《Plant Stress》：OsVIRK1 functions with OsbZIP39 to fine-tune rice defense against rice stripe virus
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本研究针对水稻条纹叶枯病毒（RSV）防控中CRK类受体激酶与未折叠蛋白响应（UPR）通路交叉调控机制不明的科学问题，通过分子互作、蛋白稳定性调控及遗传学实验，首次揭示OsVIRK1通过稳定UPR传感器OsbZIP39增强水稻抗病毒能力，而OsbZIP39通过竞争性抑制OsVIRK1与病毒外壳蛋白（CP）互作实现防御强度的精细调控。该研究为作物抗病毒育种提供了新靶点，发表于植物逆境领域权威期刊《Plant Stress》。
水稻作为全球半数人口的主粮，其安全生产面临病毒病的严重威胁。其中由水稻条纹病毒（Rice stripe virus, RSV）引起的条纹叶枯病，可导致水稻叶片黄化卷曲、植株矮化甚至绝收，每年造成巨大经济损失。植物对抗病毒入侵的机制复杂多样，富含半胱氨酸受体类激酶（Cysteine-rich receptor-like kinases, CRKs）作为细胞表面重要的免疫受体，被证实参与对细菌和真菌病原的防御，但其在植物-病毒互作中的作用机制尚不明确。与此同时，未折叠蛋白响应（Unfolded protein response, UPR）作为真核细胞应对内质网应激的保守机制，在病毒侵染过程中被激活并呈现“双刃剑”特性：既可协助病毒完成复制所需的内质网膜系统改造，又能通过激活防御基因限制病毒扩散。然而，CRK与UPR两大通路是否存在交叉对话，以及它们如何协同调控植物抗病毒免疫，仍是领域内亟待破解的科学难题。
中国科学院微生物研究所团队在《Plant Stress》发表的研究中，聚焦水稻CRK家族成员OsVIRK1（此前已被证实通过识别RSV外壳蛋白CP激活抗病毒防御）与UPR关键转录因子OsbZIP39（拟南芥AtbZIP17/28同源蛋白）的互作机制。研究人员通过酵母双杂交筛选发现OsVIRK1与OsbZIP39直接相互作用，体内外实验证实二者通过C端结构域结合。有趣的是，OsVIRK1能通过抑制OsbZIP39的泛素化降解显著增强其蛋白稳定性，而RSV侵染可强化这种保护效应。遗传证据表明，OsbZIP39缺失突变体（osbzip39）对RSV更敏感，其UPR通路基因及关键抗病毒RNA沉默因子OsAGO18的表达均显著下调，揭示OsbZIP39是水稻抗RSV的正调控因子。
然而调控网络存在精妙的反馈机制：过量表达的OsbZIP39虽能激活UPR通路，却通过竞争性抑制OsVIRK1与病毒CP的互作，最终导致水稻对RSV的感病性增强。这种“剂量依赖性”的调控模式说明OsbZIP39兼具防御激活器和信号刹车双重功能，为理解UPR通路在病毒侵染中的矛盾角色提供了新视角。
研究关键技术方法包括：利用CRISPR/Cas9技术构建osbzip39基因敲除突变体和OsbZIP39过表达转基因水稻；通过双分子荧光互补（BiFC）和免疫共沉淀（Co-IP）验证蛋白互作；采用细胞体外降解实验和蛋白酶体抑制剂MG132处理分析蛋白稳定性；结合RNA-seq转录组学解析防御基因调控网络；使用农杆菌介导的本氏烟瞬时表达系统进行体内泛素化检测。
3.1 OsVIRK1调控防御响应基因表达
RNA-seq分析显示，RSV侵染后osvirk1突变体中827个差异表达基因显著富集于防御响应功能类别，而OsVIRK1过表达植株则激活978个防御相关基因，表明OsVIRK1通过转录重编程协调抗病毒免疫。
3.2 OsVIRK1与OsbZIP39直接互作
共定位实验证实OsVIRK1与OsbZIP39在内质网共定位；体外Pull-down实验发现OsVIRK1-C端与OsbZIP39-C端结构域直接结合，BiFC在水稻原生质体中可视化互作信号。
3.3 OsVIRK1通过抑制泛素化稳定OsbZIP39
细胞降解实验显示OsVIRK1可延缓OsbZIP39的26S蛋白酶体降解路径；体内泛素化检测发现OsVIRK1共表达使OsbZIP39泛素化修饰减少约70%，且RSV侵染通过诱导OsVIRK1表达增强该稳定效应。
3.4 osbzip39突变体增强RSV感病性
osbzip39突变体接种RSV后病毒CP积累量增加2.3倍，防御标志基因OsAGO18表达下调62%，证实OsbZIP39通过调控RNA沉默通路参与抗病毒防御。
3.5 OsbZIP39干扰OsVIRK1与病毒CP互作
竞争性Pull-down实验表明，高浓度OsbZIP39-C端可使OsVIRK1-CP结合效率降低80%，体内Co-IP验证OsbZIP39过表达显著抑制OsVIRK1-CP复合物形成。
3.6 OsbZIP39过表达植株呈现感病表型
尽管UPR通路基因被激活，OsbZIP39过表达植株却出现更严重的RSV病症，说明其抗病毒功能存在“最适浓度”窗口，过量表达反而通过破坏OsVIRK1-CP互作削弱防御。
本研究首次揭示CRK与UPR通路交叉调控的新模式：OsVIRK1通过稳定OsbZIP49促进基础抗病毒免疫，而OsbZIP39通过负反馈调节防止防御反应过度激活。这种精细平衡既保障了水稻对RSV的有效抵抗，又避免过强免疫反应造成的生长损耗，为作物抗病毒育种提供了“免疫稳态”调控新思路。该研究不仅阐明植物免疫受体与细胞应激通路的协同机制，更提示通过精准调控OsbZIP39表达水平可能成为未来绿色抗病毒育种的关键策略。
