JIA 9月优先上线文章（二）

文摘 2024-09-04 16:51 北京

Journal of Integrative Agriculture

（《农业科学学报》(英文)，JIA）

9月优先上线文章（二）

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A rescued virus from the infectious clone of a PRRSV NADC34-like strain exhibits high pathogenicity for nursery pigs

类NADC34 PRRSV毒株感染性克隆的拯救及其对仔猪具有高致病性

Zhenbang Zhu, Zhengqin Ye, Wenqiang Wang, Yanhua Li, Zhe Sun, Xiuling Yu, Kegong Tian, Xiangdong Li

猪繁殖与呼吸综合征病毒类NADC34毒株在我国的流行传播范围不断扩大，并在局部地区成为优势毒株。目前商品化疫苗不能对类NADC34毒株提供完全交叉保护，这给养猪业造成巨大的经济损失。临床病例中常见类NADC34 PRRSV毒株与其他PRRSV毒株的混合感染，这也给从临床样本中分离类NADC34 PRRSV毒株并鉴定其生物学特性和致病力带来了干扰与挑战。本研究基于前期分离到的未发生重组的类NADC34 PRRSV毒株JS2021NADC34，利用反向遗传技术拯救出病毒，并研究其在猪肺泡巨噬细胞（PAMs）上的复制能力及对仔猪的致病力。首先，根据JS2021NADC34 PRRSV毒株基因组序列设计特异性引物，将全长cDNA分成四段进行PCR扩增，通过同源重组的方法构建JS2021NADC34感染性克隆并拯救出病毒rNADC34。获得的拯救病毒在PAMs增殖良好，能够产生明显CPE效应，免疫荧光和免疫印迹试验都在PAMs上检测到了病毒的复制，其病毒拷贝数和病毒滴度与母本毒株相当。在致病性方面，本研究将15只仔猪分成三组，分别是空白组、NADC34攻毒组和rNADC34攻毒组。PRRSV rNADC34毒株感染仔猪后，仔猪表现出体温升高和体重下降，该指标与母本病毒攻毒组一致。而rNADC34攻毒后仔猪的存活率比母本病毒感染仔猪的存活率低。组织病理学结果显示，rNADC34毒株感染引起弥漫性间质性肺炎，肺脏、淋巴结、扁桃体中有出血以及大量中性粒细胞和淋巴细胞的浸润。免疫组化结果显示在rNADC34毒株感染组的肺脏、淋巴结和扁桃体中均检测到PRRSV病毒蛋白。此外，rNADC34感染仔猪产生PRRSV特异性抗体和病毒血症趋势与母本毒株的感染相似。这些数据表明，拯救出的rNADC34毒株具有较强的毒力，并对仔猪具有高致病性。本研究为PRRSV类NADC34毒株的生物学特性、分子致病机制、毒力基因等研究提供基础平台，也并为疫苗的研发和PRRSV防控提供理论依据。

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Zhenbang Zhu, Zhengqin Ye, Wenqiang Wang, Yanhua Li, Zhe Sun, Xiuling Yu, Kegong Tian, Xiangdong Li. 2024. A rescued virus from the infectious clone of a PRRSV NADC34-like strain exhibits high pathogenicity for nursery pigs. Journal of Integrative Agriculture, Doi:10.1016/j.jia.2024.08.015

PEX5-mediated modulation of apoptotic pathways in response to Newcastle disease virus infection
过氧化物酶体穿梭蛋白PEX5调控新城疫病毒诱导的细胞凋亡

Hui Jiang, Yanfeng Liu, Ying Liao, Xusheng Qiu, Lei Tan, Cuiping Song, Chan Ding, Yingjie Sun

新城疫病毒（Newcastle disease virus，NDV）是一种具有高致病性和高度传染性的病毒，同时也是一种能够在肿瘤细胞中选择性复制的溶瘤病毒。NDV在禽类和肿瘤细胞中具有高复制效率，能够引发多种细胞死亡方式，包括铁死亡、坏死、细胞凋亡和自噬性细胞死亡。其中，细胞凋亡作为一种重要的程序性细胞死亡方式，其在NDV感染过程中的研究最为深入。细胞器在调控和执行细胞凋亡过程中发挥着至关重要的作用。然而，关于过氧化物酶体这种重要的细胞器在病毒诱导的细胞凋亡中的作用尚未完全明确。本研究的目的是探讨NDV感染过程中，过氧化物酶体在细胞凋亡调控中的具体作用机制，特别是过氧化物酶体生物合成相关基因在NDV感染后的表达变化，以及这种变化对细胞凋亡的影响。研究结果表明，NDV感染显著下调了细胞内多个过氧化物酶体生物合成相关基因的mRNA水平，其中PEX5基因的下调最为显著，且其蛋白水平也明显降低。在PEX5敲除细胞系中，NDV诱导的细胞凋亡显著增加，而在稳定表达PEX5的细胞系中，NDV诱导的细胞凋亡显著减少。这表明PEX5在调控NDV诱导的细胞凋亡中发挥了重要的保护作用。进一步的研究发现，PEX5通过调节抗凋亡蛋白Bcl-2的表达来抑制NDV诱导的细胞凋亡。本研究首次揭示了NDV通过下调过氧化物酶体穿梭蛋白PEX5来调节NDV诱导的细胞凋亡。这一发现揭示了过氧化物酶体在调控病毒诱导的细胞凋亡过程中的潜在作用，为进一步理解NDV的致病机制和细胞凋亡的调控机制提供了新的视角。

