一种水稻ceRNA模块抑制由纹枯病菌诱导的跨界RNA干扰以降低真菌致病性

为什么这个水稻研究与所有人相关

水稻养活了数十亿人，但一种常见的土壤真菌——纹枯病菌（Rhizoctonia solani）会通过引起称为鞘枯病的病害摧毁大面积产量。本研究揭示了水稻与该真菌之间一场微观的遗传信息之争，说明双方如何利用微小RNA分子相互攻击或防御。理解这场看不见的拉锯战为在不单靠化学品的情况下，开发更精准的作物保护方法提供了思路。

能与植物基因“对话”的真菌

科学家发现一些微生物将小RNA分子传入植物细胞，以悄然关闭植物的防御基因。这种跨界RNA干扰意味着真菌可以在有利于自身的方向上“重编程”植物的生物学功能。此前这一策略主要在模式植物中被描述，在主要作物如水稻中尚不清楚。作者的目标是探明纹枯病菌在感染水稻时是否使用类似策略，以及它劫持了哪些植物成分来削弱植物免疫。

真菌如何解除水稻的防御

研究团队聚焦于水稻中的一类称为Argonaute的蛋白，它们是小RNA信号的枢纽。在感染过程中，若干Argonaute蛋白的丰度发生变化，当其中一些被遗传手段抑制时，水稻对病害的易感性下降。通过从受感染的植株中沉淀出Argonaute并测序其结合的小RNA，研究者发现纹枯病菌将特定的真菌RNA送入水稻细胞，这些RNA会结合到一个名为OsAGO1的水稻Argonaute上。其中两条真菌RNA直接沉默了关键的水稻防御基因OsCYP98A1和OsNEK6，这些基因通常有助于强化细胞结构和应对胁迫。当采用一种基于植物的方法减少真菌自身的RNA切割酶时，这些有害的真菌RNA水平下降，水稻的抗性增强。

水稻以自身的RNA网络反击

水稻并非被动挨打。作者发现植株在感染期间会调节OsAGO1的量，这反过来影响真菌RNA的效力。一个内源水稻microRNA——OsmiR168，可以结合产生OsAGO1的信使RNA并降低其水平。当在水稻中增强OsmiR168时，植株对真菌的敏感性降低，且上述两项防御基因受到的抑制减弱。相反，阻断OsmiR168或过度表达OsAGO1会使植物遭受更严重的病情。这些结果表明，通过降低OsAGO1的含量，水稻可以限制真菌RNA沉默其防御基因的能力。

作为“诱饵”的长链RNA放松了刹车

研究还发现一种水稻长链非编码RNA，称为LncRNA19164。该RNA不编码蛋白，而充当分子海绵，结合OsmiR168并阻止其降解OsAGO1的信使RNA。当过表达LncRNA19164时，OsmiR168水平下降，OsAGO1水平上升，真菌RNA获得更大能力去关闭OsCYP98A1和OsNEK6，导致病情加重。然而在真实感染情形下，水稻自然降低LncRNA19164的水平并提升OsmiR168，从而削减OsAGO1以抑制真菌基于RNA的攻击。已知的一种真菌细胞壁信号——几丁质，通过水稻的免疫受体OsCERK1触发这一变化，将该RNA模块与更广泛的免疫感知连接起来。

这对未来作物保护的意义

综上，这些发现揭示了纹枯病菌与水稻之间以RNA为中心的军备竞赛。真菌输出小RNA并劫持水稻的枢纽蛋白来沉默两个重要的防御基因，而水稻则通过调整自身RNA网络来抑制该枢纽、削弱真菌攻击。通过绘制出由长链RNA诱饵、microRNA调控因子与蛋白质枢纽组成的三方模块，研究指明了新策略的方向，可用于育种或工程化产生更能抵抗鞘枯病的水稻品种，且以植物自身的RNA通讯系统为指导。

引用: Ni, J., Mao, W., Shi, T. et al. A rice ceRNA module suppresses Rhizoctonia solani–induced cross-kingdom RNAi to reduce fungal pathogenicity. Nat Commun 17, 4233 (2026). https://doi.org/10.1038/s41467-026-72158-5

关键词: 稻瘟病/稻鞘枯病, 纹枯病菌, 跨界RNAi, 植物免疫, 长链非编码RNA