植物-真菌跨界RNA在受体细胞中作用研究进展

来源：iPlants

2021年2月10日，中国科学院微生物研究所郭惠珊课题组在Plant Communications上发表了题为Trans-kingdom RNAs and their fates in recipient cells: advances, utilization and perspectives的综述文章，对跨界RNA在受体细胞中的命运进行了探讨。

https://doi.org/10.1016/j.xplc.2021.100167

自然界中，营养、蛋白以及核酸等大分子物质在不同物种间存在广泛交流。前期，中国科学院微生物研究所郭惠珊团队研究发现，棉花能够将自身的一类小RNA（miRNA）转运到黄萎病菌细胞内，靶向性降解致病基因并抑制其致病性，揭示了自然界中天然存在的植物-真菌跨界抗病RNA干扰（跨界RNAi） (Zhang et al., 2016b)。在此基础上，郭惠珊团队创建了跨界RNAi介导的抗黄萎病棉花种质创新技术体系(Zhang et al., 2016a)。随后应Molecular Plant杂志邀请，团队详细综述了跨界RNAi的研究与应用现状，提出植物维管组织是研究跨界RNAi的良好平台，并展望了跨界RNAi未来研究热点(Hua et al., 2018)。她们继而在Current Opinion in Genetics & Development杂志的应邀综述文章中，阐述了跨界RNAi将植物-病原军备竞赛从蛋白互作拓展至RNA水平的互作；分析了跨界RNA可能介导基因水平转移，并在物种协同进化中发挥作用(Zhao and Guo, 2019)。

那么，跨界传递的RNA在受体细胞中究竟能够存在多久？是否能够在受体细胞中激起一连串的反应？是否可以遗传给下一代？最新发表在Plant Commutations杂志的综述文章对跨界RNA在受体细胞中的命运进行了探讨。文章推测，跨界RNA可能随着受体细胞增殖而被稀释，导致功能逐渐减弱；跨界RNA可能在发挥功能前被受体细胞识别并降解；跨界小RNA也可能产生次级小RNA并发挥更复杂的功能；跨界传递的mRNA或长链非编码RNA，可能被剪切成小RNA发挥作用；跨界RNA可能通过未知机制插入宿主细胞基因组，遗传给下一代（图一）。

图一 跨界RNA在受体细胞中命运

尽管自然界中天然存在的跨界抗病RNAi在最近几年才被发现，但是跨界RNAi技术已经被广泛的应用于作物抗病育种中。然而，很多作物缺少成熟的遗传转化体系或转化周期长，严重影响了跨界RNAi技术的推广应用。针对这一问题，基于跨界小RNA能够在不同受体细胞进行传递的假设，文章提出利用有益微生物表达小RNA，靶向病原菌关键致病基因的植物保护新方法（图二）。

图二 有益微生物表达的跨界RNA作为靶向作物病原菌关键致病基因的新方法

最后，文章结合当前最新研究进展，对植物来源小RNA是否可以作为治疗性药物这一热点问题进行了讨论。

参考文献

Hua, C., Zhao, J.H., and Guo, H.S. (2018). Trans-Kingdom RNA Silencing in Plant-Fungal Pathogen Interactions. Molecular plant 11:235-244.

Zhang, T., Jin, Y., Zhao, J.H., Gao, F., Zhou, B.J., Fang, Y.Y., and Guo, H.S. (2016a). Host-Induced Gene Silencing of the Target Gene in Fungal Cells Confers Effective Resistance to the Cotton Wilt Disease Pathogen Verticillium dahliae. Molecular plant 9:939-942.

Zhang, T., Zhao, Y.L., Zhao, J.H., Wang, S., Jin, Y., Chen, Z.Q., Fang, Y.Y., Hua, C.L., Ding, S.W., and Guo, H.S. (2016b). Cotton plants export microRNAs to inhibit virulence gene expression in a fungal pathogen. Nature plants 2:16153.

Zhao, J.H., and Guo, H.S. (2019). Trans-kingdom RNA interactions drive the evolutionary arms race between hosts and pathogens. Current opinion in genetics & development 58-59:62-69。