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Hui Jiang, Yanfeng Liu, Ying Liao, Xusheng Qiu, Lei Tan, Cuiping Song, Chan Ding, Yingjie Sun. 2024. PEX5-mediated modulation of apoptotic pathways in response to Newcastle disease virus infection. Journal of Integrative Agriculture, Doi:10.1016/j.jia.2024.08.016

Amino acid substitutions in succinate dehydrogenase complex conferring resistance to the SDHI fungicide pydiflumetofen in Cochlibolus heterostrophus causing southern corn leaf blight
琥珀酸脱氢酶复合物的氨基酸位点突变介导玉米小斑病菌对SDHI类杀菌剂氟唑菌酰羟胺的抗药性机制研究

Jiazhi Sun, Bingyun Yang, Lingmin Xia, Rui Yang, Chaoyang Ding, Yang Sun, Xing Chen, Chunyan Gu, Xue Yang, Yu Chen

玉米作为重要的粮、饲、工兼用作物，是重要的战略资源，对我国经济发展具有举足轻重的作用与意义。在实际生产过程中，玉米受多种病虫害的威胁，其中由异旋孢腔菌(Cochlibolus heterostrophus)侵染引起的玉米小斑病严重影响玉米产量与品质，是制约玉米高产与稳产的重要因素之一。氟唑菌酰羟胺作为一种新型的琥珀酸脱氢酶抑制剂类杀菌剂（Succinate dehydrogenase inhibitor, SDHI），已被证实对玉米小斑病具有良好的防效，然而关于玉米小斑病菌对氟唑菌酰羟胺的抗药性机制研究较少。本研究通过室内药剂驯化的方法获得了5株抗氟唑菌酰羟胺的突变体。序列比对分析表明，所有抗药性突变体的琥珀酸脱氢酶ChSdhB/D亚基上发生氨基酸位点突变(ChSdhBH277Y、ChSdhBI279T和ChSdhDH133Y)；根据抗性倍数(Resistance factor, RF)，抗药性突变体可分为2种抗性水平：中抗(4株，10<RF<100)和高抗(1株，RF>100)；生物适合度结果表明，与亲本菌株相比，抗药性突变体在菌丝生长速率、产孢量及菌丝干重均有所降低，而致病性增强，说明玉米小斑病菌对氟唑菌酰羟胺产生抗药性突变后，其生物适合度会有一定程度降低；交互抗性研究结果表明，抗药性突变体对同类药剂三氟吡啶胺存在正交互抗性，与其他种类药剂咪鲜胺、咯菌腈、异菌脲和吡唑醚菌酯之间无交互抗性；采用同源建模及分子对接技术，模拟了抗药性突变体及其亲本菌株ChSdhB/D亚基与氟唑菌酰羟胺的结合模式，并分析了“药-靶”结合能与抗药性之间的关联性，结果表明，ChSdhBH277Y、ChSdhBI279T和ChSdhDH133Y的突变均降低了氟唑菌酰羟胺与ChSdhB/D亚基之间的结合能，分别从-74.07、-74.07、-152.52 kcal/mol降至-3.90、-4.95、-9.93 kcal/mol，说明ChSdhB/D亚基的氨基酸位点突变介导了玉米小斑病菌对氟唑菌酰羟胺抗药性的产生。本研究结果将为SDHI类杀菌剂合理用于玉米小斑病的科学防控及抗药性管控措施的制定提供理论依据，抗药性机制的解析将为SDHI类药剂的改良优化提供参考。

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Jiazhi Sun, Bingyun Yang, Lingmin Xia, Rui Yang, Chaoyang Ding, Yang Sun, Xing Chen, Chunyan Gu, Xue Yang, Yu Chen. 2024. Amino acid substitutions in succinate dehydrogenase complex conferring resistance to the SDHI fungicide pydiflumetofen in Cochlibolus heterostrophus causing southern corn leaf blight. Journal of Integrative Agriculture, Doi:10.1016/j.jia.2024.08.017

A novel effector of Aphelenchoides besseyi, AbPFN3, interacts with multiple host proteins to assist parasitic nematode and maintain infection in rice

