玉米褪绿斑驳病毒（maize chlorotic mottle virus, MCMV）是玉米上最具破坏性的病原之一，其通常与马铃薯Y病毒科（Potyviridae）的一种成员复合侵染引起玉米致死性坏死病（Maize Lethal Necrosis, MLN），造成严重的产量损失，甚至绝收。由于目前仅鉴定到少数几个玉米品种对MCMV具有耐病性，且耐病的分子机制尚不清楚，亟需鉴定新的抗病毒因子。微小RNA（microRNA, miRNA）是一类21~26 nt的小RNA，具有调控生长发育、抵抗生物胁迫的作用。
近日，中国农业大学植物保护学院周涛教授团队在Plant Physiology在线发表了题为“Maize miR167-ARF3/30-PAO1 module-regulated H2O2 production confers resistance to maize chlorotic mottle virus”的研究论文。该研究在玉米上鉴定到首个抗MCMV的microRNA（Zma-miR167），并揭示了玉米miR167-ARF3/30-PAO1信号通路发挥抗MCMV功能，为培育抗MCMV玉米材料提供了重要参考。
作者首先利用稳定过表达Zma-miR167转基因玉米植株并使用ZMBJ-CMV-2bN81-STTM载体沉默Zma-miR167，发现了Zma-miR167表达量正调控玉米对MCMV抗性。检测发现抗MCMV的玉米自交系积累了较高水平的Zma-miR167，说明Zma-miR167的表达水平可以作为筛选MCMV抗性植株的指标。为了探寻Zma-miR167的抗病毒机制，通过降解组测序、RLM-RACE及体内瞬时降解实验证实了生长素响应因子ZmARF3和ZmARF30是Zma-miR167的靶基因，且负调控对MCMV的抗性。为了寻找ZmARF3/30下游直接调控的抗病毒因子，结合RNA-seq、DAP-qPCR及EMSA实验，发现ZmARF3/30直接调控玉米多胺氧化酶的转录。瞬时敲低ZmPAO1以及抑制其酶活均抑制MCMV侵染。此外，为阐明MCMV仍能在高水平表达miR167的玉米系具有一定复制水平的原因，发现MCMV编码的p31蛋白通过与ZmPAO1直接互作增强ZmPAO1的酶活性，从而干扰miR167介导的抗性，促进复制和侵染。
综上，本研究揭示了玉米Zma-miR167-ZmARF3/30模块通过调控ZmPAO1的表达来抵御MCMV的侵染，而MCMV通过其编码的p31蛋白来反防御Zma-miR167介导的抗性，促进其自身的侵染。本研究的发现可为玉米MCMV抗性选育提供重要依据，并可用于MLN抗性玉米品种选育。
中国农业大学植物保护学院植物病毒研究室已毕业博士生刘学东为第一作者，周涛教授为通讯作者，植物病毒研究室成员博士生刘思佳、陈曦以及范在丰教授参与了该工作。本工作是与中国农业大学农学院倪忠福教授、山东农业大学李向东教授、云南农业大学何月秋教授以及国际玉米小麦改良中心Boddupalli M. Prasanna研究员多方合作的成果。本研究得到了国家自然基金项目、农业农村部和财政部项目、华北作物改良与调控国家重点实验室开放课题、山东省现代农业产业技术体系的资助。
参考文献：
1. Liu X, Liu S, Wang R, Chen X, Fan Z, Wu B, Zhou T (2019) Analyses of miRNA functions in maize using a newly developed ZMBJ-CMV-2bN81-STTM Vector. Front Plant Sci 10: 1277.
2. Redinbaugh MG, Stewart LR (2018) Maize Lethal Necrosis: An emerging, synergistic viral disease. Ann Rev Virol 5: 301-322.
论文链接：
https://doi.org/10.1093/plphys/kiac099
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