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叶蝉IMD/p38 MAPK免疫信号通路调控水稻病毒持久增殖及病毒与共生菌协同入卵的机制

批准号:
32102180
项目类别:
青年科学基金项目(C类)
资助金额:
30.0 万元
负责人:
徐元元
依托单位:
学科分类:
植物病理学
结题年份:
2024
批准年份:
2021
项目状态:
已结题
项目参与者:
徐元元

项目摘要

结项摘要

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中文摘要
在叶蝉传毒过程中,水稻病毒除需要克服昆虫各种组织和膜屏障外,还需要克服昆虫抗病毒天然免疫,要在病毒有效增殖和逃避免疫系统的攻击之间找到一种平衡。经典免疫信号通路在媒介抵御水稻病毒侵染中的机制研究较少。本项目前期研究表明IMD/p38 MAPK通路可能调控病毒持久性增殖和病毒-共生菌侵入卵巢。本项目将利用介体细胞培养、免疫荧光标记、抑制剂处理和RNAi等技术体系,在细胞水平、虫体水平上比较病毒侵染引起的免疫基因的变化和沉默IMD/p38 MAPK免疫基因引起的病毒复制及媒介获毒率的变化,探究激活该通路的RGDV病毒蛋白,解析p38磷酸化激活对于电光叶蝉细胞内病毒侵染的影响,分析IMD/p38 MAPK通路对RDV-Nasuia侵入卵巢的调控机制。研究结果对深入理解昆虫抗病毒免疫系统调控介体持久传播植物病毒的机制具有重要的科学意义,同时为综合防治虫传植物病毒提供理论依据。
英文摘要
In the process of leafhopper transmission, the virus not only needs to overcome the various tissue and membrane barriers of insects, but also overcome the innate immunity system, and find a balance between the effective proliferation of virus and the attack of immune system. There are few reports on the mechanism of classical immune signaling pathways in insect vectors against rice virus infection. Our preliminary studies suggest that the IMD/p38 MAPK pathway could regulate the persistent proliferation of rice virus and the synergistic invasion of ovary by virus-symbiotic bacteria. In this proposal, we will use methods including cultured insect vector cells, immunofluorescence technique, inhibitor treatment and RNA interference (RNAi) to compare the changes of immune gene caused by virus infection and the effects on virus replication and vector acquisition rate after silencing IMD/p38 MAPK immune gene at the cellular level and the insect leve, explore which RGDV virus protein activates the IMD/p38 MAPK pathway, analyze the effect of phosphorylation of p38 on intracellular virus infection and determine the role of IMD/p38 MAPK pathway on the synergistic invasion of ovary by RDV-Nasuia. The results of this study have important scientific significance for further understanding the mechanism of insect antiviral immune system regulating the persistent transmission of plant virus, and provide a theoretical basis for the design of efficient and sustainable disease control strategies.
免疫通路对于昆虫媒介抵抗病毒至关重要,然而虫媒病毒能够逃避这种先天免疫,从而实现持续传播。尽管如此,维持这种免疫稳态的机制仍知之甚少。本研究一方面解析免疫缺陷(IMD)通路如何应对由电光叶蝉Recilia dorsalis传播的高度有害的水稻瘤矮病毒(RGDV),另一方面探究黑尾叶蝉中PGRP因子如何调控共生菌抑制水稻矮缩病毒的经卵传播。.RGDV感染激活了IMD通路上游的肽聚糖识别蛋白1(PGRP1),该蛋白传递信号以启动下游的Relish-defensin1级联反应。Defensin1由转录因子Relish转录,是IMD通路中的一种广谱抗病毒肽。Defensin1促进E3泛素连接酶FBXW7介导的病毒管状蛋白Pns11的泛素化和降解,从而抑制病毒感染和传播。然而,病毒结构蛋白P8阻碍Relish的核转位,从而促进虫媒病毒与其昆虫媒介的共存。研究阐明了IMD通路衍生的defensin1在昆虫媒介中介导抗病毒免疫。这些结果为理解半翅目昆虫中免疫通路与植物虫媒病毒之间的相互作用提供了新的见解。.黑尾叶蝉PGRP6负调控共生菌抑制水稻矮缩病毒的经卵传播。黑尾叶蝉的PGRP6与prp、Nasuia porin、P8互作,且在RDV感染后表达显著升高。抑制PGRP6促进共生菌Nasuia和Sulcia增殖,而抑制prp则降低共生菌增殖,两者同时干扰对共生菌无显著影响。dsPGRP6处理降低叶蝉存活率,增加子代带毒率和病毒量。免疫荧光显示PGRP6与prp、Nasuia、RDV在卵巢中共定位,prp与Nasuia呈包裹关系。PGRP6具有抑菌功能,抑制共生菌增殖。PGRP6通过抑制黑尾叶蝉体内共生菌的增殖维持卵巢组织内的稳态,其与prp的功能相拮抗,其既确保了黑尾叶蝉的生命活力,又调控了共生菌携带RDV的垂直传播。
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