《Nature》水稻抗病毒防御机制新发现：RBR 型 E3 连接酶开启抗病毒免疫反应

　　为探究植物宿主识别病毒感染并启动抗病毒防御的分子机制，研究人员以水稻为对象，发现 OsRBRL 感知病毒 CP，降解 NINJA3 激活 JA 信号通路，为抗病育种提供理论基础。

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《水稻对病毒感染的感知及抗病毒防御的启动》这一研究发表于《Nature》。在农业生产中，水稻作为全球约一半人口的主食，其产量却深受昆虫传播的病毒病害威胁，如水稻条纹病毒（RSV）引发的水稻条纹病 。尽管植物对抗病毒病原体的免疫机制已有不少研究，但植物宿主在疾病发生时识别病毒感染并启动抗病毒防御的分子机制仍不明确。

为了深入了解这一关键机制，来自北京大学、福建农林大学等多所国内科研机构的研究人员开展了相关研究。他们发现，水稻通过 RING1–IBR–RING2 型泛素连接酶（RBRL）感知病毒的外壳蛋白（CP），这一发现为理解水稻抗病毒防御机制打开了新的大门。

研究人员在实验过程中运用了多种关键技术方法。通过免疫沉淀 - 质谱（IP - MS）、共免疫沉淀（co - IP）、荧光素酶互补成像（LCI）等技术确定蛋白质之间的相互作用；利用基因编辑技术（CRISPR - Cas9）构建相关突变体和过表达植株，以研究基因功能；借助转录组测序（RNA - seq）和比较转录组分析，全面了解基因表达变化情况。

研究结果如下：

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1. OsRBRL 感知 RSV 感染：研究人员分析了 RSV CP 在感染水稻中的亚细胞定位，发现其部分定位于细胞核，暗示它可能作为病毒感知的信号因子。通过 IP - MS 等实验，确定了与 CP 相互作用的 OsRBRL。进一步研究表明，CP 与 OsRBRL 存在强结合亲和力，且 RSV 感染和 CP 过表达会诱导 OsRBRL 的表达 。

2. OsRBRL 启动 JA 信号通路：获得 rbrl 敲除突变体和 RBRL 过表达水稻株系后，研究发现，与野生型相比，rbrl 突变体中参与茉莉酸（JA）生物合成和信号传导的基因转录水平下调，JA 含量降低；而 RBRL 过表达植株则相反。这表明 OsRBRL 对 JA 生物合成和信号传导起正向调节作用 。

3. RBRL 参与抗病毒防御：通过对携带 RSV 的褐飞虱感染不同水稻株系的实验，发现 rbrl 突变体感染后矮化更明显，病毒积累增加；RBRL 过表达植株症状则较轻，病毒积累减少。这说明 OsRBRL 在水稻抗病毒防御中发挥重要作用，它能够连接 RSV CP 和 JA 信号耦合的抗病毒 RNA 干扰（RNAi）通路 。

4. CP 增强 OsRBRL 的 E3 连接酶活性：实验证实 OsRBRL 具有 E3 连接酶活性，CP 与 OsRBRL 的相互作用能激活其活性，但 CP 并非其底物。这表明 CP - RBRL 相互作用可能通过促进其他底物的降解来触发下游抗病毒防御 。

5. OsRBRL 靶向 NINJA3 进行降解：研究人员通过 IP - MS 等实验确定了 OsNINJA3 是 OsRBRL 的潜在底物。多种实验表明，RSV 感染后，CP 激活 OsRBRL 的 E3 连接酶活性，介导 OsNINJA3 的泛素化和降解，从而诱导 JA 信号传导 。

6. NINJA3 抑制抗病毒 JA 信号：敲除 OsNINJA3 的水稻突变体对 RSV 感染症状较轻，病毒 RNA 和 CP 积累较少；而过表达 OsNINJA3 则加重感染症状。这说明 OsNINJA3 负向调节 JA 信号，抑制水稻抗病毒防御 。

7. RBRL 介导广谱抗性：研究发现水稻矮缩病毒（RDV）的外壳蛋白 P2 和 P9 也能与 RBRL 相互作用，且 RBRL - OE 水稻株系对 RDV 感染的抗性增强。这表明 RBRL 在增强水稻对多种病毒的广谱抗病毒防御中起关键作用 。

研究结论表明，水稻通过 RBRL 感知病毒 CP，降解 NINJA3，激活 JA 信号通路，最终增强宿主抗病毒防御。该研究揭示了植物宿主感知病毒感染并启动抗病毒防御的基本机制，为深入理解病毒 - 宿主相互作用提供了新视角，也为后续水稻抗病育种奠定了重要理论基础，有助于开发更有效的抗病毒策略，保障水稻产量和粮食安全。

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