水稻AGO709蛋白结合miR393*调控水稻抗病毒机制

RNA silencing pathway is a conserved antiviral mechanism in plants. AGO proteins are the core components in the antiviral pathway and are associated with small RNA to form RNA-induced silencing complex (RISC). So far, how AGO proteins function in the antiviral silencing in rice is not well understood. Our previous study showed that virus infection significantly induced AGO709 expression, and ago709 mutant were more susceptible to virus infection, demonstrating that AGO709 is essential for rice antiviral immunity. By deep sequencing we found that a lot of miR393*, which targets FBLs, the key auxin receptors genes, were enriched in AGO709-associated complex after virus infection, suggesting an important role of AGO709-miR393*-FBLs in rice antiviral response. But the mechanism underlying is still not clear. In this study, we will use genetic approach combined with bioinformatics to comprehensively reveal the mechanism of how AGO709 is associated with miR393* to target FBLs for regulating rice antiviral response, and explore whether the AGO709-miR393* can be used as broad-spectrum antiviral resources in rice antiviral breeding.

RNA沉默通路是植物抗病毒的保守机制，而AGO蛋白是其核心组分，通过结合小RNA进入RNA诱导沉默复合体（RISC）发挥关键作用。目前，AGO蛋白在水稻抗病毒机制中的研究十分有限。我们前期研究发现病毒侵染能够显著诱导水稻AGO709的高表达，而ago709突变体表现出对水稻病毒的高度敏感，揭示AGO709是水稻抗病毒所必需的。通过深度测序发现AGO709在病毒侵染后富集了大量的miR393*，而miR393*调控的靶基因FBLs是生长素受体家族中的关键基因，暗示AG709-miR393*-FBLs在水稻抗病毒中的重要作用，但其具体机制尚不十分清楚。本项目拟通过遗传学和生物信息学等方法，利用水稻-病毒互作体系，系统揭示AGO709结合miR393*靶向FBLs在调控水稻抗病毒中的作用新机制，探索AGO709-miR393*能否作为广谱抗病毒资源用于水稻抗病毒育种。

RNA沉默是植物与病毒在长期进化过程中所形成的一种防御机制，在植物的抗病毒和信号转导方面发挥重要作用。AGO蛋白作为RNA沉默的核心组分，通过结合小RNA进入RNA诱导沉默复合体（RISC）发挥关键作用，在很多植物中都高度保守并且存在于植物的很多组织器官中。目前针对于双子叶模式植物拟南芥中AGO蛋白的研究相对较清晰，而单子叶模式植物水稻中研究较少。我们的研究发现AGO709在调控水稻生长发育和抗病毒响应中发挥重要作用。通过遗传学，分子生物学和生物化学等实验发现，AGO709缺失会显著降低水稻的结实率，证实AGO709对水稻农艺性状有一定的调控作用。病毒侵染实验发现AGO709突变体对水稻草状矮化病毒（RGSV）更感病，但对南方水稻黑条矮缩病毒（SRBSDV）更抗病，说明AGO709正调控水稻对RGSV的抗性，负调控水稻对SRBSDV的抗性。为了进一步探究其机制，通过IP-seq和生物信息学分析发现AGO709能够结合高丰度的miRNA-3p，5’碱基偏好性为A，其中，miR167g-3p丰度最高。利用水稻和烟草瞬时表达体系证实AGO709在体内和体外均可以结合miR167g-3p，但其参与调控水稻抗病毒响应机制还需要进一步探究。我们的研究对深入理解水稻AGO蛋白调控水稻病毒互作具有重要意义，同时也为抗病毒育种提供了重要靶点。