增强转录后基因沉默,抗病毒产品升级迎来喜讯

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农化科技
增强转录后基因沉默，抗病毒产品升级迎来喜讯
植物病毒病素有“植物癌症”之称。

病毒的种类多，且多有混合发生，严重影响着作物的产量和品质，常常给农业生产造成严重损失。

为了有效控制植物病毒病，人们采用了各种措施，包括轮作、种子脱毒、抗病品种选用、杀灭传毒介体及化学防治等，但这些措施还不能有效克服病毒病的危害，且化学农药的使用造成了严重的环境污染。

寻找和筛选天然的生物源抗病毒物质，研发能有效控制病毒且环境优化的抗病毒药剂显得尤为重要。

RNA 沉默与病毒抗性
RNA 干扰（RNA interference, RNAi）是指在进化过程中高度保守的、由双链RNA（double-stranded RNA，dsRNA）诱发的、同源mRNA 高效特异性降解的现象。

基因沉默（gene silencing）是指生物体中特定基因由于种种原因不表达或表达减少的现象，是真核生物细胞基因表达调节的一种重要手段，指的是真核生物中由双链RNA 诱导的识别和清除细胞非正常RNA 的一种机制。

RNA 干扰是转录后水平的基因沉默机制。

4月15日，山东农业大学朱常香教授课题组联合山东蓬勃生物科技有限公司在国际期刊《BMC Plant Biology》联合发表“Ultrahigh-Activity Immune Inducer from Endophytic Fungi Induces Tobacco Resistance to Virus by SA Pathway and RNA Silencing”。

该文章是继山东农业大学丁新华教授课题揭示ZNC 促生、抗细菌机理后的
又一重要研究发现，该研究系统地阐述了ZNC 抗病毒的作用机理。

成果简述
研究者发现先使用ZNC 对烟草叶片进行喷施后接种PVX（Potato virus X）病毒（ZNC-PVX），植株中病毒积累量为对照组的31.77%，发病面积和病毒积累量较对照（H2O2-PVX）明显减少；先接种PVX 2小时后使用ZNC（PVX-ZNC），较对照（PVX-H2O）其发病程度会适度降低。

ZNC 免疫诱抗剂具有较好的预防植物病毒的作用，有一定的
治疗作用。

同时研究者发现，ZNC 免疫诱抗剂的抗病性随着使用浓度的增加而增强，但浓度超过200ng/mL 时对烟草生长产生轻微抑制。

已知的可诱导植物防御反应的诱导子，如鞭毛蛋白、伸长因子、几丁质、低聚糖（如低聚半乳糖醛酸）等，起效浓度均在μg/mL （百万分之一）或mg/mL（千分之一），但本研究发现ZNC 免疫诱抗剂浓度在ng/mL（十亿分之一）时即可产生极好的抗病性，且较短时间（2小时内）即可激发植物体内抗性基因的上调表达。

ZNC 促进PAL 基因表达进而诱导水杨酸（SA）生物合成，同时通过SA 途径实现RNA 沉默（RNA Silencing）。

水杨酸（SA）是植物局部和系统获得抗性所需的防御信号，异分支酸合成酶（ISC）和苯丙氨酸解氨酶（PAL）在SA 合成途径中起关键性作用，通常情况下病原体侵染后可促使ISC 基因的表达从而诱导SA 合成引起防御反应。

但本
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研究发现，ZNC 作为RNAi 的激发子介导的防御反应是通过PAL 基因的表达进而诱导SA 的生物合成，并促进RNA 沉默，进而产生抗病性。

RNA 沉默是植物抵抗病毒侵染的有效途径，它可以通过降解病毒基因组从而抑制病毒复制和侵染。

作为一个科研工作者要逐步搞清楚ZNC 内单一物质对病毒的功效，通过对抗病毒活性组分的追踪发现单一组分，并进行分离纯化后大量制备，制备的单一组分再次验证抗病毒功能后，进行单一物质结构鉴定；单一物质的作用机理搞清楚后，抗病毒系列新产品将会被开发。

2019年山东蓬勃生物提供的ZNC 分离物抗病毒生测试验已经开展，目前已确定部分组分有很好的抗病毒作用。

下一步，将继续和蓬勃生物加强合作，发挥课题组在
抗病毒机理研究的优势和蓬勃生物分离纯化的优势，争取尽快取得突破性成果。

结论
ZNC 是野生植物根内内生真菌提取物，是具有超高活性的新型生物刺激素，ZNC 通过促进PAL 基因表达激活了SA 途径并进而增强RNA 沉默，使植物获得系统的病毒抗性。

新型生物刺激素ZNC 抗病毒机理的揭示为植物抗病毒产品开发提供了新思路，因影响的基因位点不同ZNC 和传统抗病毒药剂混用会有更好的应用预期，预示着ZNC 与传统抗病毒产品混用或可普遍提高药剂对植物病毒的防控效果。

温室白粉虱染色体水平基因组首次被揭示
近日，中国农业科学院蔬菜花卉研究所蔬菜虫害防控创新团队和美国康奈尔大学BTI 合作解析了世界重大农业害虫温室白粉虱基因组，揭示了其发育特异性表达和抗药性分子机制。

温室白粉虱基因组的解析对深入开展白粉虱功能基因组学研究、植物-昆虫-微生物及病毒互作、粉虱类害虫抗性治理应用均具有重要意义。

据谢文副研究员介绍，温室白粉虱和烟粉虱是世界上分布最广且危害最为严重的2种粉虱类害虫。

烟粉虱基因组早在2016年和2017年由合作双方共同解析完成，但温室白粉虱基因组一直悬而未决。

本研究中，研究团队利用三代测序平台Pacbio 长reads 和Hi-C 技术，实现了白
粉虱基因组染色体级别的组装。

结果发现白粉虱基因组组装大小为787Mb，含11条染色体；注释到18,275个蛋白编码基因，重复序列占基因组的56.6%；通过白粉虱发育阶段特异性表达分析，研究员找到一些和白粉虱蛹化和羽化有关联的基因，例如卵黄蛋白基因和cuticle 基因；通过白粉虱和烟粉虱进化上的分化程度远远大于烟粉虱不同生物型之间；从白粉虱和烟粉虱的比较基因组发现，天冬氨酰蛋白酶家族在白粉虱中有显著扩张，这可能和白粉虱所特有的寄主偏好有关；通过细胞色素P450家族的比较分析，在白粉虱找到和烟粉虱CYPCM1同源的4个P450基因，这4个基因有可能帮助到白粉虱代谢新烟碱类药剂。

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