PNAS：植物病原真菌抑制宿主小RNA跨界干擾增強毒力機制

　　通過生物活性分子相互作用的生物之間的交流在自然界中很普遍，并且在各種生物過程中發揮著關鍵作用。小 RNA (sRNA) 可以在宿主植物和絲狀病原體之間傳播，以觸發受體細胞中的跨界 RNA 干擾 (RNAi) 并調節植物防御和病原體毒力。然而，很少有關于真菌病原體如何對抗跨界抗真菌 RNAi 的報道。

　　2021年3月15日，中國科學院分子植物科學卓越創新中心段成國團隊在PNAS 在線發表題為“A fungal effector suppresses the nuclear export of AGO1–miRNA complex to promote infection in plants”的研究論文，該研究顯示來自大麗花輪枝菌（一種土壤傳播的植物病原真菌，可在多種植物宿主中引起枯萎病）的分泌蛋白 VdSSR1（分泌沉默阻遏物 1）是植物真菌毒力所必需的。VdSSR1 可以轉移到植物細胞核并作為 sRNA 核質穿梭的一般抑制因子。

　　該研究進一步揭示 VdSSR1 隔離 ALY 家族蛋白，TREX 復合物的接頭，以干擾 AGO1-microRNA (AGO1-miRNA) 復合物的核輸出，導致細胞質 AGO1 蛋白和 sRNA 水平的大幅衰減。通過這種機制，大麗花輪枝菌可以抑制真菌細胞中移動植物 miRNA 的積累，進而抑制毒力基因的跨界沉默，從而增加其在植物中的毒力。總之，該研究結果揭示了植物病原真菌拮抗抗真菌 RNAi 依賴性植物免疫的機制，并擴大了對宿主和絲狀病原體之間復雜相互作用的理解。

　　不同生物之間通過生物活性分子進行的交流在自然界中很普遍。最近，越來越多的證據表明，調節性小 RNA (sRNA) 可以作為販運效應器在相互作用的生物體之間傳播。已經報道了 sRNA 在宿主植物及其相互作用的生物體之間的雙向傳播，包括寄生植物和細菌和真菌病原體。這些移動 sRNA 具有生物活性，能夠在受體生物體中以反式形式沉默靶標。

　　跨界 RNAi 在植物與病原體相互作用的調節中發揮著重要作用。真菌病原體可以將 sRNA 發送到植物中以沉默免疫基因并促進感染。此外，植物宿主可以將可移動的 sRNA 輸出到真菌細胞中，從而損害毒力基因的表達：例如，在植物灰霉屬系統中，壞死性真菌 B. cinerea 可以將 sRNA 傳遞給擬南芥和番茄植物，以觸發免疫基因的沉默。同樣，最近的一份報告表明，來自病原真菌尖孢鐮刀菌的運輸 microRNA (miRNA) 可以輸出到番茄細胞中，以沉默抗病基因并促進感染。

　　在植物與病原真菌大麗輪枝菌的相互作用中，植物可以將 miR159 和 miR166 輸出到真菌細胞，從而觸發毒力基因的跨界 RNAi。關于轉運機制，目前的證據支持宿主植物分泌外泌體樣細胞外囊泡 (EV) 以將 sRNA 遞送到真菌細胞中的模型。最近的一份報告表明，包括 Argonaute 1 (AGO1) 在內的幾種 RNA 結合蛋白選擇性地與富含 EV 的 sRNA 結合并由擬南芥分泌。突變這些 RNA 結合蛋白會導致 EV 中 sRNA 的分泌減少，這表明 AGO1 和這些 RNA 結合蛋白是 EV 中 sRNA 加載和/或穩定所必需的。

文章模式圖（圖源自PNAS ）

　　在植物宿主和病毒之間的“軍備”競賽中，病毒可以編碼抑制蛋白以抵消宿主抗病毒 RNA 沉默。最近，新出現的證據表明，絲狀病原體也可以利用類似的策略來對抗植物免疫并促進感染。例如，來自卵菌植物病原體大豆疫霉的效應物 PSR2 和來自小麥莖銹菌Puccinia graminis f. sp. tritici的效應物 PgtSR1影響次級小干擾 RNA (siRNA) 的產生。然而，這種抑制現象是否在植物和絲狀病原體之間的跨界 RNAi 中普遍存在，以及是否存在替代機制仍不清楚。

　　在這里，該研究證明了來自大麗花輪枝菌的分泌蛋白 VdSSR1 是植物枯萎病的致病因子，是植物細胞中 RNA 沉默的一般抑制因子。VdSSR1 隔離 ALY 家族蛋白，TREX（轉錄-輸出）mRNA 轉運復合物的接頭，以干擾 TREX/TREX-2 復合物介導的 AGO1-miRNA 復合物和 mRNA 的核輸出，導致跨界 miR159 的積累減少和miR166 在真菌細胞中和真菌毒力基因的表達增加。該研究結果確定了植物病原真菌拮抗依賴 RNA 沉默的植物免疫的機制，并促進了對植物和植物病原真菌之間“軍備”競賽的理解。