出2 nt的羟基，而5’端为磷酸基团的si RNA[61]，随后DCL酶辅助si RNA与AGO2等结合形成沉默复合体si RISC，并使si RNA裂为正义与反义两条链，其中反链会留在复合体内启动碱基互补配对方式同靶基因或靶病毒结合，沉默的靶基因会被释放，空置的复合体寻找未沉默靶基因或病毒进行沉默。

如果被释放的正义si RNA未在释放后及时降解，RDR会将其重新转化形成ds RNA，新合成的ds RNA再次进入RNAi途径被DCL剪切加工成更多的‘次级si RNA’和AGO装载形成反义si RNA加强沉默效率[62]。

1.1 DCL蛋白的主要功能
DCL属于剪切酶，一般具备DEAD盒、RNA解旋酶结构域、DUF283、ds RBD、RNaseⅢ和PAZ六种结构域，低等真核生物可能缺失其中1～2个结构域，其中具有内切酶作用的催化域有两个[13]。

拟南芥中有四个DCL蛋白，分别为DCL1、DCL2、DCL3和DCL4，但是其功能各有差异。

拟南芥DCL1通过与mi RNA的前體pre-mi RNA双向识别，实现mi RNA的合成[14-16]，这个结果与水稻中研究一致，水稻DCL1蛋白（OsDCL1）基因敲除后导致mi RNA的含量降低[14-16]，该结果同样证明DCL1参与mi RNA的合成。

拟南芥DCL2与DCL4主要参与植物抗病毒防御[17]，除此之外，ALBERTO等[18]发现了拟南芥DCL2（AtDCL2）的一种新的可变剪切，暗示AtDCL2可能发挥其他功能。

番茄研究中发现，DCL2是一个新的抗RNA 病毒因子[19]。

KONSTANTANA等[20]报道DCL2和DCL3共同在抗马铃薯纺锤纤块茎类病毒（Potato Spindle Tuber Viroid，TSTV）中发挥关键作用。

在拟南芥AtDCL2、水稻OsDCL2及番茄SlDCL2等DCL2参与抗病毒响应和si RNA的形成，其次OsDCL2还被发现其产物活跃于水稻卵母细胞内，对植物的繁殖具有特殊的作用[21-22]。

DCL3对异染色体质24nt小RNA 和长链mi RNA合成有关 [23-24]，另外DCL3与DCL1共同行使对开花的调节[25]，而在番茄SlDCL3缺失突变体中，SlDCL2b和SlDCL4可代替SlDCL3的功能 [26]。

DCL4对于在植物细胞中有效诱导RNAi至关重要[27]，DCL4不仅影响着超过100 nt的长ds RNA裂解为21 nt ds RNA 的过程;还可以识别长链ds RNA从而影响不同器官中小RNA的含量[28-29]。

1.2 RDR蛋白的主要功能
RDR酶主要存在一个RdRP结构域，编码区域广，据报道内含子可能编码多种RDRP成员[30]，RDRP成员在生物及非生物逆境表达会上调[31-32]。

在病毒互作过程中RDR酶行使放大信号并参与抗病的作用[33-34]，或是DNA甲基化相关，例如柑橘RDR成员及ZmRDR2 [35-36]。

近年来，JIANG等[34]对水稻及水稻条斑病毒RSV的互作过程，发现OsRDR6应答RSV感染过程，抑制了RSV的大量扩增。

其次，RDRP 通过多种途径参与着植物与病毒的互作过程之中，LI等[37]证明病毒-作物互作的一条途径，即植物体内的HSP20蛋白的分布受病毒RDRP改变，从而影响着植物的病情。

最后RDR蛋白还具备着对部分自然基因和小RNA的调控作用[38-39]。

RDRP成员中RDR2是ds RNA合成过程的Pol IV耦合对象，直接决定RNAi的效率[40]， RDR6与植物-病毒互作过程的RNAi反应关系最为密切[41]。

1.3 AGO蛋白的主要功能
AGO酶一般拥有PAZ及PIWI结构域各一个[52]，一般影响RNA及蛋白与病毒互作的效率[53]，AGO是形成mi RISC的主要参与者，也是侧器官发育[54]的影响因子，对 si RNA的积累与基因甲基化修饰 [55]和tasi RNA形成 [56]、乃至抗虫抗病[57-58]特性均有关联。

AGOs 是RNA诱导沉默复合物（RISC）的催化部分，除了切割靶mRNA的功能之外，AGO还可以抑制mRNA翻译并介导DNA甲基化 [42-45]。

植物中AGO抗病毒活性成员有所差异，其承担的功能也有所差异。

拟南芥中具有抗病毒特性的AGO有AGO1、AGO2、AGO4、AGO5、AGO7、AGO10，水稻中具有抗病毒活性的AGO有AGO1、AGO18，而其他植物则不同。

