近日,西北农林科技大学植保学院教授刘慧泉团队在引发小麦赤霉病的禾谷镰刀菌中,发现了一种全新的基因组防御系统——串联重复诱导的有性沉默(TRISS)。这是该团队继2016年发现真菌A-to-I mRNA编辑现象以来,在真菌表观遗传领域的又一重要突破。相关研究成果发表在《科学进展》上。
此前,丝状子囊真菌已知两种基因组防御机制:RIP 通过引入点突变使重复元件失活;MSUD 在减数分裂期间沉默未配对 DNA 的同源拷贝。但禾谷镰刀菌 RIP 效率低,且因自交为主导致 MSUD 激活少,难以解释其基因组重复序列极少的现象,暗示存在其他机制。
该团队新发现的TRISS 机制特在有性生殖阶段发挥作用,抑制重复基因效率极高。与 MSUD 不同,它在自交和杂交时均能起效,且不依赖串联重复序列的形成方式,可靶向内源性转座子和外源性核酸入侵者,这为禾谷镰刀菌重复序列少提供了合理解释。同时,其主要成分在丝状子囊真菌中保守,可能是普遍存在的机制。
论文截图
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TRISS 借助 RNAi 作用,与粗糙脉孢菌无性阶段的 quelling 有相似之处,但依赖的蛋白和触发条件不同。在作用方式上,TRISS 打破传统认知:相关的 siRNAs 主要通过翻译抑制发挥作用,而非常见的诱导 mRNA 切割,为翻译抑制介导的基因组防御提供了实例。研究首次将 RIP 的核心基因 RID 与 RNAi 机制关联,证实 RID 在 TRISS 中起关键作用,还揭示了两种增强 TRISS 反应的途径。
TRISS 的发现为理解真菌基因组稳定性提供了新视角,也为真菌病害防治提供了新靶点。抑制其功能可能破坏真菌基因组稳定,削弱其侵染能力,为控制病害提供潜在途径。这一发现既在理论上开辟了新领域,也在应用上提供了新思路。
相关论文信息:https://org/doi/10.1126/sciadv.adu7606
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