PNAS：植物病原真菌抑制宿主小RNA跨界干扰增强毒力机制

　　通过生物活性分子相互作用的生物之间的交流在自然界中很普遍，并且在各种生物过程中发挥着关键作用。小 RNA (sRNA) 可以在宿主植物和丝状病原体之间传播，以触发受体细胞中的跨界 RNA 干扰 (RNAi) 并调节植物防御和病原体毒力。然而，很少有关于真菌病原体如何对抗跨界抗真菌 RNAi 的报道。

　　2021年3月15日，中国科学院分子植物科学卓越创新中心段成国团队在PNAS 在线发表题为“A fungal effector suppresses the nuclear export of AGO1–miRNA complex to promote infection in plants”的研究论文，该研究显示来自大丽花轮枝菌（一种土壤传播的植物病原真菌，可在多种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 可以转移到植物细胞核并作为 sRNA 核质穿梭的一般抑制因子。

　　该研究进一步揭示 VdSSR1 隔离 ALY 家族蛋白，TREX 复合物的接头，以干扰 AGO1-microRNA (AGO1-miRNA) 复合物的核输出，导致细胞质 AGO1 蛋白和 sRNA 水平的大幅衰减。通过这种机制，大丽花轮枝菌可以抑制真菌细胞中移动植物 miRNA 的积累，进而抑制毒力基因的跨界沉默，从而增加其在植物中的毒力。总之，该研究结果揭示了植物病原真菌拮抗抗真菌 RNAi 依赖性植物免疫的机制，并扩大了对宿主和丝状病原体之间复杂相互作用的理解。

　　不同生物之间通过生物活性分子进行的交流在自然界中很普遍。最近，越来越多的证据表明，调节性小 RNA (sRNA) 可以作为贩运效应器在相互作用的生物体之间传播。已经报道了 sRNA 在宿主植物及其相互作用的生物体之间的双向传播，包括寄生植物和细菌和真菌病原体。这些移动 sRNA 具有生物活性，能够在受体生物体中以反式形式沉默靶标。

　　跨界 RNAi 在植物与病原体相互作用的调节中发挥着重要作用。真菌病原体可以将 sRNA 发送到植物中以沉默免疫基因并促进感染。此外，植物宿主可以将可移动的 sRNA 输出到真菌细胞中，从而损害毒力基因的表达：例如，在植物灰霉属系统中，坏死性真菌 B. cinerea 可以将 sRNA 传递给拟南芥和番茄植物，以触发免疫基因的沉默。同样，最近的一份报告表明，来自病原真菌尖孢镰刀菌的运输 microRNA (miRNA) 可以输出到番茄细胞中，以沉默抗病基因并促进感染。

　　在植物与病原真菌大丽轮枝菌的相互作用中，植物可以将 miR159 和 miR166 输出到真菌细胞，从而触发毒力基因的跨界 RNAi。关于转运机制，目前的证据支持宿主植物分泌外泌体样细胞外囊泡 (EV) 以将 sRNA 递送到真菌细胞中的模型。最近的一份报告表明，包括 Argonaute 1 (AGO1) 在内的几种 RNA 结合蛋白选择性地与富含 EV 的 sRNA 结合并由拟南芥分泌。突变这些 RNA 结合蛋白会导致 EV 中 sRNA 的分泌减少，这表明 AGO1 和这些 RNA 结合蛋白是 EV 中 sRNA 加载和/或稳定所必需的。

文章模式图（图源自PNAS ）

　　在植物宿主和病毒之间的“军备”竞赛中，病毒可以编码抑制蛋白以抵消宿主抗病毒 RNA 沉默。最近，新出现的证据表明，丝状病原体也可以利用类似的策略来对抗植物免疫并促进感染。例如，来自卵菌植物病原体大豆疫霉的效应物 PSR2 和来自小麦茎锈菌Puccinia graminis f. sp. tritici的效应物 PgtSR1影响次级小干扰 RNA (siRNA) 的产生。然而，这种抑制现象是否在植物和丝状病原体之间的跨界 RNAi 中普遍存在，以及是否存在替代机制仍不清楚。

　　在这里，该研究证明了来自大丽花轮枝菌的分泌蛋白 VdSSR1 是植物枯萎病的致病因子，是植物细胞中 RNA 沉默的一般抑制因子。VdSSR1 隔离 ALY 家族蛋白，TREX（转录-输出）mRNA 转运复合物的接头，以干扰 TREX/TREX-2 复合物介导的 AGO1-miRNA 复合物和 mRNA 的核输出，导致跨界 miR159 的积累减少和miR166 在真菌细胞中和真菌毒力基因的表达增加。该研究结果确定了植物病原真菌拮抗依赖 RNA 沉默的植物免疫的机制，并促进了对植物和植物病原真菌之间“军备”竞赛的理解。