David Baulcombe綜述RNA沉默在植物抗病毒和非病毒免疫的作用機制

2022年6月20日，

Nature reviews molecular cell biology

（IF=94。4 2021年）雜誌線上發表了來自

英國劍橋大學David C. Baulcombe教授

為通訊作者題為“Roles of RNA silencing in viral and non-viral plant immunity and in the crosstalk between disease resistance systems”的綜述文章。該綜述全面綜述了

RNA 沉默在植物

抗病毒最新發現，包括 RNA 透過胞間連絲的移動以及植物自身和病毒 RNA 之間的分化。同時還討論了 RNA 沉默在植物對非病毒病原體的免疫中的新興作用。這種免疫是透過 RNA 在囊泡中或作為細胞外核蛋白進出受感染植物細胞的跨界運動介導的，並且與抗病毒免疫一樣，受到病原體基因組中編碼的沉默抑制因子的影響。

該綜述首先討論了關於 RNA 沉默作為抗病毒防禦功能的突出問題，包括“非自身”病毒和“自身”宿主 RNA 之間的區別。其他與病毒防禦相關的問題包括 sRNA 在受感染植物中的移動以及病毒衍生的 sRNA 可能靶向宿主 RNA。然後，討論了細胞病原體背景下的 RNA 沉默，重點是宿主衍生和細胞病原體衍生 sRNA 的雙向運輸，以及跨界 RNA 轉運的可能機制，包括其在毒力中的作用和防禦。最後，討論了 RNA 沉默在免疫調節中的作用，以及這種調節如何受到感染的干擾。

RNA 沉默在植物防禦病毒和細胞害蟲和病原體方面顯然很重要。它的抗病毒作用是適應性的，就像哺乳動物中的抗體和 T 細胞適應不同的病原體一樣：病毒沉默的特異性因病毒而異。然而，在防禦細胞病原體時，免疫特異性是由宿主編碼的抑制病原體毒力因子的 RNA 決定的——它是先天免疫。

與其他防禦層隔離考慮的各種沉默途徑和病原體編碼的抑制蛋白符合共同進化的軍備競賽框架，如果宿主能夠抑制病原體或中和，則宿主的適應性會增加它的毒力。相應地，病原體的適應性取決於其抵抗宿主免疫系統的能力。然而，當人們考慮 RNA 沉默途徑與植物免疫系統其他成分的聯絡時，就會出現更復雜的情況。RNA沉默，或者實際上任何其他防禦系統，都不是獨立運作的，而是與相互增強或相互抵消的因素形成相互作用網路。這些網路允許對宿主進行選擇，以權衡抗病性的成本和收益。

未來的研究方向可能包括最佳化轉基因以提供針對各種害蟲和病原體的保護性 sRNA，並使用 CRISPR-Cas 在植物中編輯內源性 sRNA 基因座，以便它們產生抗菌 sRNA。植物防禦基因中的跨界 sRNA 靶序列也可以透過 CRISPR-Cas 進行修飾，這樣它們就不會在受感染的植物中沉默，並且可以刪除 NLR 的 miRNA 調節因子以增強基礎抗性。