水稻黑条矮缩病毒外壳蛋白P10与水稻翻译起始因子5A互作机理的研究

Rice black streaked dwarf virus (RBSDV) causes rice black-streaked dwarf diseases on rice and maize rough dwarf diseases on maize, which lead to severe yield losses of crops in China. However, the function of virus gene and the host proteins involved in pathogenic mechanism remain unclear. Our preliminary study showed that RBSDV capsid protein P10 interacted with Arabidopsis thaliana translation initiation factor eIF5A2 in yeast, and co-localized with AteIF5A2 at ER. The expression of P10 increased the RNA level of NbeIF5As in tobacco leaves. OseIF5As were induced in RBSDV-infected rice，and interacted with P10 in yeast. Based on these results, our present project will identify the interaction between P10 and rice OseIF5A by Co-IP, GST Pull down, clarify the P10-OseIF5A interaction mechanism in tobacco and rice, and eventually reveal the role of the P10-OseIF5A interaction during RBSDV and PVX infection in rice and tobacco, respectively. These results will contribute to a better understanding on the RBSDV pathogenic mechanism, and provide a new antiviral strategy for rice breeding.

水稻黑条矮缩病毒（RBSDV）是引起我国重要粮食病害水稻黑条矮缩病和玉米粗缩病的病原。目前对RBSDV编码蛋白功能以及与寄主因子互作导致的致病机制还不清楚。我们前期研究工作表明，外壳蛋白P10与拟南芥翻译起始因子eIF5A2在酵母中互作，并且共定位在内质网上。表达P10能诱导烟草内源eIF5A表达。RBSDV侵染水稻诱导OseIF5A表达，酵母双杂交表明P10也与水稻OseIF5A互作。本项目拟在前期工作基础上，利用Co-IP以及GST-Pulldown技术明确P10与水稻eIF5A互作，利用烟草和水稻两种植物系统研究P10与水稻eIF5A互作机制，揭示外壳蛋白P10和互作蛋白eIF5A在RBSDV侵染水稻和异源病毒PVX侵染烟草过程中可能具有的生物学功能。本研究结果将加深对RBSDV致病机制的理解从而为水稻抗病育种提供新策略和依据。

水稻黑条矮缩病毒（RBSDV）是引起我国重要粮食病害水稻黑条矮缩病和玉米粗缩病的病原。目前对RBSDV编码蛋白功能以及与寄主因子互作导致的致病机制还不清楚。本研究通过对RBSDV外壳蛋白P10的研究表明，P10能够在胞内形成膜泡状结构，并且这些膜泡状结构位于内质网ER上。这些结构需要细胞微丝骨架系统的维持。突变体构建实验表明P10存在多个ER定位结构域。在烟草表皮细胞中表达P10能够诱导内质网应激反应BiP、bZip60等marker蛋白的表达，表明P10能够诱导内质网应激反应。本研究我们利用酵母双杂交技术以P10为诱饵钓取拟南芥cDNA文库，得到与P10互作的真核翻译起始因子eIF5A-2。通过分别构建猎物和诱饵载体共转化酵母，结果表明P10与AteIF5A-2在酵母中互作。利用荧光共聚焦发现P10和AteIF5A-2融合荧光蛋白后，荧光主要形成囊泡状的结构。通过荧光共定位实验分析，P10与AteIF5A-2能够共定位。.利用高通量测序技术在小RNA水平上研究水稻黑条矮缩病毒RBSDV与寄主水稻的互作关系。结果表明RBSDV侵染寄主水稻后能引起水稻生长发育相关保守和非保守miRNA的变化，并对这些变化重要的miRNA进行qRT-PCR验证。我们同时利用降解组技术分析了miRNA对应的靶基因，并利用qRT-PCR验证部分靶基因在mRNA水平的表达变化。这些结果表明这些miRNA及其靶基因可能在病毒侵染过程中起重要作用。.我们也对植物激素与RBSDV侵染关系展开研究，结果表明水稻JA合成途径基因下调表达，而BR合成途径下调表达。高效液相色谱结合质谱分析结果也显示感病植株内源性激素茉莉酸JA浓度显著性上调，水稻中主要的活性BR产物 Castasterone浓度显著性下调。水稻外源喷施植物激素MeJA（JA途径激活剂）和BRZ（BR合成途径抑制剂）后人工接种病毒，RBSDV发病率显著性低于无激素处理对照组，而BL处理水稻发病率显著性高于对照组。同时，我们运用水稻突变体coi1-13 (JA受体COI1抑制突变体，JA途径受阻)，Go (OsGSK2过表达突变体，BR途径受阻)进一步研究表明JA信号途径受后阻削弱水稻防御RBSDV侵染以及BR信号途径受阻后增强水稻防御RBSDV。