一項新的研究發現,某些危害植物的病毒,可以利用植物本身的DNA,以達到逃逸植物防御機制的目的。該研究由中國農業科學院植物保護研究所作物病原生物功能基因組研究創新團隊聯合清華大學生命科學學院共同完成,相關研究結果在線發表在《自然通訊(Nature Communications)》上。
據團隊科學家周雪平教授介紹,雙生病毒是一類單鏈環狀的DNA病毒,可侵染糧食、蔬菜等眾多重要作物,在全世界范圍內造成巨大經濟損失。雙生病毒和寄主植物之間存在著復雜的“進攻-防御-反防御”關系,植物可通過對雙生病毒基因組進行DNA甲基化修飾抑制其轉錄活性,從而抵御病毒侵染,而雙生病毒也通過其編碼的蛋白干擾DNA甲基化的建立和維持、抑制植物的防御反應。
然而DNA主動去甲基化在植物-病毒博弈過程中是否發揮功能,以及病毒是否直接利用DNA主動去甲基化通路來增強其侵染,是有待回答的重要科學問題。
在此次研究中,團隊以中國番茄黃曲葉病毒及其伴隨衛星DNA作為研究對象,發現中國黃曲葉病毒單獨侵染不會引起植物發病,只有和衛星DNA共同侵染才導致植物發病。沉默本氏煙中的DNA糖基化酶能夠顯著抑制病毒和衛星DNA的侵染,說明中國黃曲葉病毒的致病性依賴于DNA主動去甲基化。
長久以來,DNA主動去甲基化被認為是調控植物內源基因表達的重要機制,該研究首次揭示DNA主動去甲基化可以靶向病毒基因組。研究得到了國家自然科學基金委重點項目的資助。