综述:植物抗病毒RNA干扰的复杂性及其与其他生物过程的互作

【字体: 时间:2025年08月27日 来源:Plant Communications 11.6

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  这篇综述系统梳理了植物抗病毒RNA干扰(RNAi)领域的最新进展,重点阐述了非经典通路(如RdDM和PTGS)、新型调控因子(DCL/AGO/RDR家族)、上下游信号网络(如miRNA-AGO2级联)以及外源dsRNA应用(喷雾/转基因)的前景与挑战。文章创新性地提出RNAi与表观遗传(RdDM)、细胞区室化(dicing bodies)及跨界调控(植物-昆虫-微生物)的互作机制,为开发基于RNAi的作物抗病毒策略提供了理论框架。

  

植物抗病毒RNA干扰的复杂网络

经典与非经典通路交织

植物通过RNA干扰(RNAi)这一古老防御机制对抗病毒入侵。经典通路依赖DCL2/4切割病毒双链RNA(dsRNA)生成21-24nt病毒siRNA(vsiRNA),经AGO1/2装载形成RNA诱导沉默复合体(RISC)。近年研究发现,非经典通路如RNA指导的DNA甲基化(RdDM)途径中,DCL3产生的24nt siRNA通过AGO4介导转录沉默;而外源喷洒的dsRNA可被加工成非典型长度siRNA(如16-18nt),暗示存在未知加工机制。

调控因子的多维博弈

核心RNAi组分呈现动态调控:DCL3在叶绿体形成"切割小体"(dicing bodies)增强效率;RDR6天然变异体(如水稻OsRDR6K152E)赋予广谱抗性;AGO2的PTM修饰(磷酸化/泛素化)调控其稳定性。病毒则进化出反制策略,如P0蛋白劫持宿主泛素化系统降解AGO1。有趣的是,植物miRNA-168通过调控AGO1表达形成负反馈环路,而某些病毒(如番茄斑萎病毒)竟能利用宿主miRNA(如miR159)促进自身传播。

跨界RNA战争

植物产生的vsiRNA可通过外泌体进入昆虫媒介(如蚜虫),沉默其关键基因(如COQ7)以阻断病毒传播。最新证据表明,根系分泌的siRNA可能调控根际微生物群,形成"第二基因组"防御层。这种跨界RNA交流为病虫害防控提供了新思路。

应用挑战与未来方向

尽管转基因表达或叶面喷洒dsRNA已展示抗病毒潜力(如对CMV防效达70%),但非经典siRNA的功能性、环境残留风险、纳米载体(如胍化siRNA颗粒)递送效率等瓶颈亟待突破。深度解析植物-病毒-媒介-微生物四元互作中的RNAi网络,将推动下一代智能抗病毒作物的设计。

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