稻瘟病菌效应蛋白MSR1抑制植物基因沉默的功能研究

During natural selection, plants evolve an adaptive immune system to resist the invasion of pathogens. RNA silencing is one of the major defense mechanisms of plant resistance to pathogen infections. Many plant pathogens have developed special mechanisms to defeat host resistance. The RNAi suppressor is a kind of effectors secreted by pathogens, which can inhibit RNA silencing and facilitate invasion. Previous studies reported that most of the RNA silencing suppressors are encoded by virus, but in recent years, some research identified RNA silencing suppressors from bacteria and oomycetes. Up to date, no report is published about the identification of the RNA silencing suppressors in Magnaporthe oryzae. In this study, we will focus on the functional characterization of M. oryzae suppressor of RNAi 1 (MSR1) through the analysis of the subcellular localization and expression pattern of time and space, pathological analysis and the regulatory function of MSR1 to the target proteins in the rice RNA silencing pathway. Our study will provide better understanding of the mechanism of fungal effector-mediated suppression of the plant RNAi pathway and can also develop new methods and technical supports for the control of the important rice blast disease.

在自然选择过程中，植物进化出适应性免疫系统抵御病原物入侵，其中RNA沉默(RNA silencing，RNAi)是植物进化出的重要抗病防御机制。植物病原物为克服寄主RNAi而进化出的RNAi抑制子对病原物的致病性与寄主的抗性反应起重要调控作用。研究发现，RNAi抑制子多为病毒编码蛋白质，但近些年已在细菌及卵菌上鉴定出具有抑制植物RNAi作用的抑制子，但病原真菌是否编码RNAi抑制子还未见报道。本项目以前期筛选到的抑制植物RNAi的稻瘟病菌效应因子M. oryzae suppressor of RNA silencing 1 (MSR1)为研究切入点，通过对其亚细胞定位及时空表达模式、毒性功能，及在水稻细胞内靶标蛋白鉴定及功能研究，解析MSR1对水稻RNAi通路关键蛋白调控机制。预期研究结果有助于阐释植物病原真菌抑制RNAi的致病机制，可为开发新的水稻抗病防治方法提供理论基础与技术支持。

由丝状真菌稻瘟病菌(Magnaporthe oryzae)引起的稻瘟病是水稻三大病害之一，平均每年可造成高达10%-30%的水稻产量损失，严重威胁水稻的高产、稳产。因此，对稻瘟病菌以及稻瘟病菌-水稻互作模式进行深入了解，探究稻瘟病菌致病机理并开发持久、绿色抗稻瘟病防控技术显得尤为重要。本项目以前期筛选到的抑制植物RNAi的稻瘟病菌效应因子M. oryzae suppressor of RNA silencing 1 (MSR1)为研究切入点，通过对其亚细胞定位及时空表达模式、毒性功能，及在水稻细胞内靶标蛋白鉴定及功能研究，解析MSR1对水稻RNAi通路关键蛋白调控机制。本项目现已证明MSR1敲除突变体营养生长表型无变化，但其致病性减弱；含有MSR1异源表达的转基因水稻表现为更感病，初步说明MSR1促进了植物的感病性。进一步对MSR1的亚细胞定位情况进行了详细分析，利用瞬时表达技术，分别分析了MSR1蛋白在水稻原生质体与烟草叶片中亚细胞定位情况。结果表明，MSR1蛋白信号在水稻原生质体与烟草叶片中均可与内质网MARKER蛋白信号重叠，充分证明MSR1蛋白定位于植物内质网。通过对水稻cDNA文库进行筛选，已经筛选到与MSR1互作的植物蛋白，命名为OsMINP1，并且已经证明OsMINP1可与植物基因沉默通路中关键蛋白OsAGO2互作。目前，已经分别构建了OsMINP1与OsAGO2的超表达与CRISPR载体，目前正在进行遗传转化工作。接下来拟利用Northern杂交、转录组测序等技术研究、检测转基因水稻内小RNA合成、稳定性、活性以及RNA沉默通路重要蛋白因子表达情况。预期研究结果有助于阐释植物病原真菌抑制RNAi的致病机制，可为开发新的水稻抗病防治方法提供理论基础与技术支持。