粮食作物病毒病害研究团队发现灰飞虱m6A甲基化修饰参与水稻黑条矮缩病毒的复制与持久性

      2021年7月12日, Molecular Plant Pathology 在线发表了植物病虫害生物学国家重点实验室粮食作物病毒病害研究团队的题为“RNA N6-methyladenosine modification suppresses replication of rice black streaked dwarf virus and is associated with virus persistence in its insect vector”研究论文。该研究发现介体灰飞虱获得水稻黑条矮缩病毒(RBSDV)后m6A修饰水平下降,揭示了m6A修饰限制病毒的复制,同时病毒又反作用于m6A修饰达到其持久性传播的目的。
      m6A甲基化修饰是一种在自然界中广泛存在的RNA甲基化修饰类型,由甲基转移酶、去甲基化酶、结合蛋白协同调控,参与寄主本身的生长发育,生理代谢和免疫等多种生物学过程。病毒侵染寄主后,m6A修饰也会对寄主体内病毒的生命活动产生影响,协同寄主调控病毒的侵染、复制和扩散等过程。目前为止,m6A修饰对于介体昆虫及其传播病毒的影响还未见报道。
      该研究首先通过定量检测和免疫荧光标记等方法,发现携带RBSDV的灰飞虱体内m6A量下降了21.42%,其肠道中m6A荧光强度仅为无毒灰飞虱的55.8%,说明携带RBSDV影响灰飞虱m6A甲基化修饰(图1)。通过显微注射dsRNA抑制灰飞虱甲基转移酶 LsMETTL3 和 LsMETTL14 基因的表达后,发现灰飞虱m6A水平下降了21.12%,说明二者具有甲基转移酶的功能。对获毒3天的 的灰飞虱进行RNA干扰抑制这两种酶的表达后,结果发现与对照相比,灰飞虱体内RBSDV含量显著增高(图2)。综上所述,RBSDV的获取会导致介体灰飞虱体内m6A水平降低,抑制灰飞虱m6A甲基化水平后RBSDV积累量则显著增加。因此,m6A甲基化修饰对灰飞虱体内RBSDV复制有负调控作用,而病毒又反作用于m6A甲基化修饰,双方的相互博弈使病毒的浓度维持在既成功传毒又不对虫体造成显著伤害的阈值。这是有关m6A甲基化修饰在介体昆虫传播病毒机制中的首次报道。
       植物病虫害生物学国家重点实验室王锡锋研究员为论文的通讯作者,研究生田淑萍为第一作者,博士研究生吴楠和张璐参与了相关工作。该研究得到国家自然科学基金、国家重点研发政府间合作专项的资助。

图1 携带RBSDV灰飞虱与无毒灰飞虱体内m6A水平差异显著(bar="20μm)
图2 干扰甲基转移酶基因的表达显著影响RBSDV的浓度(bar="20μm)