《Nature》水稻细胞感知病毒侵染并启动广谱抗病毒防御反应的分子机制

农作物生产持续受到由昆虫传播的病毒性疾病的威胁。近年的研究进展揭示了植物抵御病毒病原体所采用的复杂免疫机制。然而，在植物宿主感染病毒发病初期，其通过何种分子机制识别病毒并启动抗病毒防御机制，目前尚未阐明。

近日，北京大学李毅研究团队联合福建农林大学等多个实验室在Nature上发表了题为“Perception of viral infections and initiation of antiviral defence in rice”的研究论文，揭示了水稻感知病毒侵染并启动抗病毒免疫反应的分子机制。百迈客生物为该研究提供了转录组测序服务！

研究背景

水稻作为全球半数以上人口的主粮作物，其产量稳定性对粮食安全至关重要。在过去的20多年里，科学家在鉴定新病毒、解析病毒致病机理和植物抗病毒机制等方面取得了一系列的重要进展，但在植物细胞尤其是禾本科植物细胞如何感知病毒侵染进而启动抗病毒免疫等方面还了解的十分有限。

主要成果

研究发现水稻RING1-IBR-RING2类型的泛素连接酶RBRL不仅能够识别水稻条纹病毒（Rice stripe virus，RSV）的外壳蛋白（CP），还能识别水稻矮缩病毒（Rice dwarf virus，RDV）的外壳蛋白P2。进一步研究表明，RSV CP不仅能诱导RBRL表达量上调，还能激活RBRL的泛素连接酶活性，进而促进RBRL介导的茉莉酸信号通路抑制因子NOVEL INTERACTOR OF JAZ 3（NINJA3）的泛素化和降解，从而激活水稻茉莉酸信号通路。

这可以理解为，当病毒来犯时，RBRL蛋白迅速“变身”把茉莉酸信号通路抑制因子NINJA3蛋白“拿下”，从而让茉莉酸信号通路“火力全开”，增强水稻的抗病毒能力。

李毅团队这次的发现结合团队前期研究成果，在水稻中发现和解析了一条核心的抗病毒通路，即从水稻细胞感知和识别病毒侵染到激活水稻抗病毒免疫机制全链条解析。即以水稻为模式，发现了从RBRL介导对病毒外壳蛋白感知和识别（Nature, 2025）、茉莉酸信号通路（JA）抑制子降解（Nature, 2025）、到茉莉酸信号通路激活RNA沉默核心蛋白（AGO18）表达（Cell Host & Microbe, 2020）以及AGO18介导的RNAi和ROS协同防御的完整抗病毒免疫通路（Molecualr Plant, 2019; Nature Plants, 2017; eLife, 2015; PLoS Pathogens, 2011）。

研究总结

该研究为水稻抗病毒育种提供了多靶点策略：
1）利用RBRL广谱识别特性开发广谱抗病毒种质；
2）通过精细调控JA信号通路增强基础抗性；
3）协同优化RNAi与ROS防御系统。

这一系统性成果将为作物抗病毒研究和育种提供新的理论框架和技术路径。李毅团队介绍，通过优化RBRL蛋白功能、增强茉莉酸信号通路活性，以及强化RNA干扰（RNAi）与活性氧（ROS）协同防御能力等多种技术路径，未来有望培育出更具抗病能力的水稻新品种，从而降低病毒病害带来的农业损失，提高粮食生产稳定性。同时，这一研究为全球水稻生产提供了新的抗病毒策略，助力可持续农业发展。

 

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