研究揭示植物胞外囊泡運輸miRNA跨界調控病毒感染蟲媒的分子機制

　　大約 80% 的植物病毒依賴媒介昆蟲進行傳播，媒介昆蟲體內的病毒穩態依賴于病毒載量與昆蟲免疫系統之間的動態平衡，從而確保蟲媒的生存和病毒的高效傳播。小RNA介導的RNA干擾（RNAi）是真核生物中普遍存在的免疫調控通路，其中miRNA是一類長度約19-25 nt的非編碼小RNA，主要參與基因轉錄后的表達調控，在許多生物過程中發揮重要功能。miRNA能夠在不同生物體之間進行雙向傳遞，通過“跨界RNA干擾”現象誘導基因沉默，細胞外囊泡（EVs）能夠介導miRNA在細胞間和跨物種的運輸。然而，植物EV介導的跨界RNA干擾如何參與病毒感染蟲媒尚不清楚。

　　中國科學院動物研究所崔峰研究團隊以水稻條紋病毒（RSV）-灰飛虱-水稻為研究體系，首次闡明水稻EV通過遞送兩種miRNAs，分別靶向病毒和昆蟲基因，維持病毒在媒介昆蟲中的穩態和高效傳播。

　　前期研究發現，灰飛虱的唾液外泌體（EV的一種類型）在RSV突破唾液腺屏障實現從昆蟲到植物的水平傳播中發揮重要作用。然而，灰飛虱在取食水稻汁液的過程中，也會攝入大量植物EV，這些EV可能將水稻的小分子RNA傳遞至昆蟲的消化道上皮細胞，對RSV在消化道細胞中的感染及復制產生影響。最新研究中，研究團隊首次成功分離了水稻EV，鑒定出EV包裹的91個水稻miRNAs。其中兩種高豐度的miRNAs，即Osa-miR159a.1-1和Osa-miR167a，可被EV轉運至灰飛虱的中腸上皮細胞。Osa-miR159a.1-1通過與灰飛虱磷脂酶C（PLCβ）的5'UTR區結合增強其mRNA穩定性，從而上調PLCβ的表達，誘導下游基因CSL表達，抑制細胞凋亡促進RSV的復制。另一方面，Osa-miR167a則直接靶向RSV的聚合酶（RdRp）編碼區，降低其表達抑制病毒的復制。兩種水稻miRNAs協同調控了病毒在蟲媒中的載量穩態。

　　該研究不僅揭示了miRNAs作為一種效應因子在植物-病毒-蟲媒傳播鏈中的關鍵作用，還為開發控制病毒傳播的新產品奠定了重要理論基礎。

　　相關研究成果以Extracellular vesicle-mediated plant miRNA trafficking regulates viral infection in insect vector為題，發表在《細胞報告》（Cell Reports）上。研究工作得到國家重點研發計劃、國家自然科學基金、中國科學院前沿科學重點研究計劃“從0到1”項目和動物所自主部署項目的支持。