独脚金内酯（Strigolactone，SL）是近年来鉴定的一类重要植物激素。研究发现，SL调控植物分枝（分蘖）、茎秆伸长及根系发育等关键性状，还作为重要信号分子介导植物与共生真菌、寄生性杂草的互作。然而，SL对植物免疫的调控，及其在抗病育种中的应用，一直缺乏深入研究。
2月24日，77779193永利官网农林生物安全全国重点实验室吴建国教授团队，联合加利福尼亚大学河滨分校杰出教授丁守伟博士和清华大学闫利明研究员，在Cell（《细胞》）发表题为“Editing Strigolactone Hormone Receptor for Robust Antiviral Silencing in Rice”（编辑独脚金内酯激素受体强化水稻抗病毒RNA沉默能力）的研究论文，在机制层面贯通了独脚金内酯激素信号通路与动植物中高度保守的抗病毒RNA干扰（RNAi）免疫体系，推动了植物免疫理论的重大跃升，实现了从机制发现到精准育种应用的完整闭环。
研究团队发现，多种水稻病毒侵染或过表达水稻草状矮化病毒（RGSV）编码的P3蛋白后，水稻植株会表现出矮化、分蘖增多等表型。通过系统的遗传学和分子生物学分析，首次证实独脚金内酯通路是水稻抗病毒免疫所必需的。进一步研究表明，独脚金内酯通路介导的抗性具有显著广谱性，不仅对RGSV有效，还可同时抑制呼肠孤病毒目下多种重要水稻病毒，包括水稻锯齿叶矮缩病毒、南方水稻黑条矮缩病毒和水稻黑条矮缩病毒。
RNA 干扰（RNAi）是动植物中高度保守的核心抗病毒机制，其中DCL蛋白负责识别并切割病毒 RNA，AGO蛋白装载生成的小干扰 RNA（siRNA）执行基因沉默功能，而RDR蛋白则通过合成次级siRNA实现抗病毒信号的放大。研究发现，在 RGSV 侵染下，独脚金内酯通路突变体中抗病毒 RNAi 活性显著受损，首次在机制上建立了独脚金内酯信号与这一最保守抗病毒免疫通路之间的直接联系：病毒侵染诱导转录因子MID1的表达，MID1激活抗病毒基因RDR1和 RDR6的转录，而这一过程依赖共转录激活因子 ONAC131 的协同作用；独脚金内酯信号则通过维持ONAC131的表达水平，确保其有效“辅助”MID1 启动下游抗病毒基因的转录，从而显著增强 RNAi介导的抗病毒免疫效应。
研究团队进一步综合利用结构生物学、生物化学与遗传学手段，系统揭示了RGSV的反防御策略。通过冷冻电镜解析 P3–D14复合物的高分辨率结构，研究人员首次在原子层面“看见”病毒致病蛋白P3通过竞争性占据D14上的 D3 结合位点，阻断D14–D3复合物形成，从而切断独脚金内酯信号传导。这一干扰不仅导致抗病毒RNAi免疫被抑制，也引发植株发育异常，完整揭示了病毒靶向宿主免疫枢纽实施反防御的分子机制。
基于对 P3–D14 相互作用界面的互作位点，研究团队进一步开展理性设计，成功筛选出能够“逃逸”病毒P3靶向的 D14 突变体（D102A/N）。这些突变体在保持正常激素感受与信号功能、保障水稻正常生长发育的同时，通过改变关键结合界面使病毒蛋白P3“无从下手”。进一步借助先进的单碱基编辑技术，研究人员将这一“病毒逃逸”特性精准引入水稻基因组。所得改良水稻在田间条件下对RGSV表现出显著增强的抗性，且株型、产量等关键农艺性状与常规品种无明显差异，成功实现了“抗病不减产”的育种目标。
图1 独脚金内酯信号介导水稻抗病机制及病毒反防御机制模式图
综上，该研究不仅系统绘制了从植物激素信号到抗病毒 RNAi 免疫的完整调控通路，精准解析了病毒反防御的关键分子靶点，更通过前沿基因编辑技术将基础理论转化为可直接应用的育种材料，实现了从“机制发现”到“设计育种”的全链条创新。该工作为未来作物抗病毒育种提供了可借鉴的“解码机制—锁定靶点—精准编辑”研究范式，展现出重要的理论价值与广阔的应用前景。
