與人類一樣，植物在生長發(fā)育過程中也會受到各種病原微生物的侵襲，在長期共進(jìn)化中形成了復(fù)雜的防御體系，而病原微生物也發(fā)展出對抗寄主抗性的多種多樣的策略。近日，生物互作卓越中心郭惠珊研究員團(tuán)隊(duì)發(fā)現(xiàn)miRNA和效應(yīng)蛋白在植物與病原微生物戰(zhàn)役中調(diào)控免疫和抑制免疫的新功能，并詳細(xì)解析了它們的作用機(jī)制。

　　“生長與防御的權(quán)衡（tradeoff）” 是植物協(xié)調(diào)生長與抗逆的平衡。在植物的免疫機(jī)制中，免疫受體R蛋白識別病原效應(yīng)蛋白誘發(fā)的免疫反應(yīng)和小分子RNA（siRNA/miRNA）介導(dǎo)的RNA沉默是兩種重要的防御途徑。沒有病原侵染時(shí)，如果R蛋白持續(xù)高表達(dá)會誘發(fā)自體免疫（auto immunity），導(dǎo)致植物發(fā)育受到嚴(yán)重抑制。郭惠珊研究員團(tuán)隊(duì)發(fā)現(xiàn)，植物體內(nèi)存在miRNA控制R基因表達(dá)的反向調(diào)節(jié)機(jī)制。研究發(fā)現(xiàn)油菜的miR1885，靶向剪切R基因BraTNL1，在非侵染條件下，維持本底水平的免疫活性。同時(shí)，miR1885靶向另一個(gè)非完整R基因BraTIR1，產(chǎn)生次級反式（Trans-Acting siRNAs）tasiRNA，phasiR130-4，抑制開花相關(guān)基因BraCP24。miR1885在苗期低水平表達(dá)，花期達(dá)到峰值，開花后迅速降低，其動態(tài)變化反映了植物在未侵染情況下通過miR1885/BraTNL1模塊維持本底水平免疫活性，同時(shí)通過miR1885/tasiRNA/BraCP24模塊調(diào)控油菜的花期轉(zhuǎn)變。精妙的是，病毒侵染誘導(dǎo)R基因BraTIR1和miR1885，提高抗性的同時(shí)，促進(jìn)植物開花。研究首次揭示了植物miRNA通過不同模塊，動態(tài)調(diào)節(jié)植物發(fā)育與免疫和響應(yīng)病原的侵染的一種整合應(yīng)對策略（Cui et al., 2020 Molecular Plant）。 

　　miRNA不但在植物細(xì)胞中起重要作用，前期郭惠珊研究員團(tuán)隊(duì)也發(fā)現(xiàn)土傳病原菌侵染時(shí)，植物miRNA被轉(zhuǎn)運(yùn)進(jìn)入真菌細(xì)胞介導(dǎo)跨界抗病RNA沉默。越來越多的跡象表明，跨界RNA不僅進(jìn)行沉默作用，還可能是基因水平轉(zhuǎn)移的中間體。團(tuán)隊(duì)?wèi)?yīng)邀就植物—病原跨界RNA及其推動基因水平轉(zhuǎn)移對物種軍備競賽的進(jìn)化生態(tài)學(xué)意義撰寫綜述文章（Zhao and Guo, 2019 Current Opinion in Genetics & Development）。 

　　植物miRNA跨界出擊抗病，病原菌也分泌效應(yīng)蛋白跨界反擊植物免疫響應(yīng)。團(tuán)隊(duì)近期發(fā)現(xiàn)土傳病原真菌分泌聚多糖脫乙酰酶（VdPDA1）到植物細(xì)胞間，將植物降解真菌細(xì)胞壁產(chǎn)生的幾丁質(zhì)寡糖進(jìn)行脫乙?；?，使其喪失免疫活性從而逃避寄主的免疫識別，揭示了一種土傳病原真菌逃逸植物免疫識別的全新而普遍的機(jī)制；為深入理解土傳病原菌的致病機(jī)制奠定了重要的理論基礎(chǔ)（Gao et al., 2019 Nature Plants）。 

　　這些研究獲得中科院先導(dǎo)Ｂ專項(xiàng)和國家自然科學(xué)基金的資助。 

　　論文鏈接： 

　　https://doi.org/10.1016/j.molp.2019.11.010 

　　https://doi.org/10.1016/j.gde.2019.07.019 

　　https://doi.org/10.1038/s41477-019-0527-4 

　　miR1885、tasiRNA和靶基因動態(tài)表達(dá)和示意圖