JIA | 湖南大学和湖南省农业科学院刘勇研究团队首次揭示细菌蛋白Rhp-PSP通过核酸内切酶活性抑制植物病毒增殖

文摘   三农   2024-07-02 17:15   北京  

随着人口的增长,对农作物产量的需求增加。植物病毒病是植物“癌症”,目前尚无有效的防治方法。全球范围内,每年因植物病毒导致农作物产量和质量下降,造成巨大损失。光合细菌沼泽红假单胞菌(Rhodopseudomonas palustris)是一种常见于植物叶片表面的生物防治菌,在生态学中被广泛应用。先前该团队鉴定了一种由叶际共生菌沼泽红假单胞菌JSC-3b产生的抗病毒蛋白Rhp-PSP(reactive intermediate deaminase A,RidA家族),该蛋白对病毒进入植物体内后的增殖阶段,且抑制作用与蛋白对病毒核酸的作用有关。研究该类抗病毒蛋白对病毒核酸的作用方式,是阐明其抑制病毒增殖作用和开发以病毒核酸为靶标的新型蛋白质生物农药的基础。

近期,湖南大学研究生院隆平分院和湖南省农业科学院植物保护研究所光合细菌课题组刘勇研究员课题组完成的题为“A bacterial protein Rhp-PSP inhibits plant viral proliferation through endoribonuclease activity的研究在Journal of Integrative Agriculture (《农业科学学报》(英文),JIA) 2024年6期正式发表 

该研究首次报道了Rhp-PSP的抗病毒活性依赖于其核酸内切酶活性。将129位的精氨酸(R)残基转化为丙氨酸(A),其对烟草花叶病毒(TMV)外壳蛋白(CP)RNA的核糖核酸内酶活性丧失,从而降低了Rhp-PSP的抗病毒活性(图1),证实了Rhp-PSP具有功能活性的关键位点在Arg129位置。

图1

进一步的研究表明,突变体Rhp-PSPR129A不能像野生型那样形成同源三聚体,这说明了四级连接对核糖核酸内酶活性的重要性(图5)。

图5

Arg129突变影响了Rhp-PSP中三聚体的形成,导致病毒RNA降解功能丧失。Rhp-PSP在本氏烟草中的过表达显著增强了对TMV和TYLCV的抗性,而Rhp-PSPR129A的表达则没有(图4和图6)。Rhp-PSP增强了植物对不同病毒入侵的抗性,诱导了植物的广谱抗病性。此外,Rhp-PSP喷施在番茄和辣椒叶面上,对TMV具有良好的防治效果(图8)。研究证实了一种调控抗病毒防御的功能蛋白Rhp-PSP,在防治植物病毒病害方面具有潜在的应用价值,对开发蛋白质生物农药新品种和解决植物病害提供了新的途径。

图4

图6

图8

湖南大学研究生院隆平分院湖南省农业科学院植物保护研究所光合细菌课题组刘勇研究员苏品副研究员为该文章的通讯作者,在读博士陈丽洁为该文章第一作者,该研究得到了国家重点研发计划项目(2022YFD1400700)、湖南省重点研发计划项目(2022NK2014)、湖南省自然科学基金项目(2022JJ40234)、湖南省农业科技创新基金项目(2022CX1)和长沙市自然科学基金项目(kq2202338)资助。




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https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S209‍5311924001230
Cite the article:

Lijie Chen, Qianze Peng, Xiaohua Du, Weixing Zhang, Ju’e Cheng, Shu’e Sun, Deyong Zhang, Pin Su, Yong Liu. 2024. A bacterial protein Rhp-PSP inhibits plant viral proliferation through endoribonuclease activity . Journal of Integrative Agriculture, 23(06): 1967-1978.



研究团队简介


湖南大学研究生院隆平分湖南省农业科学院植物保护研究所光合细菌课题组刘勇研究员主要从事植物病理学、作物有害生物绿色防控技术、微生物农药研制与应用等方面研究。团队先后主持和参与国家自然科学基金重点项目、国家科技(攻关)支撑计划、国家公益性行业(农业)科研专项等项目30多项,作为第一完成单位获得省部级以上科技奖励10项,其中国家科技进步奖1项、省科技进步奖9项。获授权发明专利55项、制定地方标准50项,发表研究论文200余篇、其中SCI收录70余篇;出版专著5部;研发农用光合细菌类微生物农药与肥料(菌剂)系列产品15个。


| 图文由湖南大学和湖南省农业科学院刘勇研究团队提供


Journal of Integrative Agriculture (《农业科学学报》(英文), JIA由中华人民共和国农业农村部主管,中国农业科学院与中国农学会主办,中国农业科学院农业信息研究所承办。综合性英文学术期刊,月刊。创刊于2002年,现任主编为中国科学院院士陈化兰。JIA主要栏目有作物科学、园艺、植物保护、动物科学、动物医学、农业生态环境、食品科学、农业经济与管理等。刊稿类型有综述、研究论文、简报以及评述等。全部论文在Elsevier-ScienceDirect (SD) 平台OA出版。最新SCI影响因子4.8,位于SCI-JCR农业综合学科Q1区。中科院分区农林科学1区。2016年以来先后获得中国科协等部委 “提升计划”“登峰计划”“卓越计划”项目支持


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