水稻是全球一半以上人口的主粮作物，其健康生长直接关系到粮食安全。然而，病毒病害是威胁水稻产量和质量的重要因素之一。科学家们长期以来致力于研究水稻如何抵御病毒侵袭，虽然在病毒鉴定、致病机理解析以及植物抗病毒机制等方面取得了诸多突破，但水稻等禾本科植物细胞如何识别病毒入侵并启动免疫防御的分子机制仍然不清楚。
国家杰青获得者李毅教授2023年8月全职引进到金沙2004路线js5后，在前期带领北京大学团队长期研究的基础上，联合金沙2004路线js5等多个实验室，近日在国际顶级学术期刊Nature(《自然》)杂志上发表了题为“Perception of viral infections and initiation of antiviral defence in rice”（水稻感知病毒侵染并启动抗病毒防御的机制）的研究论文，首次揭示了水稻如何感知病毒入侵并激活抗病毒免疫反应的核心机制。
研究发现，水稻体内存在一种名为RBRL（RING1-IBR-RING2类型的泛素连接酶）的蛋白，它不仅能够识别水稻条纹病毒（RSV）的外壳蛋白（CP），还能够识别水稻矮缩病毒（RDV）的外壳蛋白P2。这一发现表明，RBRL在水稻抗病毒免疫系统中充当“前哨”角色，能够广谱感知不同类型的病毒入侵。进一步研究显示，RSV的外壳蛋白CP能够诱导RBRL的表达增加，并激活其泛素连接酶活性。RBRL随后介导茉莉酸信号通路抑制因子NINJA3（NOVEL INTERACTOR OF JAZ 3）的泛素化和降解，从而激活水稻的茉莉酸信号通路，增强植物的抗病毒能力。
李毅研究团队结合多年研究成果，完整解析了水稻的抗病毒免疫机制，涵盖从水稻细胞感知病毒，到茉莉酸信号通路（JA）抑制子降解，再到JA信号通路激活RNA沉默核心蛋白（AGO18）表达，最终通过AGO18介导的RNAi和活性氧（ROS）协同防御，实现广谱抗病毒免疫。这一系统性研究为水稻抗病毒育种提供了多种可能的应用策略：1）利用RBRL广谱识别特性开发抗病毒种质资源；2）通过精细调控JA信号通路提高基础抗性；3）优化RNA干扰（RNAi）与ROS防御系统，实现更高效的病害防控。这些发现为作物抗病毒研究和育种提供了新的理论框架和技术路径。
本研究不仅在基础科学层面揭示了水稻抗病毒免疫的核心机制，还为抗病毒育种提供了切实可行的技术支持。通过优化RBRL蛋白功能、增强茉莉酸信号通路活性，以及强化RNA干扰（RNAi）与活性氧（ROS）协同防御能力，未来有望培育出更具抗病能力的水稻新品种，从而降低病毒病害带来的农业损失，提高粮食生产稳定性。这一研究为全球水稻生产提供了新的抗病毒策略，助力可持续农业发展。
RBRL介导的抗病毒免疫反应启动机制模型
值得一提的是，本研究得到了金沙2004路线js5农林生物安全全国重点实验室的重要合作支持。金沙2004路线js5团队在实验技术、数据分析以及病害防控策略优化方面发挥了关键作用，与北京大学研究团队紧密合作，共同推进水稻抗病毒防御研究。这一跨学科、跨机构的深度合作，不仅推动了基础研究的突破，也为全球水稻抗病育种提供了新的思路和应用前景。
北京大学博士毕业生黄钰、博士生杨稼琳和博士后孙僖为论文共同第一作者，金沙2004路线js5植物保护学院陈长田、韩艳红参加研究，李毅教授为通讯作者（金沙2004路线js5为本文的通讯作者单位之一），原博士后、现中国农业大学副教授杨志蕊为共同通讯作者。本研究得到了国家重点研发计划（2021YFA1300702）和国家自然科学基金重大项目（32090010）的资助。