在现代农业中，植物病毒是导致作物减产的主要原因之一。植物通过RNA沉默机制来防御病毒入侵，而病毒则通过病毒抑制子（VSR）来抑制这一防御机制。我们知道蛋白精氨酸甲基转移酶（PRMTs）在转录和转录后调控中发挥重要作用，但其在植物免疫中的作用尚不明确。为了解决这一问题，近日华中农业大学园艺作物种质创新与利用国家重点实验室与中国科学院遗传与发育生物学研究所研究团队在《Cell Host & Microbe》（IF=21.02）上联合发表了题为“Protein arginine methyltransferase 6 mediates antiviral immunity in plants“的突破性研究文章，揭示了蛋白精氨酸甲基转移酶6（PRMT6）在植物抗病毒免疫中的关键作用，这一发现不仅为植物抗病毒研究提供了新的视角，也为培育抗病毒作物带来了新的希望。APExBIO团队为本文的实验研究提供了高品质的即用型考马斯亮蓝蛋白染色液产品：InstaBlue Protein Stain Solution (Cat. No：B8226)。

文章图形摘要

Fig 1 Zhu等人的研究表明，PRMT6通过靶向病毒P19蛋白中保守的R43和R115介导对番茄丛矮病毒的免疫，通过抑制二聚化和sRNA结合降低其沉默抑制活性。高表达的PRMT6天然等位基因对番茄抗TBSV有重要作用。

研究背景

植物病毒作为专性细胞内寄生生物，可导致严重的作物损失。RNA沉默是植物体内一种已建立的完善的抗病毒防御机制。大多数致病病毒编码VSR，通过多种机制抑制抗病毒RNA沉默，例如抑制dicing、siRNA封存、AGO蛋白降解等。在植物与病毒共同进化过程中，植物发展了额外的策略来靶向VSR，例如基于核苷酸结合亮氨酸富集重复（NLR）的免疫受体介导的免疫和自噬。尽管蛋白精氨酸甲基转移酶（PRMTs）在转录和转录后调控中的作用已被广泛研究，但它们在植物免疫中的作用尚不清楚。本研究旨在探索PRMT6在植物抗病毒免疫中的作用。

文章揭示PRMT6介导的防御机制，特别是它如何靶向TBSV P19蛋白，并通过甲基化关键精氨酸残基来抑制其VSR功能，从而减少其二聚体形成和小RNA结合活性。同时还提出了探索PRMT6自然等位基因在番茄种群中与TBSV抗性相关性的目的，这可能对抗病育种具有潜在价值。

研究工作

1 PRMT6敲除突变体的生成和表型分析：

使用CRISPR-Cas9技术生成PRMT6敲除突变体，并通过农杆菌介导的浸润法感染TBSV，评估突变体的抗病性。PRMT6基因敲除植株在TBSV感染后症状加重，病毒RNA水平升高。因此PRMT6敲除突变体对TBSV的抗性降低，表现出更严重的病毒症状和更高的病毒RNA积累。

Fig 2 PRMT6基因敲除突变降低了对番茄丛矮病毒的抗性

2 PRMT6过表达株系的生成和表型分析：

生成PRMT6过表达转基因番茄株系，并通过农杆菌介导的浸润法感染TBSV，评估过表达株系的抗病性。PRMT6过表达植株对TBSV感染的抵抗力增强，病毒RNA水平降低。因此PRMT6过表达株系对TBSV的抗性增强，表现出较轻的病毒症状和较低的病毒RNA积累。

Fig 3 PRMT6过表达增强了番茄丛矮病毒的抗性

3 PRMT6与P19的相互作用研究：

通过双分子荧光互补（BiFC）实验检测PRMT6与P19的相互作用，并通过共免疫沉淀（Co-IP）实验进一步验证PRMT6与P19的相互作用。结果表明PRMT6与P19在细胞核中相互作用。

Fig 4 PRMT6与P19的沉默抑制功能相互作用并抑制其功能

4 PRMT6对P19 VSR活性的抑制作用：

通过沉默抑制实验评估PRMT6对P19 VSR活性的影响，以及通过RNA免疫沉淀（RIP）实验检测PRMT6是否减少P19对siRNA和miRNA的亲和力，同时通过酵母双杂交实验检测PRMT6是否抑制P19的二聚化。RIP实验表明PRMT6减少P19对siRNA和miRNA的亲和力，酵母双杂交实验表明PRMT6通过甲基化R43和R115抑制P19的二聚化。

Fig 5 PRMT6抑制sRNA结合和P19二聚化

Fig 6 PRMT6通过甲基化精氨酸43和115抑制P19 VSR活性

5 PRMT6自然变异体的鉴定：

通过番茄eGWAS分析鉴定与PRMT6表达水平相关的自然变异体，同时评估不同番茄品种中PRMT6表达水平与TBSV抗性的关系。eGWAS分析鉴定出两个与PRMT6表达水平相关的SNPs，以及不同番茄品种中显示PRMT6表达水平与TBSV抗性显著相关。

Fig 7 番茄PRMT6基因自然变异的鉴定

Fig 8 PRMT6天然等位基因参与番茄材料对TBSV的抗性

研究结论

PRMT6在植物抗病毒免疫中的关键作用为我们提供了新的研究方向和育种策略。未来，通过进一步研究PRMT6及其在其他作物中的应用潜力，我们有望开发出更多抗病毒的作物品种，为全球农业生产带来革命性的变化。

文章精彩看点

·揭示了PRMT6在植物抗病毒免疫中的新功能，特别是其通过直接靶向VSR蛋白P19来发挥作用。

·通过eGWAS分析，将PRMT6基因的自然变异与番茄的抗病毒性关联起来，为分子标记辅助育种提供了新的方向。

不足之处（文中）

·文章未详细讨论PRMT6在其他类型的植物病毒防御中的作用。

·对于PRMT6在植物体内其他可能的抗病毒机制探索不足。

·未提供PRMT6介导的抗病毒免疫机制在农业生产中的直接应用案例。

后续可展开角度

1. 探索PRMT6在不同植物和不同病毒中的抗病毒作用。

2. 研究PRMT6在植物整体抗病毒免疫网络中的地位和作用机制。

3. 开发基于PRMT6的基因编辑作物，评估其在实际农业生产中的抗病毒效果。

4. 研究PRMT6介导的抗病毒机制在其他植物病害防治中的应用潜力。

参考文献

[1] Qiangqiang Zhu, et al. Protein arginine methyltransferase 6 mediates antiviral immunity in plants. Cell Host Microbe. 2024 Aug 1: S1931-3128(24)00273-7. doi: 10.1016/j.chom.2024.07.014. PMID: 39106871.