PLOS Pathog：”****“学者获RNAi技术应用新进展

　　

　棉花是关乎国计民生的重要战略物资。棉花黄萎病是棉花最严重的病害，由于没有有效的防治措施，是目前棉花产业可持续发展的重大限制因素。中国科学院微生物研究所植物“****”、“国家杰出青年基金”获得者郭惠珊所领导的研究组，在中科院战略性先导（B类）和农业部转基因重大专项以及研究所科学研究基金的资助下，通过八年的努力，成功利用RNAi技术在防治棉花黄萎病方面取得了一系列突破性的研究进展。相关研究成果的科技转化，对于棉花黄萎病的防治以及棉花产业的安全都将产生重大而深远的影响。

　　RNAi是现代基因调控的重大发现，该项研究在2002年就获评年度十大重要科技进展。2006年其发现者安德鲁·法尔和克雷格·梅洛共同获得了诺贝尔生理学或医学奖。RNAi是双链RNA产生小RNA，可以对同源靶标RNA进行切割或抑制其转译的过程。研究人员通过深入研究大丽轮枝菌侵染结构和致病机理，发现大丽轮枝菌产生特殊的侵染结构——附着枝，附着枝进而形成穿刺钉，刺穿根表皮细胞壁，最终实现根维管组织的定殖。这篇文章于7月27日发表在PLOS Pathogens上。

　　随后，科研人员成功利用寄主诱导RNAi（HIGS）技术在早熟陆地棉中实现了抗黄萎病的种质创新，新品系经过实验室和国家西北内陆棉区抗病性鉴定中心的鉴定，抗黄萎病性相对于对照品种提高了22.25%。研究论文发表于国际期刊《分子植物》（Molecular Plants, Zhang et al., 2016），这是国际上首次为HIGS在植物防控真菌病害的运用中提供了重要的理论依据和技术支撑。该技术在棉花抗黄萎病上的突破将大幅度推动陆地棉抗黄萎病的种质创新。

　　研究人员最近还发现大丽轮枝菌侵染棉花诱导积累一类植物内源小RNA（miRNAs），这些miRNAs能够转运到病菌细胞中，降解病菌的致病基因，研究论文于9月26日在线发表于国际期刊《自然-植物》（Nature Plants, Zhang et al., 2016 26-Sep-2016 online）。该项研究在国际上首次证明了植物-真菌跨界小RNA诱导病原靶基因沉默的抗病新途径。这一自然抗病新途径的发现，为HIGS技术在棉花抗黄萎病的有效应用提供了重要的理论支持，也将引领宿主-病原菌互作领域的研究进入新的层面。

　　除了在学术领域开创了新的局面以外，这一系列研究成果也为棉花黄萎病的可持续防控提供了重要的理论和技术支撑，使得抗黄萎病棉花品种培育跨出了具有里程碑意义的一大步。为后续解决不同生理型黄萎病菌的抗性问题，使其具有广泛的区域适应性提供了可能。同时，该成果对于土传病害的防控具有重要的借鉴价值。

原文摘要：

Cotton plants export microRNAs to inhibit virulence gene expression in a fungal pathogen

Plant pathogenic fungi represent the largest group of disease-causing agents on crop plants, and are a constant and major threat to agriculture worldwide. Recent studies have shown that engineered production of RNA interference (RNAi)-inducing dsRNA in host plants can trigger specific fungal gene silencing and confer resistance to fungal pathogens1,​2,​3,​4,​5,​6,​7. Although these findings illustrate efficient uptake of host RNAi triggers by pathogenic fungi, it is unknown whether or not such an uptake mechanism has been evolved for a natural biological function in fungus–host interactions. Here, we show that in response to infection with Verticillium dahliae (a vascular fungal pathogen responsible for devastating wilt diseases in many crops) cotton plants increase production of microRNA 166 (miR166) and miR159 and export both to the fungal hyphae for specific silencing. We found that two V. dahliae genes encoding a Ca2+-dependent cysteine protease (Clp-1) and an isotrichodermin C-15 hydroxylase (HiC-15), and targeted by miR166 and miR159, respectively, are both essential for fungal virulence. Notably, V. dahliae strains expressing either Clp-1 or HiC-15 rendered resistant to the respective miRNA exhibited drastically enhanced virulence in cotton plants. Together, our findings identify a novel defence strategy of host plants by exporting specific miRNAs to induce cross-kingdom gene silencing in pathogenic fungi and confer disease resistance.