利用人工ta-siRNA表达体系在水稻中进行多价抗病毒的研究

水稻是我国最主要粮食作物，在国民经济中占有重要地位。近年来，多种病毒病害在我国稻区流行，给我国水稻生产造成严重危害。RNA沉默是植物固有的抗病毒机制，具有重要抗病毒应用前景。然而，目前应用于抗病毒的植物RNA沉默诱导体系很难达到多价、广谱抗病毒的目的。TAS是一种植物内源的小干扰RNA（ta-siRNA）编码基因，具有可同时表达多个ta-siRNA和产生ta-siRNA位置固定的特点，具有重要的潜在应用价值。本项目拟首先利用水稻TAS3a1基因构建人工ta-siRNA表达体系，其次通过生物信息学手段建立特异、高效抗病毒siRNA设计方法，最后将本体系应用于抗严重危害我国水稻生产的RSV、RDV和RBSDV。本项目的开展不仅对进一步探索利用ta-siRNA进行多价、广谱防治病毒病害具有重要的理论和实践价值，也对利用ta-siRNA进行植物基因功能研究具有重要的意义。

本研究通过克隆和改造水稻OsTAS3基因构建了人工trans-acting siRNA （ata-siRNA）表达载体，并插入根据水稻黑条矮缩病毒（RBSDV）、南方水稻黑条矮缩病毒（SRBSDV）、水稻矮缩病毒（RDV）和水稻条纹病毒（RSV）基因组序列设计的人工ta-siRNA，构建了抗病毒人工TAS基因。在此基础上对水稻进行了遗传转化获得了转基因水稻植株，利用T0代转基因水稻植株进行了抗病性分析。但是，由于获得的转基因水稻不可育，不能获得转基因水稻后代，因此进一步研究该抗性遗传稳定性。为研究引起转基因水稻不育的原因，本课题组构建了拟南芥AtTAS3a基因的人工ta-siRNA表达载体，设计了抗黄瓜花叶病毒（Cucumber mosaic virus, CMV）和芜菁花叶病毒（Turnip mosaic virus, TuMV）的人工ta-siRNA，插入表达载体并进行转了拟南芥的转基因，获得转基因拟南芥植株。在此基础上，对转基因后代进行了抗病性分析，结果表明转基因拟南芥对CMV和TuMV都具有高度的抗性。这些研究结果表明利用植物TAS基因进行多价抗病毒是可行的，为进一步在其它作物中的应用奠定了基础。通过本项目发表研究SCI论文3篇，1篇正在返修中，正在申请专利1项。