真菌病毒协生作用分子机制及其引致核盘菌毒力衰退机理解析

Sclerotinia sclerotiorum is an important plant pathogen fungus that can infect many crops including rapeseed. Hypovirulence-associated mycoviruses have great potential biological agents for combating fungal diseases. Mixed infections with two or more unrelated viruses are common features of mycovirus infections in fungi. Mixed infections with viruses may lead to synergism or interference with replication of one or the other of the co-infecting viruses. Synergism will enhance of symptom severity and help to potential for biological control. We have previously reported that two unrelated mycovirus SsBRV1, a botybirnavirus, and SsReV1, a mycoreovirus, co-infected a single S. sclerotiorum strain. Those two mycoviruses display a synergistic interaction and lead to hypovirulence in S. sclerotiorum. In this project, the interaction system of two unrelated mycoviruses and its host will be established. To identify the driver factors or repressor from two mycoviruses, the difference on biological characterization of two viruses between single-infection and co-infection will be compared at molecular level. To understand the response of S. sclerotiorum to the synergism of SsBRV1 and SsReV1, the Sclerotinia genes associated with anti-mycovirus or pathogenicity will be screened and identified. Hopefully, our study may be used to establish a model for triple interaction among mycovirus-mycovirus-fungal pathogen which may improve our knowledge on mycovirus interaction between mycoviruses and host and help us to explore hypovirulence-associated mycoviruses as biological control agents. Our study may also supply some new insights on biological control with hypovirulent strain infected by multiply mycoviruses.

由核盘菌引起的菌核病是油菜等作物的重要病害。低毒相关真菌病毒有防治作物真菌病害的潜力。病毒复合侵染同一个菌株在真菌群体中普遍存在，病毒间复杂的相互作用可影响其生防效果，即病毒拮抗导致防效降低，而协生可提高防病潜力。申请者发现核盘菌中双节段病毒SsBRV1及呼肠孤病毒SsReV1，单独侵染时寄主无明显症状显现，复合侵染引起寄主低毒特性，表明两种病毒间有协生作用。本申请拟以两种病毒及其寄主为研究材料，分析病毒单独侵染与复合侵染间各个病毒生物学特性差异，鉴定参与协生作用的来源于病毒的功能基因及RNAi抑制子，解析协生分子互作机理；同时鉴定应答病毒协生的核盘菌抗病毒基因及致病相关基因。期望利用获得的有益病毒及寄主基因资源创建可同时容纳多个相互协生的病毒的核盘菌菌株，并初步探讨其防控病害的可行性。本项目的完成有助于解析真菌病毒协生互作机制，并为实践中多个低毒相关病毒联用进行病害生物防治提供理论依据。

病毒复合侵染单个真菌菌株的现象普遍存在。病毒间相互作用可影响病毒在植物病害生物防治中的效果，其中拮抗导致防效降低，而协生可导致病毒滴度和寄主症状严重程度增加。因此，研究病毒协生机制可指导合理释放真菌病毒，避免病毒不正当联用导致拮抗作用而降低生防效果。前期研究发现核盘菌低毒菌株SCH941中的双节段病毒SsBRV1和呼肠孤病毒SsReV1存在协生作用，以此为基础研究病毒协生机制及其引起核盘菌毒力衰退机理，取得下列研究结果：（1）发现菌株SCH941存在另外4种新病毒（SsDFV1、SsDFV3、SsBV3和SsYkV1），完成新病毒克隆并明确了各病毒的生物学特性，为研究病毒进化和分类提供了新资源。利用携带不同病毒组合的菌株分析病毒协生作用，明确了SsReV1和SsBV1同时存在才可导致寄主弱毒特性，证明了先前的推测，即SsReV1和SsBV1协生导致核盘菌低毒特性，并为探讨病毒协生机制提供了研究材料。（2）研究协生机理发现RNAi途径参与核盘菌抗病毒过程。病毒协生菌株中RNAi途径相关基因的表达受抑制，并鉴定出RNAi途径的dicer2是协生过程中的关键基因。该结果为创建易被病毒感染的供体生防菌提供了参考依据。（3）发现病毒SsReV1的VP6蛋白有沉默抑制子功能，可抑制核盘菌的RNAi抗病毒途径，从而提高SsBV1的复制和积累量，为利用病毒联用提高病毒在寄主中的复制和积累提供了依据。（4）筛选出受病毒协生作用影响的核盘菌基因，从中鉴定出转录因子基因SsRFX1与核盘菌繁殖、致病、抗非生物胁迫等相关，而转录因子基因SsZFH参与协生过程中病毒复制积累。研究结果为发掘新的核盘菌功能基因及探讨病毒复制积累机制提供了理论依据。综述所述，本项目解析了核盘菌中病毒协生作用机理，鉴定受病毒抑制的核盘菌抗病毒途径及参与协生的病毒和核盘菌蛋白，明确了其导致核盘菌弱毒特性的机制。发现可以使独侵染对寄主无明显影响的病毒，可以通过与其它病毒合理联用变成有益生防资源，拓宽了真菌病毒应用策略，为合理利用病毒组进行病害生物防治提供了新思路。