水稻矮缩病毒介导的病毒vsiRNA代谢研究

RNA silencing is a universal phenomenon in living bodies, which regulates gene expression at both the transcriptional and post-transcriptional level. It is also a natural anti-viral defense mechanism. RDV is one of the major viral diseases of rice. It is a member of the genus Phytoreovirus, family Reoviridae. The genome of RDV is composed of dsRNA. In the RNA silencing pathways of plants, during the genome replication of viruses (ssDNA, dsDNA or ssRNA), dsRNA forms and can be processed by DCL4/DCL2 into vsiRNA, which can guide the silencing of viruses. However, how dsRNA generates vsiRNA has not been reported yet. Therefore, it is of great significance to research into dsRNA-mediated vsiRNA. The generation and distribution characteristics of RDV vsiRNA after infection of RDV and inhibition of RDV VSR (virus silencing repressor) could be revealed by deep-sequencing technologies. The metabolism of different vsiRNA in the rice silencing pathway can be revealed by coimmunoprecipitation with AGO antibodies. This work can help reveal the pathogenesis of RDV, as well as the mechanism of rice silencing pathways, which lays the foundation for the research of pathogenesis of dsRNA viruses and host anti-viral mechanisms.

RNA 沉默是生物体内的一种普遍现象，可在转录或转录后水平调节基因表达，也是天然的抗病毒防御机制。RDV 是水稻生产的主要病害病原之一，属于植物呼肠孤病毒成员，基因组由dsRNA 组成。在植物的RNA沉默路径中，基因组为ssDNA, dsDNA 和ssRNA 病毒在复制过程中形成的dsRNA 被DCL4 或DCL2 切割形成vsiRNA 引起病毒RNA 沉默，而对于dsRNA病毒vsiRNA的产生机制，尚未见报道。因此研究dsRNA 病毒介导的vsiRNA 具有重要意义。通过深度测序技术揭示RDV 侵染和在病毒RNA 沉默抑制子被沉默后, RDV vsiRNA的产生和分布特征；同时通过免疫共沉淀利用AGO 抗体研究不同vsiRNA 在水稻RNA 沉默路径中的代谢，将有助于深入揭示RDV 致病机理，理解在水稻RNA 沉默路径中的作用机制，为深入研究dsRNA 病毒的致病机制奠定基础。

RNA沉默是动植物抗病毒反应的重要机制。RDV 是水稻生产的主要病害病原之一，属于植物呼肠孤病毒成员，基因组由dsRNA 组成。依赖RNA的RNA聚合酶6（RNA-dependent RNA polymerase 6, RDR6）是RNA沉默中的重要组分，在ta-siRNAs, nat-siRNAs等多种siRNA代谢中起重要作用，并在模式植物抗病毒过程中扮演重要角色，主要功能是次级visRNA扩增。目前对于水稻RDR6 (OsRDR6) 在双链RNA病毒侵染过程中的作用尚不清晰。呼肠孤病毒是水稻、玉米在内的单子叶粮食作物的主要威胁，发展对抗该类病毒的新策略是保证水稻等谷类作物产量的关键。本研究通过分别构建OsRDR6降低表达水稻株系（OsRDR6AS）和OsRDR6过量表达水稻株系（OsRDR6OE），观察RDV侵染后表型及侵染率的不同，检测病毒基因组RNA和小RNA积累情况，检测RDV侵染前后OsRDR6OE株系中OsRDR6转录本和蛋白表达情况，明确OsRDR6在dsRNA病毒侵染过程中的作用，了解病毒与宿主对抗过程中OsRDR6的作用。研究结果表明OsRDR6在水稻中的表达降低后，水稻对RDV侵染敏感性明显增加，而提高OsRDR6的表达并未提高植株对RDV侵染的抗性，这是对该现象的第一次报导。我们还发现，由于某种未知机制，当RDV侵染OsRDR6过量表达水稻后，OsRDR6蛋白的表达水平受到抑制。有可能RDV侵染后，转入的OsRDR6基因翻译受到抑制或蛋白稳定性受到破坏。综上，我们的发现对于OsRDR6对宿主防御双链RNA病毒侵染的功能和宿主与病毒之间的相互抵抗作用增加了新的理解。