Science Advances | 北京大学李毅团队揭示微量营养元素铜调节水稻广谱抗病毒的机制！

水稻是世界上一半以上人口的主要粮食供应。水稻生产受到许多因素的限制，包括病毒性病原体，它们造成了大量的产量和质量损失，对全球粮食安全构成了持续的威胁。通过联合宿主的抗病毒防御机制来培育抗病毒的水稻栽培品种也许是应对这一挑战的最有效和最环保的措施。然而，人们对病毒-宿主相互作用的了解有限，阻碍了这一努力。水稻条纹病毒（RSV；基因组由四条负链RNA组成，命名为RNA1-4）是一种高破坏性的病原体，属于Phenuiviridae家族中的Tenuivirus属，由灰飞虱（Laodelphax striatellus）以繁殖方式传播，因为即使是携带病毒的雌性成虫的后代也能将病毒传播给水稻幼苗。铜是植物生长和发育的一个重要调节因子。然而，铜对病毒入侵的反应机制尚不清楚。

2022年7月1日，国际权威学术期刊Science Advances发表了北京大学李毅团队的最新相关研究成果，题为The key micronutrient copper orchestrates broad-spectrum virus resistance in rice的研究论文。

先前的研究表明，SPL9介导的miR528的转录激活为已建立的ARGONAUTE（AGO18）-miR528-L-抗坏血酸氧化酶（AO）抗病毒防御增加了一个以前未识别的调节层。在这篇文章中，科研人员报告说，水稻通过诱导铜转运蛋白基因，包括HMA5和COPT，促进铜在苗中的积累，以对抗病毒感染。铜通过抑制SPL9的蛋白水平来抑制miR528的转录激活，从而减轻miR528介导的AO转录本的裂解，加强抗病毒反应。由于SPL9介导的miR528转录增加，HMA5、COPT1和COPT5的功能缺失突变导致铜积累和植物病毒抗性明显下降。当SPL9在hma5突变体背景下发生突变时，病毒易感性的增长得到了缓解。科研人员的研究阐明了铜平衡和SPL9-miR528-AO抗病毒途径的分子机制和调节网络。

图1. 铜调节水稻的抗病毒免疫反应，病毒感染改变铜在水稻中的位置

图2. 铜调节SPL9-miR528-AO途径

图3. 铜通过SPL9调控水稻抗病毒免疫反应

图4. 外源性施用铜可以增强水稻对病毒感染的抵抗力

图5. COPT家族成员对病毒感染和Cu积累的反应

图6. 铜转运蛋白对病毒感染发挥了不同的调节作用

图7. RSV感染期间铜通过SPL9-miR528-AO途径参与抗病毒防御的模型