水稻干尖线虫效应子AbPFN3通过与多个寄主蛋白的互作促进线虫的侵染与寄生

Xin Huang, Yuankai Chi, Wei Zhao, Wenkun Huang, Deliang Peng, Rende Qi

水稻干尖线虫（Aphelenchoides besseyi）可侵染水稻、大豆、棉花等多种作物，给农业生产造成严重损失。目前水稻干尖线虫效应子的研究较少，该线虫的侵染分子机制仍不明确。研究水稻干尖线虫的致病分子机理，找到致病的关键靶标，对于水稻干尖线虫绿色防控技术的开发具有重要的意义。本研究使用原位杂交、qPCR、Co-IP/MS、BiFC、转基因过表达等技术对水稻干尖线虫分泌的一个关键致病效应子AbPFN3的功能进行了解析。AbPFN3基因全长381 bp，编码氨基酸长度126 aa。序列分析显示，AbPFN3与马铃薯白线虫的GpPFN3的序列相似性最高，为59.52%；AbPFN3具有典型的profilin蛋白结构域，但不具有信号肽和跨膜结构域。通过qPCR证实了AbPFN3在幼虫中高表达，使用原位杂交的方法得出AbPFN3是一个在食道腺特异表达的基因。亚细胞定位显示，AbPFN3被定位于内质网、叶绿体等多个细胞器上。使用Co-IP/MS、pull-down和BiFC等方法探究AbPFN3与寄主蛋白的互作，明确了水稻中与AbPFN3存在互作关系的蛋白有OsAAC1、OsBAP31和OsSAUR50，同时确定了这种互作发生在内质网、细胞质和质膜等多个细胞器中。在拟南芥中稳定表达AbPFN3基因后，植株的表型产生了明显变化，转基因拟南芥的株高显著高于野生型。在基因表达层面，转基因拟南芥中AAC1和BAP31基因的表达量显著上调，相反RGA2和SAUR50的表达量显著下调。综上所述，水稻干尖线虫AbPFN3是一个由食道腺分泌的效应子，与多个寄主蛋白存在互作关系，可能通过影响寄主的细胞发育、防卫反应、能量运输等过程促进水稻干尖线虫的侵染。本研究丰富了对水稻干尖线虫效应子分子互作模式的认识，证实了水稻干尖线虫的效应子可以通过与多个寄主蛋白的互作对寄主的多个生物学过程进行调控，进而促进线虫的侵染和寄生。

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Xin Huang, Yuankai Chi, Wei Zhao, Wenkun Huang, Deliang Peng, Rende Qi. 2024. A novel effector of Aphelenchoides besseyi, AbPFN3, interacts with multiple host proteins to assist parasitic nematode and maintain infection in rice. Journal of Integrative Agriculture, Doi:10.1016/j.jia.2024.08.013

The conserved Xanthomonas effector XopM targets allene oxide synthase OsAOS3 and interferes with jasmonate-mediated defense in rice

效应蛋白XopM靶向丙二烯氧化物合成酶干扰水稻茉莉酸介导的免疫

Ying Li, Linlin Liu, Qi Wang, Yong Wang, Jiali Yan, Moein Khojasteh, Syed MA Shah, Zhengyin Xu, Gongyou Chen

稻黄单胞菌（Xanthomonas oryzae pv. oryzae, Xoo）引起水稻白叶枯病（Bacterial blight, BB)是危害水稻安全生产的全球性重要病害。Xoo利用III型分泌系统（type III secretion system, T3SS）分泌的效应蛋白发挥毒力，造成病害的发生发展和产量损失。XopM是黄单胞菌中保守的T3SS效应物之一，然而，XopM的毒性功能在很大程度上是未知的。在本研究中，我们构建了PH-PthXo1菌株用于评估单一non-TALE的毒力贡献。致病性测定结果表明XopM对水稻的Xoo致病力有显著贡献。为了明确XopM在寄主水稻中的靶标进而阐述其致病机理，我们利用酵母双杂交鉴定到一个茉莉酸生物合成的关键酶丙二烯氧化物合酶（allene oxide synthase, OsAOS3）与XopM相互作用。进一步地，通过免疫共沉淀（co-immunoprecipitation, CoIP）、蛋白下拉实验（Pull-down）、分裂荧光素酶互补（split luciferase complementation, SLC）以及荧光双分子（bimolecular fluorescence complementation, BiFC）互补实验证明了XopM与OsAOS3的相互作用。随后，我们发现Xoo侵染水稻后，OsAOS3及其3个OsAOS同源基因（OsAOS1/2/4）均可被诱导上调表达，且在侵染早期2 h时达到顶峰随后下降至正常水平。此外，利用CRISPR/Cas9技术构建了OsAOS3突变体植株，发现OsAOS3基因敲除突变体在侵染和非侵染Xoo情况下JA积累显著减少，对Xoo和Xoc（X. oryzae pv. oryzicola）抗性显著降低；与野生型水稻日本晴相比，OsAOS3突变体中JA相关的防御基因显著下调，这些结果表明OsAOS3参与JA生物合成且正调控JA介导的水稻免疫。JA含量测定结果表明，携带xopM基因菌株能降低水稻中JA含量以及JA相关抗病基因的转录水平。综上所述，本研究结果揭示了一种新的毒力策略，即XopM通过劫持OsAOS3干扰JA介导的防御，从而导致水稻免疫力的抑制。

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Ying Li, Linlin Liu, Qi Wang, Yong Wang, Jiali Yan, Moein Khojasteh, Syed MA Shah, Zhengyin Xu, Gongyou Chen. 2024. The conserved Xanthomonas effector XopM targets allene oxide synthase OsAOS3 and interferes with jasmonate-mediated defense in rice. Journal of Integrative Agriculture, Doi:10.1016/j.jia.2024.08.018

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