宿主诱导基因沉默的分子机制

宿主诱导的基因沉默 (HIGS) 是指通过在宿主植物中表达同源双链 RNA (dsRNA) 或人工 microRNA (amiRNA) 来沉默病原体和害虫中的基因(图 1)。这种跨界 RNA 沉默的发现使人们能够开发基于 RNA 干扰的方法来控制多种作物病虫害。

图 1. 在拟南芥中产生小干扰 RNA 的途径

尽管 HIGS 是一种很有前途的策略，但这些调控 RNA 从植物转移到病原体的机制，以及它们如何诱导病原体中的基因沉默，却知之甚少。这导致HIGS 治疗效果存在很大差异。这种变异性可能是由于多种因素造成的，例如目标病原体或害虫从宿主吸收和/或加工 RNA 的能力、病原体或害虫中选择用于沉默的特定基因和目标序列，以及何时何地，以及如何产生和转移 dsRNA 或 amiRNA。同时，基于喷洒的方案（SIGS），也是一种可行的害虫防治策略，在这篇综述中，总结了目前对 HIGS 分子机制的了解，确定了关键的未解决问题，并介绍了提高 HIGS和SIGS在作物病害控制中的功效和可重复性的策略。

图2. 与喷雾诱导基因沉默 (SIGS) 相关的主要发现

提高HIGS 和SIGS 的功效需要了解植物和病原体吸收 RNA 的机制(图 2)。 这之中，还有很多基本问题仍有待回答，例如如何选择特定的 RNA 和 RNA 结合蛋白进行输出，以及它们如何输出。此外，还需要确定病原体 RNAi 机制在 HIGS 和 SIGS 中的作用。SIGS 是否需要来自植物或病原体的特定 AGO 蛋白？病原体摄取和转运RNA的机制是什么？一旦 RNA 被病原体吸收，它如何释放到细胞质中与病原体 RNA 结合？解决这一长串问题将需要一个强大的 HIGS 系统，其中候选基因可以在宿主和病原体中被破坏，从而允许评估单个基因和基因家族对 HIGS 和 SIGS 的贡献。

原文链接：

https://doi.org/10.1093/plcell/koac165