記者18日從中國農業科學院植物保護研究所獲悉，該所作物病毒病害監測與防控創新團首次揭示，真菌在營養生長階段存在由RNA干擾指導DNA甲基化的全新機制。這項發表于國際期刊《核酸研究》的研究，被該刊授予“突破性論文”稱號。
“RNA干擾是一種重要的生物過程，通過小RNA分子來抑制特定基因的表達；而DNA甲基化則是在DNA分子上添加甲基基團的表觀遺傳修飾方式，即不改變DNA序列本身但可遺傳的基因表達調控方式。”論文通訊作者、中國農業科學院植物保護研究所研究員郭立華表示，DNA胞嘧啶甲基化是真核生物中一種高度保守的表觀遺傳修飾，在抵御外來核酸入侵、維持基因組穩定性及調控基因表達中扮演核心角色。然而，其在真菌日常生存與生長的營養階段如何發生、有何功能，一直是個未解之謎。盡管動植物研究中已明確病毒DNA甲基化是宿主抗病毒的關鍵防線，但由于真菌DNA病毒發現較晚，相關機制在真菌中鮮有報道。
研究團隊以重要麥類病原真菌——禾谷鐮刀菌及其病毒為研究模型觀察到，禾谷鐮刀菌病毒基因組在宿主營養菌絲中發生了廣泛的DNA甲基化，其中DNA-C組分片段MeC5的甲基化水平高達55.87%。深入分析表明，DNA甲基轉移酶DIM2負責介導了病毒復制相關蛋白基因啟動子區域的甲基化修飾。“這種甲基化直接抑制了病毒復制相關蛋白基因的轉錄活性，從而顯著降低了病毒在宿主細胞內的聚集水平。”郭立華說。
團隊證實，來源于禾谷鐮刀菌病毒的小RNA能夠精準指導病毒自身DNA發生甲基化。“至關重要的是，這一指導過程依賴于宿主RNA干擾機制的核心組件——Argonaute和Dicer蛋白。當研究人員敲除禾谷鐮刀菌的兩個Dicer或兩個Argonaute基因時，病毒積累量顯著增加，同時宿主菌絲出現生長缺陷、應對環境脅迫的能力下降以及致病力減弱。”郭立華說，這一發現為理解真菌表觀遺傳調控開辟了新方向，并為研發靶向病原真菌DNA的RNA藥物奠定了關鍵理論依據。
（中國農業科學院植物保護研究所供圖）
