内生病毒SsEV3与核盘菌互作机制:植物病原真菌毒力减弱与抗病毒防御的新视角

【字体: 时间:2025年02月20日 来源:mBio 5.1

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  这篇研究揭示了核盘菌(Sclerotinia sclerotiorum)内生病毒SsEV3通过调控毒力因子(如感染垫形成相关基因Sssnf1)和激活RNA干扰(RNAi)通路(涉及Ssdcl2等基因),导致真菌毒力减弱(hypovirulence)的分子机制。研究发现SsEV3编码的RdRp结构域与宿主假设蛋白Sshp1直接互作,首次构建了内源病毒-真菌互作模型,为真菌病害生物防治提供了新靶点。

  

ABSTRACT
低毒相关真菌病毒(hypovirulence-associated mycoviruses)作为植物真菌病害生物防治的潜在制剂,其与病原真菌的互作机制研究具有重要意义。前期发现的Betaendornavirus属病毒SsEV3能引起核盘菌毒力减弱,但其分子机制尚不明确。

SsEV3诱导核盘菌毒力减弱
SsEV3感染株SCH941A1V表现出显著生物学特性改变:菌核产量减少50%、感染垫形成缺陷、细胞空泡化比例增至28.8%(正常菌株仅2.5%)。透射电镜显示感染菌株细胞膜模糊、细胞器结构不完整。在胁迫实验中,SsEV3感染株对渗透压(0.8M KCl/NaCl)和细胞壁应激物( Congo Red/SDS)的敏感性显著增加,生长抑制率最高达100%。

转录组重编程揭示关键通路
RNA-seq分析发现1,339个差异表达基因(DEGs),其中594个上调基因富集于脂质代谢、跨膜运输等GO条目;745个下调基因涉及氨基酸转运和能量代谢通路。KEGG分析显示"ABC转运蛋白"和"固醇生物合成"通路激活,而"糖酵解/糖异生"通路抑制。

毒力因子调控网络
44个感染垫形成相关基因中24个显著下调,包括同源基因Ssmas3。87个碳水化合物活性酶(CAZymes)和96个分泌蛋白基因表达受抑制。酵母双杂交发现SNF5 motif蛋白Sssnf1与SsEV3甲基转移酶域(Mtr)直接互作。基因敲除证实ΔSssnf1突变体生长速率降低60%,感染垫形成完全缺陷,且SsEV3积累量增加2.1倍。

RNAi抗病毒防御机制
SsEV3感染显著上调5个RNAi通路基因(Ssdcl1/2、SsRdRp1/3、Ssago1)。ΔSsdcl2突变体中SsEV3积累量增加3.1倍,病毒来源siRNA显著减少,证实Dicer-like蛋白在抗病毒中的核心作用。

新型抗病毒因子Sshp1的发现
编码67个氨基酸的假设蛋白Sshp1与SsEV3的RdRp域直接互作。ΔSshp1突变体虽形态正常,但对H2O2敏感性增加,SsEV3积累量提升3.9倍。qPCR显示该基因缺失导致Ssdcl2等RNAi基因表达下调,提示其可能通过调控RNAi通路发挥抗病毒功能。

DISCUSSION
该研究首次建立内源病毒-真菌互作模型,揭示SsEV3通过三重机制影响核盘菌:①下调毒力因子(如Sssnf1调控的感染垫形成);②激活经典RNAi通路(Ssdcl2依赖性);③与新型抗病毒蛋白Sshp1互作。这些发现为理解真菌-病毒共进化提供了新视角,也为开发基于SsEV3的生物防治策略奠定理论基础。

MATERIALS AND METHODS
实验采用分裂标记法构建基因敲除株,通过菌丝融合进行SsEV3水平转移。表型分析包括菌核称重、pH指示剂培养基变色实验等。酵母双杂交使用pGBKT7/pGADT7系统,互作蛋白经Western blot验证。RNA-seq数据经HISAT2比对,DEGs通过DESeq2分析(|log2FC|>1,FDR<0.05)。

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