2023年9月26日，我院韩成贵教授团队在《植物杂志》（The Plant Journal ）在线发表了题为“小麦黄花叶病毒P1蛋白具有RNA沉默抑制活性促进病毒侵染小麦（The P1 protein of wheat yellow mosaic virus exerts RNA silencing suppression activity to facilitate virus infection in wheat plants）”的研究论文。该研究揭示了小麦黄花叶病毒（WYMV）的P1蛋白发挥RNA沉默抑制子功能促进病毒侵染小麦，所获研究结果对P1蛋白在WYMV侵染过程中的功能提供了清晰的新见解。

小麦是世界最主要的粮食作物之一，中国是最大的小麦生产国，产量已经连续10年稳居第一。马铃薯Y病毒科大麦黄花叶病毒属(Bymovirus)已有6种公认的病毒种，包括小麦黄花叶病毒(WYMV)、小麦梭条花叶病毒(WSSMV)、大麦温和花叶病毒(BaMMV)、大麦黄花叶病毒(BaYMV)、燕麦花叶病毒(OMV)和水稻坏死花叶病毒(RNMV)。造成小麦产量严重下降的病毒主要为WYMV和WSSMV，WSSMV主要在欧美等国家流行，WYMV在亚洲国家常导致一些种植区域小麦产量减少20%-70%，甚至绝产。

WYMV病毒粒子线条状，基因组由2条RNA分子组成(RNA1和RNA2)，自然条件下由土壤中的禾谷多粘菌传播危害。目前对于WYMV-RNA2编码的含有保守HC-Pro结构域的P1蛋白的基因沉默抑制子活性尚未见正式报道。在本研究中，通过根癌土壤杆菌瞬时接种实验表明，P1蛋白在苗龄4叶期的本生烟叶片之中的局部沉默抑制子活性强于在苗龄8叶期本生烟叶片之中的沉默抑制子活性。通过在GFP转基因本生烟16C植株上瞬时接种实验表明，P1蛋白具有较强的系统沉默抑制活性。点突变实验表明，P1的丙氨酸替代突变体G175A在本生烟叶片上的局部沉默抑制子活性丧失；而突变体Y10A仅在4叶期叶片中保持沉默抑制活性子活性，而在苗龄8叶期本生烟叶片之中的沉默抑制子活性丧失。进一步研究发现，P1蛋白与本生烟基因沉默相关蛋白钙调素蛋白(NbCaM)和钙调素结合转录激活因子3 (NbCAMTA3)相互作用，而突变体G175A不能与这两者相互作用，突变体Y10A仅与NbCAMTA3相互作用。竞争性双分子荧光互补实验和竞争性免疫共沉淀实验表明，P1干扰NbCaM与NbCAMTA3相互作用的能力强于Y10A, Y10A强于G175A。分别构建WYMV侵染性cDNA克隆体突变体，外转录接种小麦实验进一步证明，沉默抑制活性缺陷突变体G175A和Y10A降低了WYMV在小麦植株中的积累，G175A对小麦上部叶片病毒积累的影响比Y10A更显著。此外，研究还发现RNA沉默、温度和自噬对本氏烟草中P1的积累具有显著的影响。综上所述，WYMV 编码蛋白P1通过干扰钙调素相关抗病毒RNAi防御通路在小麦中发挥RNA沉默抑制子作用，进而促进病毒侵染，所获研究结果对P 1蛋白在WYMV侵染过程中的功能提供了清晰的新见解，为深入研究WYMV与小麦互作机制以及病害有效防控提供了重要工作基础。

图1 小麦黄花叶病毒(WYMV) P1发挥RNA沉默抑制活性促进病毒侵染的工作模型

中国农业大学为该项研究的主要完成单位，我院博士研究生陈道为本论文第一作者，韩成贵教授为本论文的通讯作者，王颖副教授、张宗英高级实验师，西北农林科技大学孙丽英教授等参与了该项研究。该项研究还得到生物学院于嘉林、李大伟、王献兵和张永亮，清华大学刘玉乐等教授给予的建议和帮助。该研究得到国家转基因重大专项(2016ZX08002-001)和国家自然科学基金项目(30970163)的资助。

Dao Chen, Hui-Ying Zhang, Shu-Ming Hu, Meng-Yuan Tian, Zong-Ying Zhang, Ying Wang, Li-Ying Sun, Cheng-Gui Han. The P1 protein of wheat yellow mosaic virus exerts RNA silencing suppression activity to facilitate virus infection in wheat plants. The Plant Journal, 2023,doi/10.1111/tpj.16461

论文链接：http://doi.org/10.1111/tpj.16461