2026年5月4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围绕水稻草状矮缩病毒（RGSV）致病机制取得新进展。在Advanced Science（先进科学）上发表题为《A Virus-inducible E3–RLCK–MADS Module Coordinates Suppression of Plant Immunity and Fertility in Rice》（病毒诱导的E3–RLCK–MADS模块协同抑制水稻的植物免疫与育性）的研究论文。该研究围绕RGSV侵染导致植株矮化、育性下降等关键问题，系统解析了病毒如何同时削弱水稻抗病毒免疫与生殖发育能力，揭示了病毒诱导宿主蛋白降解、协同压制抗病与育性的全新分子通路，为理解病毒致病机制和培育抗病毒高产水稻提供了新的理论依据。
水稻病毒病是威胁我国南方稻区安全生产的重要病害之一。RGSV等虫媒病毒侵染后，常引起植株矮化、分蘖异常、结实率下降等症状，严重影响水稻产量和品质。长期以来，人们已认识到病毒不仅能够抑制植物免疫反应，还会干扰植物正常生长发育；但病毒如何将“免疫抑制”和“育性破坏”连接在同一条分子通路中，仍缺乏清晰解释。该研究正是从这一科学问题出发，发现了一条由病毒诱导的“P3IP1–RLCK22–MADS1/15”级联调控通路，揭示了病毒劫持宿主蛋白稳态以促进侵染的新策略。
研究发现，RGSV编码的致病因子P3能够诱导水稻中一个RING型E3泛素连接酶P3IP1的表达。E3泛素连接酶相当于细胞内“蛋白质清除系统”的识别因子，能够标记特定蛋白并引导其进入蛋白酶体降解。进一步研究表明，P3IP1并不是直接降解调控育性的MADS蛋白，而是首先识别并促进受体样胞质激酶RLCK22发生泛素化降解。RLCK22在细胞内发挥类似“支架”的作用，能够稳定两个重要的花器官发育转录因子MADS1和MADS15。RLCK22被降解后，MADS1和MADS15蛋白水平随之下降，最终导致花粉活力降低、结实率下降，并增强植株对RGSV的感病性。
该研究通过酵母双杂交、双分子荧光互补、免疫共沉淀、体外泛素化、细胞游离降解和遗传突变体分析等多种手段，构建了完整的证据链。结果显示，RLCK22可以与MADS1和MADS15直接互作并维持其蛋白稳定性；而P3IP1则能够与RLCK22互作，并通过泛素—蛋白酶体途径促进RLCK22降解。值得注意的是，RLCK22虽然具有自磷酸化活性，但并未检测到其对MADS1、MADS15或P3IP1的直接磷酸化作用，提示其在该通路中更可能发挥非催化性的支架功能。这一发现拓展了人们对植物RLCK类激酶功能的认识，即其不仅参与经典免疫信号转导，也可能通过维持关键转录因子稳定性来协调发育与抗病反应。
在功能验证方面，研究团队发现，rlck22突变体在RGSV侵染后表现出更严重的矮化症状，病毒外壳蛋白和病毒RNA积累量显著升高，发病率增加；相反，RLCK22过表达植株的病症明显减轻，病毒积累减少。进一步对MADS1和MADS15进行遗传分析发现，mads1和mads15突变体同样对RGSV更加敏感，而过表达MADS1或MADS15则能够增强植株抗病毒能力。转录组分析显示，MADS1和MADS15参与调控一批与防御反应、解毒过程和代谢重编程相关的基因，说明这两个传统上被认为主要调控花器官发育的MADS-box转录因子，同时也是水稻抗病毒防御的重要正调控因子。
从应用角度看，RLCK22、MADS1和MADS15可作为水稻抗病毒与稳产育种的重要候选靶点。通过保护RLCK22蛋白稳定性、降低P3IP1介导的降解作用，或优化MADS1/MADS15相关抗病毒调控网络，未来有望创制兼具抗病毒能力和良好生殖发育表现的新型水稻材料。该成果不仅深化了对水稻病毒致病机制的认识，也为绿色防控水稻病毒病、保障粮食安全和服务农业生物安全战略提供了新的科学支撑。
该研究的意义在于，首次建立了“病毒效应因子P3—宿主E3连接酶P3IP1—RLCK22—MADS1/15”这一层级降解模型，从蛋白质稳态调控角度揭示了病毒如何通过劫持宿主发育—免疫交汇节点，实现对水稻免疫系统和生殖系统的双重打击。这一发现不仅深化了对水稻病毒致病机理的认识，也为解析作物“抗病—生长—育性”协调调控提供了新的理论框架，也为今后创制兼具抗病毒能力与生殖稳定性的水稻新品种提供了新的候选靶点和理论依据，对服务水稻病毒病绿色防控和粮食安全保障具有重要意义。
图1. RGSV病毒诱导的 E3–RLCK–MADS 模块抑制水稻的免疫和育性的工作模型
77779193永利官网农林生物安全全国重点实验室吴建国教授、赵珊珊教授为本文共同通讯作者。博士后吴元圣、博士生吴锋玲、硕士生黄诗婷为论文共同第一作者。硕士生杨登录、雷欣、张雪、已毕业硕士刘娜、博士生甘鹏、吴明副教授、贾庆霄副教授和云南农科院张洁研究员也参与了该项工作。该研究得到国家重点研发计划（2023YFF1000500）、国家自然科学基金（32025031、32502511）、福建省自然科学基金(2025J01549)和吴建国云南专家工作站(202405AF140083)项目资助。
文章链接：https://advanced.onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1002/advs.75503
作者简介：
通讯作者：吴建国教授
吴建国，1981年生，安徽池州人，博士，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，国家杰青、优青及霍英东基金获得者。2004-2010年师从谢联辉院士、李毅教授攻读博士，2010-2016年在北大、清华从事博士后研究，获“优秀博士后”奖。长期研究水稻抗病毒及致病机理，在Cell、Developmental Cell、Nature Plants等顶级期刊发表论文50余篇，累计被引2400余次，申请专利30余项。获福建省自然科学一等奖（2024）、中国农学会青年科技奖（2021）等多项荣誉，入选福建省青年拔尖人才等计划。现任农林生物安全全国重点实验室副主任、77779193永利官网遗传改良中心主任等，兼任多个学术委员会职务，并担任SCIENCE CHINA Life Sciences、JIPB等期刊编委。
第一作者：吴元圣博士
吴元圣，博士，1993年生，中共党员，云南景洪人，国家三好学生、省级优秀毕业生等荣誉获得者。博士毕业于77779193永利官网，师从水稻病毒专家吴建国教授。长期研究水稻抗病毒及致病机理，以第一作者（含共同）在Developmental Cell、Plant, Cell & Environment、Science China Life Sciences、Molecular Plant-Microbe Interactions等期刊发表论文5篇，博士后期间主持国家自然科学基金青年科学基金项目，申请专利7项。
