全球首发：病毒定向靶点防控小麦赤霉病新方法

日期:08-22-2023

世界农化网中文网报道： 赤霉病（Fusarium head blight，FHB）是主要由禾谷镰孢菌复合种（Fusarium graminearum complex）引起的世界性小麦病害，近年来已成为威胁我国小麦安全生产的最重要病害之一。该病大流行不仅造成小麦大面积减产，受赤霉病菌感染的籽粒还会积累真菌毒素，严重威胁食品安全和人体健康。化学防治仍是当前赤霉病防控的重要措施，但过分依赖化学防治导致病菌对杀菌剂产生了抗药性；此外，由于缺乏高抗赤霉病的小麦品种，当前小麦赤霉病在我国仍将保持高位发生态势。随着目前农药减量增效工作的不断推进，新的小麦赤霉病防治方法的发掘与探索显得尤其重要。

近日，中国农业科学院植物保护研究所郭立华团队在Advanced Science上在线发表题为″A mycovirus VIGS vector confers hypovirulence to a plant pathogenic fungus to control wheat FHB″的研究论文。该研究构建了第一个真菌病毒诱导的基因沉默系统，通过靶向赤霉菌致病或毒素合成相关基因获得弱毒菌株，可以高效防控小麦赤霉病。

禾谷镰孢菌三组分类双生病毒（Fusarium graminearum gemytripvirus 1，FgGMTV1）是本团队发现的第一个真菌多组分DNA病毒，也是目前类双生病毒科唯一的多组分病毒。病毒FgGMTV1可以两种形式存在：AB（DNA-A和DNA-B）和ABC（DNA-A，DNA-B和DNA-C）。AB病毒可以显著抑制寄主真菌的生长、孢子产量和致病力，但是病毒不稳定且不会通过分生孢子垂直传播；ABC病毒不影响寄主真菌的表型和致病力，病毒稳定且可以通过分生孢子传播。DNA-C组分是病毒隐性侵染的关键组分。

本研究基于FgGMTV1三组分串联的侵染性克隆，通过系列缺失DNA-C组分编码蛋白p26的序列，筛选获得稳定侵染且不影响寄主表型的突变体p26-D4，证实可容纳75-150 bp外源基因片段的插入，并高效沉默寄主过表达的GFP基因，成功构建了FgGMTV1诱导的基因沉默载体。利用病毒载体p26-D4靶向沉默禾谷镰孢菌致病或毒素合成的相关基因（Tri1,Tri5, Tri10, Tri101, FgP1, FgPP1, FgSTE12和FgCYP51C），共获得八株弱毒菌株。进一步证实，预喷施弱毒菌株可以有效降低强毒菌株PH-1在小麦穗的扩展和毒素积累水平，防效达76%以上；而且证实田间真菌病毒可以从弱毒菌株高效传播到强毒菌株中，靶向沉默强毒菌株的关键基因，从而有效防控小麦赤霉病。综上所述，该研究建立了首个真菌病毒诱导的基因沉默系统，可以定向设计寄主真菌的靶点基因，获得相应的弱毒菌株，通过真菌病毒的传播，有效防控病原真菌病害。这项研究成果为真菌病害的防控提供了一种新策略、新技术和新资源。

该研究在中国农业科学院植物保护研究所完成，郭立华研究员为论文通讯作者，博士生张理航和王双超副研究员为该论文的共同第一作者，已毕业的阮少键硕士，博士生Clement Nzabanita和王燕飞也参与了相关工作。该研究得到国家自然科学基金（32270178）和国家重点研发计划（2022YFD1401100）的资助。

原文链接：https://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1002/advs.202302606

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