植物抗朱顶红褪绿环斑病毒免疫应答机制研究

Hippeastrum Chlorotic Ringspot Virus (HCRV) which was first found in Yunnan in 2013 belongs to Topsovirus.After it is reported, the virus was found on tomato, tobacco and other crops. Further study found that this virus has spread out quickly and has caused huge losses in agriculture. It has become the dominant species in South China. It is necessary to develop effective control technologies and clear plant host immune mechanism is the basis for prevention and treatment of this new virus. The project team has reported the complete genome sequence of the virus in the previous study. In the study, HCRV is the research subject virus and TSWV is the check virus. The research will use molecular biology, biochemistry, and bioinformatics tools to reveal differences in expression of small RNA，changes of siRNA content and abundance,the protein ubiquitin modification type and site difference in plant hosts. The results will reveal immune response and regulation mechanism of plants to HCRV based on Epigenetics and provide strong theoretical basis for improvement of crop resistance by genetic engineering.This project aims to publish 6-8 papers and apply for 2 patents.

朱顶红褪绿环斑病毒(HCRV)是2013年在中国云南首次发现的番茄斑萎病毒属新种。该病毒一经报道，就在番茄、烟草等多种经济作物上被发现，流行速度极快，已成为我国南方优势种群，对农业生产造成了巨大损失，亟待研发有效的控制技术，探明植物寄主免疫机制是防治该新病毒的基础。本项目组对该病毒进行了研究，首次报道了该病毒的全基因组序列。课题以HCRV为研究对象，以TSWV为对照材料，进行寄主植物抗病毒机制的比较研究。应用分子生物学、生物化学和生物信息学等现代技术，探究HCRV入侵引起植物寄主在small RNA差异表达、siRNA含量和丰度变化，以及蛋白质泛素修饰种类和位点差异等响应机制，从表观遗传学层面解析植物抵抗HCRV的免疫应答和调控机制，为基因工程水平改良农作物、提高农作物抗病毒能力提供有力的理论依据。拟发表论文6-8篇，其中SCI刊源文章2篇以上，申请专利2项。

本项目以HCRV为研究对象，以TSWV为对照，通过高通量测序、蛋白DIA测序和生物信息学技术，比较健康和感病植株、不同抗性植物寄主之间的small RNA差异表达，筛选得到抗HCRV候选miRNA 23个，siRNA 13个，在抗性寄主中均下调表达，解除了对防御素蛋白（D1）、WRKY蛋白（WRKY29）、LRR受体丝氨酸/苏氨酸激酶蛋白（FLS2）等抗病相关基因的抑制作用，影响了植物病原物互作、植物激素信号和次生代谢产物合成等通路，从而增强了抗HCRV的免疫应答。同时，也筛选得到抗HCRV相关蛋白20个，其在抗病寄主中防御素蛋白（D1）、水杨酸结合蛋白（SABP2）、病程相关蛋白（STH-2）等上调表达，泛素水解酶（UBP12等）、泛素激活酶E1（UBA2）等下调表达，这些蛋白富集到植物病原物互作、植物激素信号转导、泛素介导的蛋白水解等通路，在植物抗HCRV的过程中发挥着重要作用。在项目目标之外，完成了lncRNA、cirRNA、mRNA文库构建，进行了不同样品的差异分析，并对lncRNA、cirRNA、miRNA和mRNA文库进行ceRNA联合分析。筛选获得抗HCRV候选基因88个和ceRNA 13个，这些编码RNA和非编码RNA共同作用，增强了植物对HCRV的防御能力。本项目，从表观遗传学层面解析了植物抵抗HCRV的免疫应答和调控机制，为基因工程水平改造农作物，提高农作物抗病毒能力提供了理论依据。该项目共发表论文8篇，其中SCI刊源文章4篇，申请专利3项。