首页近日，植物病虫害综合治理全国重点实验室作物病毒病害监测与防控创新团队在国际知名学术期刊《核酸研究（Nucleic Acids Research）》（IF=16.7）上在线发表题为“Methylation of mycovirus DNA is mediated by the RNAi machinery in vegetative hyphae of Fusarium graminearum”的研究论文，并荣获该期刊突破性论文（Breakthrough Article）。研究在真菌DNA甲基化领域取得重要突破，首次揭示在真菌营养生长阶段，存在RNA干扰（RNAi）指导DNA甲基化的新机制。这一发现为深入理解真菌表观遗传调控机制开辟了新方向，同时也为研发以真菌DNA为靶点的RNA药物奠定了重要理论基础。
DNA胞嘧啶甲基化是一种高度保守的真核生物表观遗传修饰，在抵御核酸入侵、维持基因组完整性和调控基因表达中发挥关键作用。在真菌中，DNA甲基化主要与有性生殖期间的重复序列诱导突变（RIP）和减数分裂前甲基化（MIP）相关，但其在营养生长阶段的发生与功能尚不明确。尽管在动植物研究中已证实病毒DNA甲基化是宿主抵御病毒侵染的关键机制，但由于真菌DNA病毒发现较晚，其DNA甲基化现象及相关宿主抗病毒机制鲜有报道。
该研究以麦类作物重要病原真菌——禾谷镰刀菌（Fusarium graminearum）为模型，探究其病毒FgGMTV1的DNA甲基化机制。研究发现，FgGMTV1基因组在宿主营养菌丝中发生了广泛的DNA甲基化，其中DNA-C组分片段MeC5的甲基化水平最高，达到55.87%。DNA甲基转移酶DIM2介导了病毒复制相关蛋白（Rep）基因启动子的甲基化，从而抑制了Rep基因的转录活性，显著降低了病毒的积累水平。
研究进一步发现，病毒FgGMTV1来源的小RNA（vsiRNA）能够指导病毒DNA发生甲基化，这一过程完全依赖于RNAi机制的核心组分——Argonaute (Ago) 和 Dicer (Dcl) 蛋白。敲除dcl1/2或ago1/2基因会导致病毒积累显著增加，并伴随宿主菌丝生长缺陷、胁迫应答能力下降及致病力减弱。研究人员巧妙地利用基于FgGMTV1构建的病毒诱导基因沉默（VIGS）载体p26-D4，设计并构建了含有RP27启动子序列的载体p26-D4-RP27F/R。该载体成功诱导了整合到宿主基因组中的RP27启动子发生甲基化，并有效抑制了其转录活性。
该研究首次在真菌中揭示了RNAi指导DNA甲基化的新机制，不仅深化了对真菌表观遗传调控的理解，更为开发基于RNA指导的真菌表观遗传操控策略奠定了重要理论基础，在病原真菌的绿色防控和生物医学领域应用前景广阔。
植物病虫害综合治理全国重点实验室博士研究生王燕飞为该论文的第一作者，郭立华研究员为通讯作者。山西师范大学陈伟副教授、普渡大学许金荣教授、植物病虫害综合治理全国重点实验室王双超副研究员以及已毕业博士研究生张理航（现任职于扬州大学植物保护学院）共同参与了研究工作。
该研究得到了国家自然科学基金和中国农业科学院科技创新工程基础科学研究中心的资助。
原文链接：https://doi.org/10.1093/nar/gkaf478