核酮糖-1,5-二磷酸羧化酶/加氧酶装配因子2 (RAF2) 抗病毒分子机制研究

Brassica yellows virus (BrYV) belongs to Polerovirus, which widely spreads in China and seriously threatens the production of cruciferous crops. However, further studies are indeed required to explore the udnerlying mechanism of how host resistence to BrYV. Our previous results showed that P0 protein from BrYV bound and inhibited the transloacation of Nicotiana benthamiana chloroplast/nucleus dual-localized Rubisco Assembly Factor 2 (NbRAF2) from chloroplast to nucleus, resulted in inhibition of NbRAF2 accumulation in the nucleus. Silencing of NbRAF2 promoted BrYV infection, while overexpression of only nuclear-localized NbRAF2 induced PR1 expression, enhanced the host defense response, and subsequently inhibited BrYV infection. These results indicate that NbRAF2 is an important antiviral regulator. However, the antiviral mechanism of NbRAF2 remains unclear. Based on these findings, bioinformatic, plant virology, and molecular biology experiments will be further perfomed to screen and verify NbRAF2 interacting proteins and downstream genes to reveal the molecular mechanism by which NbRAF2 enhances host resistence by inducing PR1 expression. These rusults will provide new insight into understanding the host antiviral mechenism and provide useful information to control poleroviruses.

芸薹黄化病毒 (BrYV) 属于马铃薯卷叶病毒属，在我国广泛分布，严重威胁十字花科作物生产，但寄主抗BrYV的研究还有待深入。申请人前期研究发现，BrYV P0蛋白结合并抑制本生烟叶绿体/细胞核双向定位的核酮糖-1,5-二磷酸羧化酶/加氧酶装配因子2 (NbRAF2) 从叶绿体到细胞核的运输，抑制NbRAF2在细胞核里积累。沉默NbRAF2促进BrYV侵染，而过表达只定位于细胞核的NbRAF2诱导PR1上调，增强寄主防御反应，抑制BrYV侵染，证实NbRAF2是抗病毒重要调控因子。然而，NbRAF2抗病毒的分子机制尚不明确。本项目拟在已有研究基础上，利用生物信息学、植物病毒学、分子生物学等手段筛选并验证NbRAF2互作蛋白和下游基因，揭示NbRAF2诱导PR1增强寄主抗病性的分子机制。此研究结果将有助于深入了解寄主抗病毒的作用机制，并为马铃薯卷叶病毒属病毒病害的防治提供重要的科学依据。

马铃薯卷叶病毒属 (Polerovirus) 隶属于黄症病毒科 (Luteoviridae)，其代表种为马铃薯卷叶病毒 (Potato leafroll virus, PLRV) 。马铃薯卷叶病毒属病毒 (poleroviruses) 寄主范围非常广泛，能够侵染十字花科、苋科、葫芦科、茄科和禾本科等多个科的植物，引起严重病害，对一些重要农作物在生产上造成严重的损失。芸薹黄化病毒 (BrYV) 属于马铃薯卷叶病毒属，在我国广泛分布，严重威胁十字花科作物生产，但寄主抗BrYV的研究还有待深入。申请人前期研究发现NbRAF2是抗病毒重要调控因子。然而，NbRAF2抗病毒的分子机制尚不明确。本项目拟在已有研究基础上，利用生物信息学、植物病毒学、分子生物学等手段筛选并验证NbRAF2互作蛋白和下游基因，揭示NbRAF2诱导PR1增强寄主抗病性的分子机制。.为了深入研究RAF2蛋白如何起到抗病毒的作用，我们进行了RAF2互作蛋白的筛选。以拟南芥AtRAF2蛋白为诱饵蛋白，利用酵母双杂交系统从拟南芥、本生烟、马铃薯混合cDNA文库进行筛选，获得8个互选蛋白。利用酵母双杂交、双分子荧光互补及免疫共沉淀的方法来分别验证了互作候选蛋白与NbRAF2的相互作用。并利用瞬时过表达系统验证了候选蛋白对BrYV积累的影响，其中三个候选蛋白能够明显抑制BrYV的积累。此外，发现C4HC蛋白除了抑制BrYV积累外，还能诱导PR1基因上调。推测RAF2与转录因子C4HC互作，调控C4HC转录激活活性，进而调控PR1表达，增强寄主抗病性。此研究结果将有助于深入了解寄主抗病毒的作用机制，并为马铃薯卷叶病毒属病毒病害的防治提供重要的科学依据。