芜菁花叶病毒病（Turnip mosaic virus，TuMV）是马铃薯Y病毒属重要病毒，寄主广泛，可侵染43科156属318种植物，尤其是十字花科植物，被称为十字花科作物的三大病害之一。十字花科作物中自然变异获得的TuMV抗性多数为隐性遗传，因此TuMV在多倍体作物中危害更加严重，如芥菜等。抗TuMV功能基因发掘、抗病机制及基于抗病基因的分子育种是解决这一重要病害的有效途径，目前，已有相关真核翻译起始因子（eukaryotic translation initiation factors）报道具有抗TuMV和其它病毒的功能，如eIF4E、eIF(iso)4E等。浙江大学杨景华教授前期通过遗传定位方法从芥菜类蔬菜中克隆到抗TuMV重要基因eIF2Bβ，被定名为十字花科植物中一类新的抗病毒病功能基因（Plant Journal，2017）。
近日，杨景华教授课题组在国际知名植物生物技术期刊Plant Biotechnology Journal发表题为eIF2Bβ confers resistance to Turnip Mosaic Virus by recruiting ALKBH9B to modify viral RNA methylation的研究论文，揭示了eIF2Bβ通过招募ALKBH9B来修饰病毒RNA甲基化，从而介导抗TuMV新机制，并通过基因编辑方法创制了抗TuMV的芥菜类蔬菜和甘蓝型油菜等十字花科作物新种质。
该研究首先发现十字花科植物中eIF2Bβ的自然变异来源于芥菜的祖先亲本之一白菜，且其单倍型与TuMV抗性高度关联。随后，利用CRISPR-Cas9技术在芥菜类蔬菜（B. juncea）和甘蓝型油菜（B. napus）中构建了基因编辑突变体，与WT材料相比，eif2bβ突变体对TuMV的抗性显著增强。通过筛选芥菜cDNA文库鉴定到与eIF2Bβ互作蛋白ALKBH9B，验证了芥菜ALKBH9B具有RNA m6A去甲基化功能。然后，利用meRIP-seq测定了WT和eif2bβ突变体中TuMV RNA的m6A水平，发现eif2bβ突变体中TuMV的CP（Coat Protein）基因的m6A水平显著高于WT，RIP-qPCR验证了BjeIF2Bβ和BjALKBH9B均能结合CP基因RNA，微量热泳动技术（MST）证明BjeIF2Bβ能促进BjALKBH9B与TuMV-CP基因RNA的结合。Western blotting证明BjeIF2Bβ和BjALKBH9B存在有无直接影响TuMV的病毒翻译效率和蛋白积累。综上，我们绘制了eIF2Bβ通过招募ALKBH9B修饰病毒RNA甲基化介导抗TuMV机制的模式图，即，WT中eIF2Bβ招募ALKBH9B结合至病毒RNA并修饰其m6A水平，从而维持病毒正常的翻译和侵染，而在eif2bβ突变体中，eIF2Bβ的缺失使得ALKBH9B与病毒RNA的结合性减弱，导致其m6A水平的提高，从而影响病毒蛋白翻译和侵染。最后，利用基因编辑技术创制的芥菜和甘蓝型油菜eif2bβ突变体，可用于后续抗TuMV优异种质创制与抗病品种选育。
浙江大学蔬菜研究所种质创新与分子设计育种团队沙彤芸（博士生）、李樟萍（博士后）和许诗蕊（本科生）为论文的共同第一作者，杨景华教授为论文通讯作者，团队负责人张明方教授指导了本研究，北京农林科学院苏同兵研究员参与了该研究，特别感谢中国农科院王晓武研究员提供了白菜群体相关信息。该研究得到了国家自然科学基金和浙江省自然科学基金等项目资助。
论文链接：https://onlinelibrary.wiley.com/doi/epdf/10.1111/pbi.14442
文章来源：植物生物技术Pbj
