玉米矮花叶病是世界性病害，发生于玉米各个产区，也是我国玉米持续优质、高产的重要限制因素。在我国，甘蔗花叶病毒（sugarcane mosaic virus, SCMV）是玉米矮花叶病的主要病原，可导致植株矮化、果穗结实不良。目前，选育和种植抗病玉米品种是控制SCMV侵染最经济、有效的方法。但是，不同抗感病品种中，SCMV的致病及玉米的抗病机制尚不清楚。沈阳农业大学植物保护学院植物病毒团队在中科院二区期刊Phytopathology Research和中科院一区Top期刊International Journal of Biological Macromolecules上分别发表题为《Identification of ceRNA-vsiRNA-mRNA network for exploring the mechanism underlying pathogenesis of sugarcane mosaic virus in resistant and susceptible maize inbred lines》和《Whole-transcriptome characterization and functional analysis of lncRNA-miRNA-mRNA regulatory networks responsive to sugarcane mosaic virus in maize resistant and susceptible inbred lines》的研究论文，探究了非编码RNA在SCMV的致病和玉米抗病毒反应中的作用。
01-探索SCMV在不同抗感玉米自交系中的致病机制
本研究发现接种SCMV 10天后，感病玉米自交系Mo17第一片系统侵染叶出现明显的花叶症状，而抗病玉米自交系Chang7-2无明显症状。利用半定量RT-PCR和Western blot检测Chang7-2和Mo17中的病毒积累量，结果显示，Mo17中SCMV基因组RNA和外壳蛋白的积累远高于Chang7-2。
图1 SCMV侵染玉米Chang7-2和Mo17后的症状和病毒积累情况
通过全转录组测序，对不同抗感玉米自交系中vsiRNA的特征进行了初步分析，主要包括vsiRNAs尺寸分布、5'末端碱基偏好性、正负链偏好性、基因组分布和靶标的预测及分析，并验证了vsiRNAs及circRNAs的存在
图2 vsiRNAs在SCMV基因组上的分布及半定量RT-PCR验证vsiRNAs的存在
为进一步揭示SCMV侵染后mRNAs和ncRNAs之间的关系，构建了玉米响应SCMV侵染的ceRNA-vsiRNA-mRNA网络，其中特异性circRNAs和lncRNAs可能作为ceRNAs影响vsiRNAs的功能。
图3在Chang7-2 (a) 和 Mo17 (b)中DEcircRNAs、DElncRNAs、vsiRNA和DEmRNAs构建的ceRNA网络
本研究检测了SCMV侵染不同抗感玉米自交系Mo17和Chang7-2后ZmDCLs、ZmAGOs和ZmRDRs的表达水平，结果显示，Mo17和Chang7-2中抗病毒RNA沉默通路相关组分的表达水平受SCMV侵染的显著影响，且表达模式存在差异，表明不同玉米抗感自交系中RNA沉默通路响应SCMV侵染的作用机制不同。以上结果为揭示SCMV致病机制提供了新的线索。
图4 ZmDCLs、ZmAGOs和ZmRDRs在SCMV侵染Chang7-2和Mo17中的表达模式
植保学院博士研究生高新然和郝凯强为该论文的共同第一作者，夏子豪副教授与吴元华教授为共同通讯作者。该研究得到了国家自然科学基金（31801702）的资助。
原文链接：
https://phytopatholres.biomedcentral.com/articles/10.1186/s42483-023-00216-7
02-探索不同抗感玉米自交系响应SCMV侵染的分子机制
本研究通过全转录组RNA测序，在抗病玉米自交系Chang7-2中鉴定出响应SCMV侵染的112个差异表达（DE）-lncRNAs、24个DE-miRNAs和1822个DE-mRNAs，在感病玉米自交系Mo17中鉴定出363个DE-lncRNAs、230个DE-miRNAs和4376个DE-mRNAs，并分别在抗感玉米自交系中建立响应SCMV侵染的lncRNA-miRNA-mRNA网络。
图1在Mo17 (a) 和 Chang7-2 (b) 中DE-lncRNAs、DE-miRNAs和DE-mRNAs构建的ceRNA网络Sankey图
此外，本研究利用黄瓜花叶病毒（CMV）介导的病毒诱导的基因沉默（VIGS）技术对两个关键lncRNAs进行功能分析，结果表明，沉默lncRNA10865促进SCMV的侵染，而沉默lncRNA14234却抑制SCMV的侵染。
图2 沉默lncRNA10865及lncRNA14234对SCMV侵染的影响
本研究揭示了lncRNAs、miRNAs和mRNAs在不同抗感玉米自交系中可能发挥的不同抗病毒作用，为从ceRNA调控网络的角度揭示玉米抗SCMV的机制提供了新的线索。
图3 参与玉米抗SCMV侵染的lncRNA-miRNA-mRNA网络模式图
植保学院博士研究生高新然为该论文的第一作者，夏子豪副教授与吴元华教授为共同通讯作者。该研究得到了国家自然科学基金（31801702）的资助。
原文链接：
https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S0141813023055848