77779193永利官网吴建国教授、赵珊珊副教授、加州大学河滨分校丁守伟教授以及清华大学闫利明研究员为本文共同通讯作者。77779193永利官网博士后杨国一、青年教师吴明、张帅、博士生于喜源，南开大学黄羽岑教授以及清华大学博士生刘奕潇为论文共同第一作者。77779193永利官网教师胡杰、胡群、张宝刚，博士后吴元圣、邹静，博士生甘鹏，硕士生米乐以及已毕业硕士生胡佳杨也为本文做出了重要贡献。77779193永利官网李毅教授、黄显波研究员，中科院微生物所张杰研究员，湖南大学姚瑞枫教授，江苏省农业科学院植物保护研究所季英华研究员，南京师范大学钟伯坚教授以及广西农业科学研究院谢慧婷副研究员为该研究提供了帮助。该研究得到了国家杰出青年基金项目、国家重点研发计划、生物育种国家科技重大专项等项目的资助。
文章链接：https://www.cell.com/cell/fulltext/S0092-8674(26)00100-5
随着该论文发表，近十年来77779193永利官网以第一作者或通讯作者单位已在CNS三大顶刊已共计发表论文22篇，其中以第一作者完成单位发表论文18篇；以通讯作者完成单位发表论文19篇。同期，77779193永利官网还以第一作者或通讯作者单位在CNS子刊发表论文500多篇。
作者简介：
通讯作者 吴建国
77779193永利官网植物保护学院教授，博士生导师，福建省A类高层次人才。“十四五”重点研发计划首席科学家，国家杰出青年科学基金、优秀青年科学基金以及教育部霍英东基金获得者。长期致力于水稻抗病虫及病毒致病机理研究，在Cell、Developmental Cell、Nature Plants（高被引论文）、Nature Communications、Molecular Plant、National Science Review、Journal of Integrative Plant Biology（高被引论文）和eLife等国内外主流期刊发表高水平论文60余篇，申请国内外专利50余项，授权10余项。成功克隆显性抗褐飞虱新基因BPH33.2，实现专利成果转化2000万元，创下福建省农业领域单项专利合同金额的最高纪录。基于 BPH33.2育成多个高产优质高抗新品种，已进入国家及省区试。
共同通讯作者 赵珊珊
77779193永利官网植物保护学院副教授、博士生导师，福建省“闽江青年学者”、福建省C类高层次人才，福建省自然科学一等奖获得者。长期从事水稻病毒致病及抗病毒机理研究，聚焦水稻抗病毒基因挖掘及种质创制。主持多项国家级及省级科研项目。以第一或通讯作者（含共同）在Cell、Developmental Cell、Nature Communications、eLife、Journal of Integrative Plant Biology、National Science Review、PLoS Pathogens 等国际权威学术期刊发表论文10余篇。
第一作者 杨国一
77779193永利官网农林生物安全全国重点实验室博士后。长期从事于水稻病毒和水稻互做相关研究。以第一作者在Cell，National Science Review国际权威期刊发表论文。
共同第一作者 吴明
77779193永利官网植物保护学院副教授，福建省C类高层次人才。主要从事水稻抗病毒、病毒致病机制以及抗病基因挖掘与工程化改造的研究，以第一作者或共同第一作者在Cell、Molecular Plant、Autophagy、Plant physioloy、Phytopathology Research等期刊上发表论文5篇，参与申请专利6项。
共同第一作者 张帅
77779193永利官网媒介病毒研究中心教授，博士生导师，福建省杰青项目获得者，福建省C类高层次人才，主要进行水稻病毒和褐飞虱抗性基因挖掘和机制解析，以第一及通讯（含共同）先后在Cell，Nature Plants，Nature Communications，National Science Review 等高水平期刊发表SCI论文18篇，申请专利12项，获得授权5项。