研究人員破解大豆與大豆花葉病毒攻防機制

　　近日，南京農業大學農學院智海劍教授團隊在國際植物領域著名雜志Molecular Plant上在線發表了“A cell wall-localized NLR confers resistance to Soybean mosaic virusby recognizing viral-encoded cylindrical inclusion protein”。該論文從大豆品種大白麻中圖位克隆了一個編碼NLR（Nucleotide binding， leucine-rich repeat receptor）蛋白的抗大豆花葉病毒（Soybean Mosaic Virus， SMV）基因Rsc4-3。與以往發現的細胞內行使抗病功能的NLR蛋白不同，該抗病NLR蛋白Rsc4-3在植物細胞壁上與大豆花葉病毒無毒因子CI特異識別并介導對SMV的抗性。

　　大豆是我國重要的糧食和油料兼用作物，起源于我國，并已有幾千年的種植歷史。SMV是嚴重危害大豆生產的全國性病害，克隆抗SMV基因并闡明其抗性機制對SMV防控尤為重要。

　　為獲得抗SMV基因，該團隊前期發現抗病品種大白麻14號染色體上有一個顯性抗SMV位點，并完成精細定位。本論文在此基礎上，通過瞬時表達和Crispr/Cas9介導的基因敲除等方法證明了精細定位區間內只有Rsc4-3介導大白麻對SC4、SC7等多個SMV株系的抗性，但不能介導對SC15株系的抗性。Rsc4-3編碼CC-NB-LRR結構的NLR類抗病蛋白，通過葉片酶解、質壁分離等亞細胞定位實驗發現該蛋白只存在于細胞壁上，這與已往報道的NLR蛋白胞內定位結果的明顯不同，研究還發現Rsc4-3的N端存在可能的棕櫚酰化位點且該位點對抗病反應至關重要。

　　該研究通過不同株系的SMV基因組片段重組實驗和單病毒基因誘發Rsc4-3介導的免疫反應實驗，發現Rsc4-3識別的無毒基因是SMV編碼的CI蛋白；雖然CI蛋白在細胞內外都有分布，但Rsc4-3只在胞外通過直接互作識別分布在胞外的CI蛋白引發抗病反應。通過進一步氨基酸點突變，發現了CI第572個氨基酸的變異決定SMV的毒性，CI的572位酪氨酸（Y）突變為組氨酸（H）或谷氨酰胺（Q）會導致Rsc4-3的抗性喪失。SC15株系的毒性CI可以抑制SC4株系的無毒CI所誘發的Rsc4-3介導的抗病反應，田間無毒和有毒株系混合侵染時，有毒株系表現上位性，這也給大豆抗SMV育種帶來挑戰。該研究揭示了大豆與大豆花葉病毒攻防機制，為大豆SMV防控奠定了基礎。