中國(guó)農(nóng)業(yè)科學(xué)院植保所提出真菌病毒定向靶點(diǎn)防控小麥赤霉病新方法
2023年08月25日來源：中國(guó)農(nóng)業(yè)科學(xué)院植物保護(hù)研究所
近日，中國(guó)農(nóng)業(yè)科學(xué)院植物保護(hù)研究所作物病毒病害監(jiān)測(cè)與防控創(chuàng)新團(tuán)隊(duì)在國(guó)際知名學(xué)術(shù)期刊《先進(jìn)科學(xué)（Advanced Science）》（IF="“15.1）上在線發(fā)表題為“A mycovirus VIGS vector confers hypovirulence to a plant pathogenic fungus to control wheat FHB”的研究論文。該研究構(gòu)建了第一個(gè)真菌病毒誘導(dǎo)的基因沉默系統(tǒng)，通過靶向赤霉菌致病或毒素合成相關(guān)基因獲得弱毒菌株，可以高效防控小麥赤霉病。
赤霉?。‵usarium head blight，F(xiàn)HB）是主要由禾谷鐮孢菌復(fù)合種（ Fusarium graminearum complex）引起的世界性小麥病害，近年來已成為威脅我國(guó)小麥安全生產(chǎn)的最重要病害之一。該病大流行不僅造成小麥大面積減產(chǎn)，受赤霉病菌感染的籽粒還會(huì)積累真菌毒素，嚴(yán)重威脅食品安全和人體健康?；瘜W(xué)防治仍是當(dāng)前赤霉病防控的重要措施，但過分依賴化學(xué)防治導(dǎo)致病菌對(duì)殺菌劑產(chǎn)生了抗藥性；此外，由于缺乏高抗赤霉病的小麥品種，當(dāng)前小麥赤霉病在我國(guó)仍將保持高位發(fā)生態(tài)勢(shì)。隨著目前農(nóng)藥減量增效工作的不斷推進(jìn)，新的小麥赤霉病防治方法的發(fā)掘與探索顯得尤其重要。
禾谷鐮孢菌三組分類雙生病毒（Fusarium graminearum gemytripvirus 1，F(xiàn)gGMTV1）是本團(tuán)隊(duì)發(fā)現(xiàn)的第一個(gè)真菌多組分DNA病毒，也是目前類雙生病毒科唯一的多組分病毒。病毒FgGMTV1可以兩種形式存在：AB（DNA-A和DNA-B）和ABC（DNA-A，DNA-B和DNA-C）。AB病毒可以顯著抑制寄主真菌的生長(zhǎng)、孢子產(chǎn)量和致病力，但是病毒不穩(wěn)定且不會(huì)通過分生孢子垂直傳播；ABC病毒不影響寄主真菌的表型和致病力，病毒穩(wěn)定且可以通過分生孢子傳播。DNA-C組分是病毒隱性侵染的關(guān)鍵組分。
本研究基于FgGMTV1三組分串聯(lián)的侵染性克隆，通過系列缺失DNA-C組分編碼蛋白p26的序列，篩選獲得穩(wěn)定侵染且不影響寄主表型的突變體p26-D4，證實(shí)可容納75-150 bp外源基因片段的插入，并高效沉默寄主過表達(dá)的 GFP 基因，成功構(gòu)建了FgGMTV1誘導(dǎo)的基因沉默載體。利用病毒載體p26-D4靶向沉默禾谷鐮孢菌致病或毒素合成的相關(guān)基因（ Tri1 , Tri5 , Tri10 , Tri101 , FgP1 , FgPP1 , FgSTE12 和 FgCYP51C ），共獲得八株弱毒菌株。進(jìn)一步證實(shí)，預(yù)噴施弱毒菌株可以有效降低強(qiáng)毒菌株P(guān)H-1在小麥穗的擴(kuò)展和毒素積累水平，防效達(dá)76%以上；而且證實(shí)田間真菌病毒可以從弱毒菌株高效傳播到強(qiáng)毒菌株中，靶向沉默強(qiáng)毒菌株的關(guān)鍵基因，從而有效防控小麥赤霉病。
綜上所述，該研究建立了首個(gè)真菌病毒誘導(dǎo)的基因沉默系統(tǒng)，可以定向設(shè)計(jì)寄主真菌的靶點(diǎn)基因，獲得相應(yīng)的弱毒菌株，通過真菌病毒的傳播，有效防控病原真菌病害。這項(xiàng)研究成果為真菌病害的防控提供了一種新策略、新技術(shù)和新資源。
中國(guó)農(nóng)業(yè)科學(xué)院植物保護(hù)研究所郭立華研究員為論文通訊作者，博士生張理航和王雙超副研究員為該論文的共同第一作者，已畢業(yè)的阮少鍵碩士，博士生Clement Nzabanita和王燕飛也參與了相關(guān)工作。該研究得到國(guó)家自然科學(xué)基金和國(guó)家重點(diǎn)研發(fā)計(jì)劃的資助。
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