Как рис обнаруживает и отражает вирусные атаки

Исследование раскрыло молекулярный механизм, с помощью которого клетки риса распознают вирусные инфекции и запускают противовирусный ответ. Это открытие вносит значительный вклад в понимание взаимодействий вируса и хозяина для дальнейшей селекции на устойчивость к болезням.

Исследование под руководством профессора Ли И из Школы наук о жизни Пекинского университета было опубликовано в Nature 12 марта в статье «Perception of viral infections and initiation of antiviral defense in rice».

Вирусы, поражающие рис — основной продукт питания для более чем половины населения мира, — представляют постоянную угрозу производству урожая и могут серьезно подорвать глобальную продовольственную безопасность. Хотя недавние открытия показали, как растения риса смягчают такие угрозы, запуская иммунные реакции против вирусов, переносимых насекомыми, молекулярный механизм восприятия вирусной инфекции растением-хозяином и инициации защиты оставался неясным.

Команда вводила вирусы растениям риса через насекомых-переносчиков, используя естественные методы заражения, имитирующие реальные сельскохозяйственные условия, чтобы получить более точное представление о взаимодействиях растение-вирус.

Исследование раскрыло полный путь противовирусного иммунитета, который запускает в иммунной системе растения следующие реакции:

• Восприятие и распознавание вирусных белков оболочки, опосредованное RBRL.
• Деградация репрессоров сигнального пути жасмоновой кислоты (JA).
• Активация экспрессии основного белка РНК-интерференции AGO18 через сигнальный путь жасмоновой кислоты.
• Усиление защитного механизма, включающего AGO18-опосредованную РНК-интерференцию и активные формы кислорода (ROS), что укрепляет способность растения противостоять вирусу.

Исследование также показало, что убиквитинлигаза типа RING1-IBR-RING2 (RBRL) в рисе может распознавать не только белок оболочки (CP) вируса полосатой мозаики риса (RSV), но и белок оболочки P2 вируса карликовости риса (RDV).

Дальнейшие исследования показали, что RSV CP не только индуцирует повышение экспрессии RBRL, но и активирует убиквитинлигазную активность RBRL. Это, в свою очередь, способствует убиквитинированию и деградации репрессора сигнального пути жасмоновой кислоты NOVEL INTERACTOR OF JAZ 3 (NINJA3), опосредованной RBRL, тем самым активируя сигнальный путь жасмоновой кислоты в рисе.

Открытие команды Ли И в сочетании с их предыдущими исследованиями прояснило основной противовирусный путь в рисе. Этот путь охватывает всю цепочку процессов: от восприятия вирусной инфекции клетками риса до активации противовирусных иммунных механизмов. Это исследование представляет собой веху в фитовирусологии и науке о культурах, приближая исследователей к разработке многоцелевой стратегии для противовирусной селекции сельскохозяйственных культур.