近日，中国科学院微生物研究所郭惠珊研究团队在Nature Plants杂志发表题为“Microbe-induced gene silencing boosts crop protection against soil-borne fungal pathogens”的研究论文。

该研究发现了作物根际真菌的种间RNA干扰（种间RNAi），即sRNA能在真菌间传递并诱导RNAi；并创建了基于种间RNAi的Microbe-induced gene silencing（MIGS）技术体系，开发了以有益微生物为“sRNA抗菌剂”天然载体的微生物制剂，有效抑制棉花和水稻的土传真菌病害。

由sRNA介导的RNAi是真核生物基因表达调控的保守机制。郭惠珊研究团队早期在国际上首次报道了天然存在的植物-真菌跨界RNAi，即植物的sRNA被转运进入真菌细胞，降解毒力基因的RNAi现象（Zhang et al., 2016. Nature Plants）；并创制了基于跨界RNAi的棉花抗黄萎病种质（Zhang et al., 2016. Molecular Plant）。这种基于跨界RNAi的寄主诱导的基因沉默（Host-induced gene silencing, HIGS）的抗病技术，摆脱了传统抗病育种对抗性种质资源的依赖。但是，大多作物缺少成熟的遗传转化体系或者转化周期长，限制了HIGS技术的推广与应用。

植物根际天然存在着大量有益微生物。为了探索同一生境的微生物是否存在种间RNAi，以发展不依赖寄主的抗菌sRNA微生物，研究团队首先从根际微生物中，筛选得到了能进行遗传操作的益生菌（哈茨木霉，Th），以土传病原真菌（大丽轮枝菌，V592-GFP）携带的GFP为靶标，构建了能靶向目标sRNA的RNAi工程菌（Th-GFPi），成功创建了可视化的MIGS体系，当与Th-GFPi菌株共培养时，V592-GFP绿色荧光明显减弱（图1）。该结果证明了种间RNAi的存在，RNAi工程菌Th-GFPi能够将sRNA传递到细胞外，并进入V592-GFP真菌细胞发挥RNAi作用。

为了检测MIGS技术能否应用于作物病害防控，研究团队分别构建了靶向大丽轮枝菌（Th-Pmt2i）和尖孢镰刀菌（Th-Pmt2iFo）特异基因的工程菌。在含有大丽轮枝菌（V592）或尖孢镰刀菌（Fsu）的培养基中，Th-Pmt2i 和Th-Pmt2iFo分别特异抑制靶标真菌的生长（图2）。

在自然土壤环境中，与野生型Th相比，Th-Pmt2i菌株表现出更强的防控棉花黄萎病的作用（图3A）。同样，Th-Pmt2iFo比野生型Th表现出更强的防控水稻病害的作用，水稻株高和鲜重明显增加（图3B）。以上结果证实MIGS技术能够有效的进行作物病害防控，并具有广泛性和靶标特异性。