拟南芥中AGO1和AGO2是RNAi介导的抗RNA病毒的主要成分[46]。

近期发现AGO1蛋白作用效率可能与P1蛋白有关[47]。

AGO4介导转录基因沉默（TGS）可以提高对几种RNA和DNA病毒的抗病毒防御该途径与拟南芥中的RNA依赖性DNA甲基化（RdDM）途径一样[48-49]。

但是最近的研究表明，脱落酸（ABA）诱导了提高对竹花叶病毒（BaMV）的抗病毒防御能力主要是通过AGO2和AGO3，而不是AGO1[42]。

研究显示AGO4对车前草花叶病毒（Plantago asiatica mosaic virus，PlAMV）具有直接的抗病毒活性，同时不同植物间AGO在抗病毒途径中存在着类似的抗病毒作用，矮牵牛（Petunia hybrida）、水稻（Oryza sativa）、黄瓜（Cucumis sativus）便广泛存在这一机制[47，50]，而这一机制与白苗[51]在番茄被番茄黄化卷叶病毒（tomato yellow leaf curl virus，TYLCV）感染后发现AGO出现的表达上调所体现的试验结果所一致。

DCL、AGO、RDR蛋白共同构成植物抗病毒防线的一道防线，而这些RNAi相关蛋白成员共同对抗生物与非生物胁迫。

据报道辣椒RNAi相关蛋白受多种植物激素影响，在多种应激反应下显著作用[59]。

RNAi相关主要蛋白仅DCL、AGO、RDR蛋白的成员被大量报道，除此之外还有着多种蛋白家族和一些特殊成员可能对RNAi抗病毒途径产生影响，如EMS处理得到的OsDCL5[60]，会对植株造成多种负面影响，但其分子机制尚不明确。

2 RNAi相关蛋白的抗病毒机制
2.1 si RNA作用的RNAi
作为RNAi的重要途径之一，si RNA作用的RNAi也是植物RNAi抗病毒的主要机制。

其过程为DCL识别因异源RNA分子形成的内源或外源性双链RNA（ds RNA），使其被剪切为3'端突出2 nt的羟基，而5’端为磷酸基团的si RNA[61]，随后DCL酶辅助si RNA与AGO2等结合形成沉默复合体si RISC，并使si RNA裂为正义与反义两条链，其中反链会留在复合体内启动碱基互补配对方式同靶基因或靶病毒结合，沉默的靶基因会被释放，空置的复合体寻找未沉默靶基因或病毒进行沉默。

如果被释放的正义si RNA未在释放后及时降解，RDR会将其重新转化形成ds RNA，新合成的ds RNA再次进入RNAi途径被DCL剪切加工成更多的‘次级si RNA’和AGO装载形成反义si RNA加强沉默效率[62]。

1.1 DCL蛋白的主要功能
DCL属于剪切酶，一般具备DEAD盒、RNA解旋酶结构域、DUF283、ds RBD、RNaseⅢ和PAZ六种结构域，低等真核生物可能缺失其中1～2个结构域，其中具有内切酶作用的催化域有两个[13]。

拟南芥中有四个DCL蛋白，分别为DCL1、DCL2、DCL3和DCL4，但是其功能各有差异。

拟南芥DCL1通过与mi RNA的前体pre-mi RNA双向识别，实现mi RNA的合成[14-16]，这个结果与水稻中研究一致，水稻DCL1蛋白（OsDCL1）基因敲除后导致mi RNA的含量降低[14-16]，该结果同样证明DCL1参与mi RNA的合成。

拟南芥DCL2与DCL4主要参与植物抗病毒防御[17]，除此之外，ALBERTO等[18]发现了拟南芥DCL2（AtDCL2）的一种新的可变剪切，暗示AtDCL2可能发挥其他功能。

番茄研究中发现，DCL2是一个新的抗RNA 病毒因子[19]。

KONSTANTANA等[20]报道DCL2和DCL3共同在抗马铃薯纺锤纤块茎类病毒（Potato Spindle Tuber Viroid，TSTV）中发挥关键作用。

在拟南芥AtDCL2、水稻OsDCL2及番茄SlDCL2等DCL2参与抗病毒响应和si RNA的形成，其次OsDCL2还被发现其产物活跃于水稻卵母细胞内，对植物的繁殖具有特殊的作用[21-22]。

DCL3对异染色体质24nt小RNA 和长链mi RNA合成有关 [23-24]，另外DCL3与DCL1共同行使对开花的调节[25]，而在番茄SlDCL3缺失突变体中，SlDCL2b和SlDCL4可代替SlDCL3的功能 [26]。

DCL4对于在植物细胞中有效诱导RNAi至关重要[27]，DCL4不仅影响着超过100 nt的长ds RNA裂解为21 nt ds RNA 的过程;还可以识别长链ds RNA从而影响不同器官中小RNA的含量[28-29]。

1.2 RDR蛋白的主要功能
RDR酶主要存在一个RdRP结构域，编码区域广，据报道内含子可能编码多种RDRP成员[30]，RDRP成员在生物及非生物逆境表达会上调[31-32]。

在病毒互作过程中RDR酶行使放大信号并参与抗病的作用[33-34]，或是DNA甲基化相关，例如柑橘RDR成员及ZmRDR2 [35-36]。

近年來，JIANG等[34]对水稻及水稻条斑病毒RSV的互作过程，发现OsRDR6应答RSV感染过程，抑制了RSV的大量扩增。

其次，RDRP 通过多种途径参与着植物与病毒的互作过程之中，LI等[37]证明病毒-作物互作的一条途径，。