来自美国洛克菲勒大学植物分子细胞生物学实验室与台湾国立中兴大学植物病理学系的研究人员,通过改造拟南芥(Arabidopsis thaliana)的miR159前体,成功构建了靶向两种病毒沉默抑制因子的人工miRNAs(amiRNAs)。这些amiRNAs分别针对芜菁黄花叶病毒(TYMV)的P69蛋白和芜菁花叶病毒(TuMV)的HC-Pro蛋白。表达amiR-P69159和amiR-HC-Pro159的转基因拟南芥能够特异性地抵抗TYMV和TuMV的感染。该研究成果发表于《Nature Biotechnology》。
领导这项研究的是著名植物学家蔡南海院士(中国科学院外籍院士、台湾中研院院士),他来自洛克菲勒大学。
RNA沉默是真核生物抵抗病毒入侵的古老而普遍的防御机制。病毒在进化过程中发展出对抗策略,其中编码沉默抑制子是有效手段之一。这些抑制子在不同阶段以不同方式干扰寄主的RNA沉默,从而建立感染。
植物microRNAs(miRNAs)通过与其互补的mRNA区域结合,调节大量靶mRNA的表达。在本研究中,表达amiR-P69159和amiR-HC-Pro159的转基因拟南芥分别特异抵抗TYMV和TuMV感染。此外,以TuMV外壳蛋白为靶标的amiR-TuCP159序列,其表达也能特异抵抗TuMV感染。
双分子前体amiR-P69159/amiR-HC-Pro159转基因可同时产生两种amiRNA,使植物同时抵抗两种病毒感染。这种抗病毒能力可遗传,且能在15°C下维持,与small interfering RNA介导的基因沉默温度一致。研究人员预计,这种amiRNA方法在农作物多重抗病毒工程中具有广泛应用前景。