一种病原体长链RNA进入水稻后“劫持”水稻微小RNA,助其致病

作者: aeks | 发布时间: 2026-05-21 02:05 | 更新时间: 2026-05-21 02:05

学科分类: 作物学 农业 植物保护 生物工程

本文报道了一种全新的病原-宿主互作机制,突破了以往主要关注蛋白质效应子的认知框架。研究发现,水稻致病真菌稻瘟病菌(Magnaporthe oryzae)能产生一种名为lnc117761的长链非编码RNA。这种RNA并非在真菌体内起作用,而是被主动分泌并转运进水稻细胞。一旦进入水稻细胞,lnc117761便通过碱基互补配对,精准地结合并‘吸附’水稻自身产生的一种小分子RNA——miR5827。miR5827原本是水稻的‘免疫卫士’,它的正常功能是抑制一个名为PKR1的基因。而PKR1恰恰是一个‘免疫刹车’蛋白,其表达会削弱水稻的抗病能力。因此,当miR5827被lnc117761牢牢抓住后,它就无法再抑制PKR1,导致PKR1大量表达,最终使水稻的免疫系统被关闭,为稻瘟病菌的侵染大开绿灯。

研究团队通过一系列严谨实验验证了这一机制:首先,敲除稻瘟病菌的lnc117761基因后,真菌几乎完全丧失致病力;其次,在水稻中人为过量表达该lncRNA,水稻就会变得异常感病;反之,如果敲除水稻的miR5827或过量表达PKR1,水稻也会更易感病,而过量表达miR5827则能显著增强抗病性。更重要的是,研究人员证实这种lncRNA是通过真菌释放的‘外泌体’(一种微小囊泡)运送到水稻细胞内的,并且在感染部位及周边未被真菌直接侵染的水稻细胞中都能检测到,说明其影响范围广泛。

进一步的研究显示,这个由miR5827和lnc117761共同构成的‘RNA识别位点’并非稻瘟病菌独有,它在多种微生物和植物(如水稻、大麦、小麦、马铃薯等)的基因组中都高度保守,很可能源自一个古老的遗传序列。研究者在另一种重要水稻病害——纹枯病的病原菌立枯丝核菌(Rhizoctonia solani)以及小麦赤霉病病原菌禾谷镰刀菌(Fusarium graminearum)中,也发现了功能相似的RNA元件。最令人振奋的应用前景是:研究人员成功合成了与水稻miR5827结构相似的小麦版本(TamiR5827),并将其喷洒在小麦上,结果能显著提高小麦对赤霉病的抵抗力。这表明,基于这一机制开发的RNA类生物农药,有望成为未来绿色防控作物重大病害的一把‘新钥匙’。

DOI: 10.1038/s41586-026-10572-x

标签: RNA互作 microRNA 作物抗病 稻瘟病 长链非编码RNA