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宁波大学植物病毒研究所陈剑平院士团队在《Nature Communications》上发表重要原创性成果

近日,宁波大学植物病毒研究所陈剑平院士团队联合河南农业大学陈锋教授团队在《Nature Communications》上发表了“N6-methyladenosine RNA modification promotes viral genomic RNA stability and infection”的高水平研究论文,揭示了土传小麦病毒病的一种新致病机制。陈剑平院士、羊健研究员和陈锋教授为共同通讯作者,宁波大学为第一完成单位。

小麦是我国重要的粮食作物,小麦病害严重威胁小麦的生产安全。小麦黄花叶病毒(wheatyellowmosaic virus,WYMV)是引起我国小麦黄花叶病的病原。近年来,WYMV在我国冬小麦种植区呈现逐年扩散现象,对我国小麦的安全生产带来严重威胁。陈剑平院士团队近30年以来一直致力于土传小麦病毒病的研究,在土传小麦病毒病快速检测技术与群体结构、病害流行规律与监测、病毒致病与小麦抗病机制、发病程度与土壤微生物群落关系、小麦抗性资源筛选与抗病品种选育、病害生物药剂筛选与绿色防控技术等方面开展了深入系统的研究,取得重大突破和创新成果,形成鲜明的特色和优势,长期引领国内外有关土传小麦病毒的研究。

m6A是真核生物和原核生物中最为普遍的RNA修饰方式,被认为是一种新的表观遗传标记,参与生物多种生命过程。m6A修饰在几种重要动物病毒基因组的分布和作用已得到解析。然而,植物病毒是否也存在m6A修饰,以及m6A修饰在植物病毒侵染与致病过程中所发挥的作用机制仍不清楚。

本研究中,作者通过对收集于我国黄淮海冬小麦种植区的243份小麦品种进行GWAS和QTL精细定位分析,发现一个编码m6A甲基转移酶的基因TaMTB与WYMV的抗性显著相关。分子生物学和遗传学证据表明TaMTB为一个WYMV的感病基因。蛋白质互作实验和亚细胞定位分析表明TaMTB与WYMV编码的NIb蛋白在细胞内发生互作,并被招募到病毒复制复合体中。m6A-seq测序发现WYMV基因组RNA1上的第6800位A碱基存在m6A甲基化修饰。m6A-IP-qPCR、生理生化实验和遗传学证明TaMTB通过调控WYMV RNA1上A6800位点的m6A甲基化水平提高病毒基因组的稳定性,从而促进病毒的侵染。此外,作者还鉴定到了一个TaMTB上的天然SNP位点(SNP176A/C)。多年的田间症状数据表明,带有TaMTB176C基因的小麦品种表现出对WYMV更加敏感的现象。随后,作者进一步证明,TaMTB176C与TaMTB176A相比,具有与NIb蛋白更强的亲和力,导致更多的TaMTB被招募到病毒复制复合体中,从而促进病毒侵染。该研究结果一方面为m6A修饰参与植物病毒侵染提供了直接证据,另一方面也为小麦精准抗病育种提供了靶标。

宁波大学与南京农业大学联合培养的博士研究生张天烨,河南农业大学博士后石超男,宁波大学与湖南农业大学联合培养的博士研究生胡海超为本文的共同第一作者,宁波大学陈剑平院士、羊健研究员以及河南农业大学陈锋教授为共同通讯作者。湖南农业科学院植物保护研究所张卓副研究员、宁波大学质谱研究院俞建成教授、宁波大学刘芃助理研究员、钟凯丽助理研究员以及王紫琼硕士研究生等也参与了本研究的部分工作。该研究工作得到小麦产业技术体系(CARS-03)、宁波市科技创新2025重大专项(Q21C140013)、宁波大学王宽诚幸福基金等项目资助。

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