Gma-miR398c/d通过靶向SOD家族基因负调控大豆对花叶病毒(SMV)抗性的分子机制

研究人员针对大豆花叶病毒(SMV)抗性机制不明的问题，系统解析了gma-miR398c/d通过靶向SOD家族基因(GmCSD1a/1b/2a/2b/2c/GmCCS)调控H2O2含量与Cu/Zn-SOD活性的分子通路。研究发现SMV感染导致抗性品种中miR398c/d下调而敏感品种上调，通过转基因和病毒诱导基因沉默(VIGS)技术证实该模块负调控大豆对SC3株系的抗性，为抗病毒育种提供新靶点。

　　

大豆作为重要粮油作物，长期受到花叶病毒(SMV)的威胁，其中SC3株系在黄淮和长江流域危害尤为严重。尽管已鉴定多个抗性位点，但其分子机制仍不明确。与此同时，植物microRNA(miRNA)作为转录后调控的关键因子，在抗病反应中扮演重要角色，但gma-miR398家族成员如何参与大豆-SMV互作尚属空白。南京农业大学的研究团队在《The Crop Journal》发表的研究，首次揭示了"miR398c/d-GmCSDs"模块通过调控活性氧(ROS)稳态影响大豆抗SMV的分子机制。

研究采用的主要技术包括：1) 抗感品种(齐黄1号QH和南农1138-2 NN)的SMV接种表型分析；2) 基于BPMV的病毒诱导基因沉默(VIGS)和基因过表达系统；3) 农杆菌介导的转基因大豆创制；4) 双分子荧光互补(BIFC)和双荧光素酶(LUC)检测蛋白互作；5) ROS含量与SOD酶活测定。

3.1 SMV诱导抗感品种中gma-miR398c/d差异表达
通过qRT-PCR发现SMV感染导致抗性品种QH中gma-miR398c/d表达下调，而敏感品种NN中显著上调，其中NN的成熟miR398c/d含量增加21倍。Western blot证实SMV外壳蛋白(CP)在NN中积累更显著，与表型症状吻合。

3.2 Gma-miR398c/d靶向SOD家族基因
利用靶位点突变和MIM干扰策略，通过Western blot和荧光检测验证gma-miR398c/d可靶向抑制6个SOD家族基因(GmCSD1a/1b/2a/2b/2c和GmCCS)的表达，其中GmCCS含有独特的叶绿体转运肽(cTP)和重金属关联域(HMA)。

3.3 SMV影响ROS和SOD活性
DAB/NBT染色显示QH的H₂O₂积累显著高于NN。酶活检测发现Cu/Zn-SOD在QH中响应更早(6 hpi vs NN的12 hpi)，且持续时间更长，提示其参与早期抗病防御。

3.4 Gma-miR398c/d负调控SMV抗性
过表达转基因株系(OE398c/d)的H₂O₂含量降低，接种后出现花叶症状且CP积累增加。本氏烟瞬时表达实验进一步证实过表达gma-miR398c促进SC7-GFP侵染。

3.5 SOD家族基因的功能验证
BPMV-VIGS沉默靶基因导致NN症状加重，而过表达GmCSDs增强抗性。互作实验表明GmCCS通过激活GmCSD1a/1b发挥抗病毒作用，而GmCSD2s可能通过叶绿体途径独立发挥作用。

该研究首次阐明"miR398c/d-GmCSDs"模块通过调控H₂O₂-Cu/Zn-SOD通路影响大豆对SMV的抗性：在抗病品种中，SMV抑制miR398c/d表达，解除对SOD基因的抑制，促进H₂O₂积累和SOD活性升高以限制病毒扩散；而在感病品种中，病毒劫持miR398c/d上调以抑制宿主防御。研究不仅揭示了植物-病毒互作的新机制，还为分子设计育种提供了gma-miR398c/d和GmCSDs等关键靶点。值得注意的是，GmCCS对GmCSD1a/1b的选择性激活现象，为理解SOD家族的功能分化提供了新视角。这些发现对培育广谱抗SMV大豆品种具有重要指导价值。