研究人员破解大豆与大豆花叶病毒攻防机制

　　近日，南京农业大学农学院智海剑教授团队在国际植物领域著名杂志Molecular Plant上在线发表了“A cell wall-localized NLR confers resistance to Soybean mosaic virusby recognizing viral-encoded cylindrical inclusion protein”。该论文从大豆品种大白麻中图位克隆了一个编码NLR（Nucleotide binding， leucine-rich repeat receptor）蛋白的抗大豆花叶病毒（Soybean Mosaic Virus， SMV）基因Rsc4-3。与以往发现的细胞内行使抗病功能的NLR蛋白不同，该抗病NLR蛋白Rsc4-3在植物细胞壁上与大豆花叶病毒无毒因子CI特异识别并介导对SMV的抗性。

　　大豆是我国重要的粮食和油料兼用作物，起源于我国，并已有几千年的种植历史。SMV是严重危害大豆生产的全国性病害，克隆抗SMV基因并阐明其抗性机制对SMV防控尤为重要。

　　为获得抗SMV基因，该团队前期发现抗病品种大白麻14号染色体上有一个显性抗SMV位点，并完成精细定位。本论文在此基础上，通过瞬时表达和Crispr/Cas9介导的基因敲除等方法证明了精细定位区间内只有Rsc4-3介导大白麻对SC4、SC7等多个SMV株系的抗性，但不能介导对SC15株系的抗性。Rsc4-3编码CC-NB-LRR结构的NLR类抗病蛋白，通过叶片酶解、质壁分离等亚细胞定位实验发现该蛋白只存在于细胞壁上，这与已往报道的NLR蛋白胞内定位结果的明显不同，研究还发现Rsc4-3的N端存在可能的棕榈酰化位点且该位点对抗病反应至关重要。

　　该研究通过不同株系的SMV基因组片段重组实验和单病毒基因诱发Rsc4-3介导的免疫反应实验，发现Rsc4-3识别的无毒基因是SMV编码的CI蛋白；虽然CI蛋白在细胞内外都有分布，但Rsc4-3只在胞外通过直接互作识别分布在胞外的CI蛋白引发抗病反应。通过进一步氨基酸点突变，发现了CI第572个氨基酸的变异决定SMV的毒性，CI的572位酪氨酸（Y）突变为组氨酸（H）或谷氨酰胺（Q）会导致Rsc4-3的抗性丧失。SC15株系的毒性CI可以抑制SC4株系的无毒CI所诱发的Rsc4-3介导的抗病反应，田间无毒和有毒株系混合侵染时，有毒株系表现上位性，这也给大豆抗SMV育种带来挑战。该研究揭示了大豆与大豆花叶病毒攻防机制，为大豆SMV防控奠定了基础。