RNA干扰途径调控南方水稻黑条矮缩病毒在介体白背飞虱体内的持

摘要 : 南方水稻黑条矮缩病毒(SRBSDV)由介体白背飞虱以持久增殖型方式传播, 但有关病毒在介体内高效增殖的机制仍不明确.近期来自福建省植物病毒学重点实验室, 福建农林大学植物病毒研究所的研究人员为了探索SRBSDV在介体白背飞虱体内的持久增殖是否受到RNAi抗病毒免疫途径的调控

南方水稻黑条矮缩病毒(SRBSDV)由介体白背飞虱以持久增殖型方式传播, 但有关病毒在介体内高效增殖的机制仍不明确.近期来自福建省植物病毒学重点实验室, 福建农林大学植物病毒研究所的研究人员为了探索SRBSDV在介体白背飞虱体内的持久增殖是否受到RNAi抗病毒免疫途径的调控 ,利用小分子RNA深度测序，发现RNAi途径具有调控SRBSDV在介体白背飞虱体内的持久侵染、控制植物病毒在介体昆虫内过度积累从而避免病毒对昆虫造成不利影响的作用.

近年来, 由南方水稻黑条矮缩病毒(Southern rice black-streaked dwarf virus, SRBSDV)引起的南方水稻黑条矮缩病在我国南方稻区暴发流行. 根据病毒粒体形态、基因组结构、寄主范围和介体传毒等特征, SRBSDV被划分为呼肠孤病毒科(Reoviridae)斐济病毒属(Fijivirus)的一个暂定种. SRBSDV病毒粒体为直径70~75 nm的正二十面球状、双层衣壳结构; 基因组由10条双链RNA(double strand RNA, dsRNA)组成, 按其在聚丙烯酰胺凝胶电泳迁移速率从慢到快分别命名为S1~S10. 根据SRBSDV与水稻黑条矮缩病毒(Rice black streaked dwarf virus, RBSDV)编码蛋白的同源性, 推测SRBSDV编码6个结构蛋白(P1, P2, P3, P4, P8, P10)和7个非结构蛋白(P5-1, P5-2, P6, P7-1, P7-2, P9-1, P9-2).

SRBSDV由介体白背飞虱(Sogatella furcifera)以持久增殖型方式传播, 病毒在介体昆虫细胞内高效增殖, 两者间亲和性较高. SRBSDV通常随植物汁液经食道到达中肠肠腔, 穿过中肠微绒毛侵染少数的中肠上皮细胞, 在其中增殖后穿过基底膜到达肠道表面的肌肉细胞, 随后沿着肌纤维扩散到整个消化道表面, 释放到血淋巴并扩散到唾液腺, 在昆虫取食过程中传播给寄主植物, 完成整个侵染循回过程. 在此过程中, 病毒不仅需要克服介体昆虫各种组织和膜屏障, 还可能需要克服介体昆虫抗病毒天然免疫.

RNA干扰(RNA interference, RNAi)是昆虫、真菌和植物等生物保守的抵御病毒等病原物侵染的免疫防御机制. 研究表明, SBRSDV侵染介体白背飞虱后激活白背飞虱RNAi途径相关基因表达上调, 但仍不明确介体白背飞虱RNAi途径是否能有效调控SRBSDV在其体内的持久侵染. 在模式生物果蝇(Drosophila melanogaster)和埃及伊蚊(Aedes aegypti)中, 根据小分子RNA生成机制将RNAi途径分为siRNA(small interference RNA)、miRNA(micrornA)和piRNA(PIWI-interacting RNA) 3种类型. 在siRNA途径中, Dicer2(DCL2)识别并切割长的dsRNA为21 nt siRNA, siRNA与Argonaute2 (AGO2)结合形成RNA诱导的沉默复合体(RNA-induced silencing complex, RISC), 随后沉默外源病毒等病原物基因的表达; 在miRNA途径中, Dicer1(DCL1)切割单链RNA(single strand RNA, ssRNA)形成的茎环结构双链区, 生成的22 nt miRNA与Argonaute1(AGO1)结合成RISC, 从而沉默内源基因的表达, 进而调节生物机体的生长发育过程.

PiRNA途径发现于果蝇的生殖细胞. 在该途径中, 非Dicer依赖生成的piRNA与Piwi结合形成RISC, 从而抑制转座子移动. 以上3种RNAi途径表明该途径被激活的一个典型特征是病毒侵染寄主细胞后能够诱导产生病毒来源的siRNA. 运用深度测序技术, 在兽棚病毒(Flock house virus, FHV)侵染的果蝇细胞、辛德毕斯病毒(Sindbis virus, SINV)侵染的埃及伊蚊细胞、RBSDV和水稻条纹病毒(Rice stripe virus, RSV)侵染的灰飞虱(Laodelphax striatellus)细胞中检测到大量病毒来源的siRNA. 因此, 病毒来源的siRNA的鉴定将加深对介体昆虫防御病毒侵染机制的理解.

这项研究运用小分子RNA深度测序技术, 分析了SRBSDV侵染介体白背飞虱培养细胞诱导生成的sirna特征, 初步明确了SRBSDV侵染白背飞虱能够激活RNAi途径; 研究了昆虫体内及其培养细胞中干扰RNAi途径相关基因的表达对病毒侵染的影响, 进一步明确昆虫RNAi抗病毒途径调控SRBSDV在其介体内持久侵染的机制.

原文链接：

An RNA interference pathway modulates the persistent infection of Southern rICE black-streaked dwarf virus in insect vector, Sogatella furcifera

原文摘要：

Southern rice black-streaked dwarf virus (SRBSDV) is transmitted by the white-backed planthopper (WBPH;Sogatella furcifera Horváth) in a persistent-propagative manner. The mechanism for the highly efficient propagation of SRBSDV in the WBPH vector is unknown. RNA interference (RNAi) is generally thought to be an evolutionarily conserved antiviral immunity pathway in insects. To determine whether the persistent propagation of SRBSDV in the WBPH vector is modulated by an RNAi antiviral immunity pathway, we used small-RNA deep sequencing to detect 21- and 22-nt virus-derived small RNAs in cultured cells derived from WBPH infected with SRBSDV; the presence of these small RNAs implied that an RNAi response was trigged by viral infection. In addition, knockdown of the expressions of key RNAi pathway factors Dicer2 and Argonaute2 by treatment with dsRNA synthesized from Dicer2 and Argonaute2 genes strongly increased viral infection and accumulation in the WBPH vector and its cultured cells. Furthermore, the knockdown of Dicer2 and Argonaute2 expression reduced the survival rate and lifespan of the viruliferous insects. Taken together, these results indicate that the RNAi pathway effectively modulates the persistent infection of SRBSDV in the WBPH vector. This pathway thus plays a crucial role by preventing excessive plant virus accumulation in insect vectors, thereby protecting them from the negative impact of these viruses.

DOI: 10.1360/N972015-00049

作者：生物帮

;