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少孢节丛孢小RNA研究揭示真菌“变身”重要助力

少孢节丛孢利用三维粘性菌网捕食线虫

少孢节丛孢利用三维粘性菌网捕食线虫

小RNA和RNAi机制在少孢节丛孢生活方式转化过程中发挥作用

小RNA和RNAi机制在少孢节丛孢生活方式转化过程中发挥作用

(神秘的地球uux.cn报道)据EurekAlert!:在生物界中,真菌作为真核生物,自成一门。真菌能够引起植物多种病害,给农林业生产造成巨大的经济损失。真菌还可引起动物和人类的多种疾病。真菌引起的病害难以防治,其中一个重要原因在于真菌感染的机制尚不明确;同时,真菌和感染的宿主同为真核生物,为防治增加了难度。真菌通常营多种生活方式,以此适应各种各样的生存环境。真菌从营腐生生活方式向寄生生活方式的转变,与病原真菌的感染性密切相关。最近有研究发现,在少孢节丛孢转向肉食性生活方式的过程之中,小RNA及其相关调控发挥了重要作用,为揭示真菌生活方式转化的分子机理研究提供了新的视点。

该研究由省部共建云南生物资源保护与利用国家重点实验室张克勤课题组完成,在线发表于《中国科学:生命科学》英文版,题目为“The lifestyle transition of Arthrobotrys oligospora is mediated by microRNA-like RNAs”。

少孢节丛孢是一种典型的捕食线虫真菌。在土壤环境中,少孢节丛孢通常营腐生生活方式。在遭受到线虫诱导的情况下,少孢节丛孢会生成特异化的捕食器官,即三维粘性菌网,捕捉线虫,并随后穿刺线虫体壁,将其消化吸收(图1)。捕食器官的形成,是少孢节丛孢转向肉食性生活方式的显著标志。线虫,特别是植物寄生性线虫,在农林业生产中会造成巨大的经济损失,已经成为最严重的农业病害之一。在自然界中,以少孢节丛孢为代表的捕食线虫真菌,正是线虫的天敌之一,为线虫的自然防控发挥了重要作用。因此,对于少孢节丛孢的“变身”机制研究,具有非常重要的科学意义和生产价值。

该研究团队利用小RNA测序和Northern杂交技术从少孢节丛孢诱导产生捕食器官过程中筛选并验证了7个小RNA。其中,两个小RNA的敲除会对少孢节丛孢的生活方式转化产生显著的抑制效应。RIP分析表明,其中两个小RNA是与QDE-2蛋白(即Ago蛋白)结合在一起发挥作用的。在这些小RNA的潜在靶标基因中,有三个也是与QDE-2蛋白结合在一起的。有趣的是,这些靶标基因包括了qde-2本身,而烟草表达系统中的体外实验,进一步验证了qde-2基因本身可能是被小RNA所调控。敲除qde-2基因,会对少孢节丛孢的生活方式转化会产生更为深远的影响,对不同诱导物的反应都被显著地抑制了。研究表明,小RNA和RNAi机制,在少孢节丛孢诱导生活方式转化过程中发挥重要作用。

小RNA在动物和植物中广泛存在,发挥着非常重要的调控作用,但是在真菌中却鲜有报道。少孢节丛孢生活方式转化过程中的小RNA研究,进一步确认了小RNA在真菌中的存在,为真菌“变身”机制研究提供了新的思路。

该研究得到国家基础研究计划(2013CB127500)、国家自然科学基金 (31160021,31270131,U1502262)、省部共建云南生物资源保护与利用国家重点实验室开放课题 (2018KF003)和南京邮电大学科研基金(NY218140)的资助。

论文:

Ji, X., Li, H., Zhang, W., Wang, J., Liang, L., Zou, C., Yu, Z., Liu, S., and Zhang, K.Q. (2019). The lifestyle transition of Arthrobotrys oligospora is mediated by microRNA-like RNAs. Sci China Life Sci 62, https://doi.org/10.1007/s11427-018-9437-7

http://engine.scichina.com/publisher/scp/journal/SCLS/doi/10.1007/s11427-018-9437-7?slug=fulltext




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