一種病毒誘導的RNA沉默在植物細胞間轉運機制的研究

《一種病毒誘導的RNA沉默在植物細胞間轉運機制的研究》是依託杭州師範大學，由洪益國擔任項目負責人的面上項目。

基本介紹

• 中文名：一種病毒誘導的RNA沉默在植物細胞間轉運機制的研究
• 項目類別：面上項目
• 項目負責人：洪益國
• 依託單位：杭州師範大學

項目摘要

RNA沉默是當今植物、真菌、動物及人類生物學和生物醫學跨學科、跨領域的熱門研究課題。不斷深入的研究揭示了細胞內RNA沉默分子遺傳途徑，闡明了RNA沉默介導的基因表達調控和表觀遺傳學機制在生長、發育、生殖、抗病、抗逆等生命基本過程的重要生物學意義。但是對直接參與控制RNA沉默信號轉運以及RNA沉默在細胞間和長距離運輸的遺傳學基礎的研究報導甚少。本項目重點研究病毒誘導的RNA沉默在植物細胞間的轉運，將利用TCV-GFPΔCP和GFP轉基因16c菸草系這個獨特RNA沉默實驗系統，探究在細胞間運輸的沉默信號的化學本質，揭示直接參與控制細胞間RNA沉默的植物功能基因，具有重大的理論意義；同時也將對利用RNA沉默作為生物工程手段來更有效地控制生長、發育、生殖、抗病和抗逆，尤其對於影響植物、動物和人類健康的病毒疾病的防治將提供新穎的研究思路，因而在農作物抗病和生物醫學上具有重要的實際套用價值。

結題摘要

RNA 沉默是當今植物、真菌、動物及人類生物學和生物醫學跨學科、跨領域的 熱門研究課題。不斷深入的研究揭示了細胞內 RNA 沉默分子遺傳途徑，闡明了 RNA 沉默介導的基因表達調控和表觀遺傳學機制在生長、發育、生殖、抗病、抗逆等生命基本過程的重要生物學意義。但是對直接參與控制 RNA 沉默信號轉運以及 RNA 沉默在細胞間和長距離運輸的遺傳學及分子基礎的研究報導有限，且相關報導互相矛盾、具有爭議。本項目通過轉基因RNAi、GFP標記、遺傳雜交、植物嫁接、病毒侵染、sRNA深度測序、northern blot及生物信息分析，我們發現了（1）22nt siRNA 與細胞間RNA沉默相關，21nt及24nt siRNA與細胞間RNA沉默沒有關聯。我們還發現22nt siRNA也與系統RNA沉默的傳遞有正相關關係，21nt及24nt siRNA與系統RNA沉默的傳遞無關；因此我們的研究揭示了細胞間及長距離沉默信號的化學本質；（2）不同的細胞骨架/SCMP（植物肌球蛋白）基因對TCV-GFPΔCP誘導細胞間RNA沉默有不同的影響；（3）不同的DCL對細胞間RNA沉默及系統RNA沉默遺傳作用明顯不同。DCL2在TCV-GFPΔCP介導的細胞間RNA沉默過程中至關重要，但DCL4抑制TCV-GFPΔCP介導的細胞間RNA沉默；DCL1和DCL3不影響TCV-GFPΔCP介導的細胞間RNA沉默。同時我們還發現DCL2正調控系統RNA沉默，尤其對長距離RNA沉默信號的接受具有至關重要的作用；但DCL4及DCL3對RNA沉默的長距離傳遞具有負調控作用。且DCL4和DCL3都能負調控DCL2基因的表達；DCL1對RNA沉默的長距離傳遞沒有明顯作用，因此我們揭示了直接參與控制細胞間 RNA 沉默的植物功能基因。這些發現具有重大的理論意義；同時也將對利用 RNA 沉默作為生物工程手段來更有效地控制生長、發育、生殖、抗 病和抗逆，尤其對於影響植物、動物和人類健康的病毒疾病的防治將提供新穎的研究思路，因而在農作物抗病和生物醫學上具有重要的實際套用價值。