混合病毒感染揭示了植物抗病毒防御中的多种RNA沉默策略

《BMC Genomics》：Mixed viral infections uncover multifaceted RNA silencing strategies in plant antiviral defense

　　

摘要

背景

Alphanecrovirus tessellati和Alphanecrovirus oleae是亲缘关系密切的阿尔法神经病毒，它们的基因组同源性超过74%，在自然条件下常常共同感染植物。尽管这两种病毒经常共存，但单一感染与混合感染在分子层面的差异，尤其是对宿主RNA沉默反应的影响，目前仍不完全清楚。本研究探讨了Nicotiana benthamiana在分别被这两种病毒单独感染或同时感染时的抗病毒防御反应，重点研究了症状发展、病毒积累情况、Dicer-like（DCL）基因的表达以及病毒产生的小干扰RNA（vsiRNA）特征。

结果

单一感染会导致不同的疾病表现：A. oleae会引发严重的系统性坏死且病毒积累量很高，而A. tessellati则会导致症状较轻的短暂感染。在混合感染情况下，A. tessellati的积累量显著增加，且与更严重的疾病症状相关，这说明两种病毒之间的相互作用改变了感染动态，有利于A. tessellati的积累。相比之下，尽管疾病症状仍然存在，A. oleae在混合感染中的相对基因组RNA积累量有所下降。基因表达分析显示，在混合感染期间DCL4和DCL2的表达持续上升，这表明它们在共同感染条件下参与了抗病毒RNA沉默过程。小RNA分析则显示，vsiRNA的积累模式因感染类型而异。值得注意的是，混合感染会导致A. oleae的主要vsiRNA大小类别发生变化，同时vsiRNA的基因组靶标也从单一感染时的RdRp基因转变为混合感染时的抑制因子相关p6基因，这表明宿主的沉默反应发生了重编程。

结论

我们的研究结果表明，亲缘关系相近的病毒会根据感染环境的不同，以不同方式调节宿主的RNA沉默反应。这些发现体现了病毒共同感染时抗病毒RNA沉默机制的灵活性，同时也为理解混合感染如何在分子层面改变宿主与病毒的相互作用提供了新的见解。