中国农科院植保所发现真菌 RNAi 指导 DNA 甲基化新机制

近日,中国农业科学院植物保护研究所作物病毒病害监测与防控创新团队在国际知名学术期刊《核酸研究(Nucleic Acids Research)》(IF=16.7)上在线发表了相关研究论文,并荣获该期刊突破性论文。研究在真菌DNA甲基化领域取得重要突破,首次揭示在真菌营养生长阶段，存在RNA干扰(RNAi)指导 DNA 甲基化的新机制。这一研究发现为深入理解真菌表观遗传调控机制开辟了新方向,同时也为研发以真菌 DNA 为靶点的RNA药物奠定了重要理论基础。

DNA胞嘧啶甲基化是一种高度保守的真核生物表观遗传修饰,在抵御核酸入侵、维持基因组完整性和调控基因表达中发挥关键作用。在真菌中DNA甲基化主要与有性生殖期间的重复序列诱导突变(RIP)和减数分裂前甲基化(MIP)相关,但其在营养生长阶段的发生与功能尚不明确。尽管在动植物研究中已证实病毒DNA甲基化是宿主抵御病毒侵染的关键机制，但由于真菌 DNA病毒发现较晚,其DNA甲基化现象及相关宿主抗病毒机制鲜有报道。

该研究以麦类作物重要病原真菌——禾谷镰刀菌为模型,探究其病毒 FgGMTV1 的 DNA 甲基化机制。研究发现,FgGMTV1基因组在宿主营养菌丝中发生了广泛的DNA 甲基化。其中， DNA-C组分片段MeC5的甲基化水平最高,达到55.87%。DNA 甲基转移酶DIM2介导了病毒复制相关蛋白(Rep)基因启动子的甲基化,从而抑制了Rep基因的转录活性,显著降低了病毒的积累水平。

研究进一步发现,病毒FgGMTV1来源的小RNA(vsiRNA)能够指导病毒 DNA发生甲基化，这一过程完全依赖于 RNAi机制的核心组分- Argonaute (Ago)和 Dicer(Dcl)蛋白。敲除 dcl1/2或ago1/2 基因会导致病毒积累显著增加,并伴随宿主菌丝生长缺陷、胁迫应答能力下降及致病力减弱。研究人员巧妙地利用基于FgGMTV1构建的病毒诱导基因沉默(VIGS)载体 p26-D4，设计并构建了含有RP27启动子序列的载体p26-D4-RP27F/R。该载体成功诱导了整合到宿主基因组中的 RP27启动子发生甲基化,并有效抑制了其转录活性。

该研究首次在真菌中揭示了RNAi指导 DNA 甲基化的新机制,不仅深化了对真菌表观遗传调控的理解，更为开发基于RNA指导的真菌表观遗传操控策略奠定了重要理论基础，在病原真菌的绿色防控和生物医学领域应用前景广阔。