赤霉病(Fusarium head blight,FHB)是主要由禾谷镰孢菌复合种(Fusarium graminearumcomplex)引起的世界性小麦病害,近年来已成为威胁我国小麦安全生产的最重要病害之一。该病大流行不仅造成小麦大面积减产,受赤霉病菌感染的籽粒还会积累真菌毒素,严重威胁食品安全和人体健康。化学防治仍是当前赤霉病防控的重要措施,但过分依赖化学防治导致病菌对杀菌剂产生了抗药性；此外,由于缺乏高抗赤霉病的小麦品种,当前小麦赤霉病在我国仍将保持高位发生态势。随着目前农药减量增效工作的不断推进,新的小麦赤霉病防治方法的发掘与探索显得尤其重要。

禾谷镰孢菌三组分类双生病毒(Fusarium graminearumgemytripvirus 1,FgGMTV1)是本团队发现的第一个真菌多组分DNA病毒,也是目前类双生病毒科唯一的多组分病毒。病毒FgGMTV1可以两种形式存在：AB(DNA-A和DNA-B)和ABC(DNA-A、DNA-B和DNA-C)。AB病毒可以显著抑制寄主真菌的生长、孢子产量和致病力,但是病毒不稳定且不会通过分生孢子垂直传播；ABC病毒不影响寄主真菌的表型和致病力,病毒稳定且可以通过分生孢子传播。DNA-C组分是病毒隐性侵染的关键组分。

本研究基于FgGMTV1三组分串联的侵染性克隆,通过系列缺失DNA-C组分编码蛋白p26的序列,筛选获得稳定侵染且不影响寄主表型的突变体p26-D4,证实可容纳75-150 bp外源基因片段的插入,并高效沉默寄主过表达的GFP基因,成功构建了FgGMTV1诱导的基因沉默载体。利用病毒载体p26-D4靶向沉默禾谷镰孢菌致病或毒素合成的相关基因(Tri1、Tri5、Tri10、Tri101、FgP1、FgPP1、FgSTE12和FgCYP51C),共获得8株弱毒菌株。进一步证实,预喷施弱毒菌株可以有效降低强毒菌株PH-1在小麦穗的扩展和毒素积累水平,防效达76%以上；而且证实田间真菌病毒可以从弱毒菌株高效传播到强毒菌株中,靶向沉默强毒菌株的关键基因,从而有效防控小麦赤霉病。

综上所述,该研究建立了首个真菌病毒诱导的基因沉默系统,可以定向设计寄主真菌的靶点基因,获得相应的弱毒菌株,通过真菌病毒的传播,有效防控病原真菌病害。这项研究成果为真菌病害的防控提供了一种新策略、新技术和新资源。

中国农业科学院植物保护研究所郭立华研究员为论文通讯作者,博士生张理航和王双超副研究员为该论文的共同第一作者,已毕业的阮少键硕士,博士生Clement Nzabanita和王燕飞也参与了相关工作。该研究得到国家自然科学基金和国家重点研发计划的资助。

原文链接：https://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1002/advs.202302606