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(guò)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(lái)已成為威脅我國(guó)小麥安全生產(chǎn)的重要病害之一。
禾谷鐮孢菌三組分類(lèi)雙生病毒(Fusarium graminearum gemytripvirus 1,F(xiàn)gGMTV1)是該團(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(lèi)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(guò)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(guò)分生孢子傳播。DNA-C組分是病毒隱性侵染的關(guān)鍵組分。
本研究通過(guò)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(guò)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,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。
據(jù)了解,該研究建立了真菌病毒誘導(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(guò)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;此外,該研究還得到了國(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。