RGSV调控水稻基因的甲基化导致分蘖增多症状的形成机制

Symptoms of virus-infected plants are often very specific to the given virus. The molecular mechanisms involved in viral symptom induction have been extensively studied, but are still poorly understood, especially for RNA viruses. This research is planned on the basis of preliminary work in the scientific issue: the formation mechanism of increased tillering symptom caused by Rice grassy stunt virus. We will use solexa deep sequencing, DNA bisulfite sequencing, bioinformation, microarray, northern blot, transgenic methods and CO-IP to illustrate the influence of RGSV in rice RNAi & RdDM pathway regulation, DNA methylation and its mediated disease symptoms. This work can help us reveal the pathogenesis of RGSV, as well as the mechanism of rice symptom development.What's more, the result is useful for designing efficient targets when attempting to produce RNAi-mediated RGSV-resistant rice plants.

病毒侵入寄主后会诱发各种病害症状，至今，对RNA病毒的病害症状形成的分子机制仍然知之甚少。本项目拟在前期扎实工作基础上，针对水稻草状矮化病分蘖增多的表型症状形成机制这一科学问题，采用Deep Sequencing技术、甲基化测序、生物信息学分析、基因芯片、Northern blot鉴定、转基因水稻验证、CO-IP等手段，研究RGSV 侵染后对水稻内源小RNA产生和作用的影响，明确RGSV调控水稻基因的甲基化机制及其过程，鉴定出在水稻基因甲基化过程中起关键作用的RGSV功能基因，探讨RGSV侵染后水稻分蘖增多的表型症状形成机理，这对深入揭示RNA病毒致病、植物病毒症状形成机制和寄主水稻抗病毒机理具有重要的理论价值，也为水稻草矮病的防控和抗病育种提供新策略、新思路。

水稻草状矮化病是重要的水稻病毒病之一，危害着我国水稻种植业，其病原物为水稻草状矮缩病毒 (Rice grassy stunt virus, RGSV)，是纤细病毒属的代表成员。RGSV侵染水稻后，表现典型症状的病株明显矮化，分蘖增多似草状，叶片细窄而较脆，叶片褪绿条纹明显且有时会形成大量形状不规则的暗褐色或锈色小斑。似草状的分蘖增多以及叶片上的锈色小斑是水稻草状矮化病的独特症状，本课题围绕病株分蘖增多的形成机制这一核心问题开展工作，所获结果如下：.1. RGSV编码所有12个蛋白的转基因植株培育的结果显示，转P3基因的转基因水稻表现出分蘖增多的表型症状，因此P3蛋白是RGSV引起水稻分蘖增多的关键致病因子。.2. 通过酵母双杂交技术，筛选到可以与P3蛋白互作的水稻內源基因——polIV，该基因为水稻DNA甲基化RdDM通路中的开关基因，利用RNAi技术将polIV基因沉默之后，发现沉默植株也出现大量分蘖增多的症状。.3. 利用亚硫氢酸盐对MOCK、RGSV、P3转基因和Pol IV突变体的DNA进行处理，甲基化测序，结果表明：与对照相比，RGSV侵染、P3转基因水稻和Pol IV的结果表明，与对照相比，RGSV侵染、P3转基因水稻和Pol IV IR的DNA甲基化水平均受到了抑制，其中，RGSV侵染和Pol IV突变体的结果较为一致，而P3转基因水稻中，CHH类型的甲基化并未下调那么明显，推测可能还有别的病毒蛋白在其中发挥重要的协同作用。 .通过本项目的研究，明确了RGSV编码的P3蛋白可以与水稻RdDM通路中的POLIV互作，从而降低水稻的DNA甲基化水平，而使水稻出现分蘖增多的表型症状。本研究探讨了RGSV侵染后水稻分蘖增多的表型症状形成机理，对深入揭示RNA病毒致病、植物病毒症状形成机制和寄主水稻抗病毒机理具有理论参考价值，也为水稻草矮病的防控和抗病育种提供新策略、新思路。