在植物与病原体的复杂互作中，RNA 表观修饰（如 m⁶A、m⁵C、假尿苷等）的动态调控是抗逆应答的核心环节，但传统测序技术受限于逆转录偏好性和分辨率不足，难以实时捕捉瞬时修饰事件。Nanopore 直接 RNA 测序（DRS）凭借其天然 RNA 测序能力，无需逆转录即可实现单碱基分辨率，同步检测 m⁶A、假尿苷、m⁵C 、肌苷、2-O-甲基化等多种RNA修饰及 Poly(A) 尾长、可变剪切等多维度信息，为 RNA 特征图谱解析提供了高效工具。

本文盘点了5篇植物感染病原体的研究成果——涵盖西瓜双病毒防御、拟南芥—黄瓜花叶病毒互作、拟南芥霜霉病抗性、苹果链格孢菌抗性和麻竹花叶病毒响应——系统展示了 DRS 技术如何揭示植物与病原体相互作用中的 RNA 修饰规律，从精准定位修饰位点到阐明宿主—病原体表观拮抗机制，为作物抗逆育种与绿色防控提供了全新视角。

文章一：西瓜双病毒感染中 m⁶A 修饰的系统性检测与验证

发表期刊：Science Bulletin

影响因子：21.1

研究样本：感染西葫芦黄花叶病毒（ZYMV）和瓜蒌斑驳花叶病毒（TrMMV）的西瓜植株叶片，以体外转录 RNA（IVT RNA）为阴性对照

测序策略：Nanopore DRS、m⁶ARIP-seq、GLORI-seq

取样策略：以西瓜叶片为主要取样对象，选取感染ZYMV 和TrMMV 的西瓜叶片样本，制备体外转录 RNA（IVT RNAs）作为阴性对照，每组设置两个生物学重复。

DOI：https://doi.org/10.1016/j.scib.2025.07.019

发表时间：2025 年 7 月

主要发现：

m6A是mRNA中常见的内源性修饰，对mRNA代谢具有重要调控作用。尽管基于m6A特异性抗体的测序技术已发现多种病毒RNA中也存在m6A修饰，但细胞质病毒RNA如何获得m6A修饰尚不清楚。

该研究综合利用纳米孔直接RNA测序、m⁶A-RIP-seq、GLORI-seq等多种m6A检测技术，系统分析和验证了细胞质病毒RNA的m6A修饰特征，揭示了侵染西瓜的两种细胞质复制型RNA病毒——瓜蒌斑驳花叶病毒与西葫芦黄花叶病毒RNA中缺乏m6A修饰，为植物病毒表观转录组学研究提供了新见解。

图1 侵染西瓜的两种RNA病毒中缺乏m⁶A修饰

文章二：RNA m⁶A 修饰介导的植物—病毒相互拮抗机制

发表期刊：Nature Communications

影响因子：15.7

研究样本：拟南芥（Arabidopsis thaliana）Col-0 生态型、hakai 突变体、alkbh9b 突变体、ect 系列突变体等，感染黄瓜花叶病毒（CMV）及其 2b 蛋白缺失突变体（CMV-Δ2b）

测序策略：Nanopore DRS、MeRIP-seq、RNA-seq

取样策略：选取 3 周龄拟南芥植株，分为 mock 处理组、CMV 感染组、CMV-Δ2b 感染组，每组 3 个生物学重复。

DOI：https://doi.org/10.1038/s41467-025-65355-1

发表时间：2025 年 11 月

主要发现：

m6A修饰是真核生物mRNA中最常见的内部修饰，由甲基转移酶、YTH结构域识别蛋白和去甲基化酶动态调控，在RNA代谢和应激响应中发挥关键作用。近期研究显示，m6A修饰也参与植物抗病毒免疫，例如可促进特定病毒RNA降解。但病毒如何反制宿主的这一防御机制，目前尚不清楚。

该研究借助纳米孔DRS测序揭示了植物与黄瓜花叶病毒之间基于m6A修饰的相互拮抗机制。研究发现，CMV感染诱导植物m6A甲基转移酶复合物通过病毒外壳蛋白介导的相互作用从细胞核转运至细胞质，进而促进病毒RNA上的m6A沉积；宿主识别蛋白ECT8识别病毒m6A修饰并促进病毒RNA降解，从而抑制病毒复制。而CMV编码的RNA沉默抑制子2b蛋白则通过直接结合甲基转移酶组分MTB和HAKAI，破坏m6A转移酶复合物的功能，抑制m6A沉积，进而拮抗宿主防御。该研究首次报道病毒蛋白直接靶向m6A通路以抑制宿主抗病毒防御，为理解植物—病毒共进化提供了新视角。

图2 黄瓜花叶病毒基因组RNA上m⁶A修饰及区域的鉴定

文章三：山梨醇通过m⁶A修饰调控苹果对链格孢菌抗性的机制研究

发表期刊：Developmental Cell

影响因子：10.7

研究样本：苹果（Malus domestica）品种“Greensleeves”，包括野生型（WT）、山梨醇合成关键酶 MdA6PR 的反义抑制株系（A4、A10）

测序策略：Nanopore DRS、Illumina RNA-seq、LC-MS/MS质谱检测

取样策略：选取 3 个月龄苹果植株的叶片，设置野生型（WT）、两个反义抑制株系（A4、A10）作为实验组，每组 3 个生物学重复。

DOI：https://doi.org/10.1016/j.devcel.2024.12.033

发表时间：2025 年 5 月

主要发现：

山梨醇是蔷薇科所有果树的主要光合产物和转运碳水化合物，其通过MdWRKY79转录因子改变MdNLR16抗性基因的表达，从而作为调控苹果对链格孢菌抗性的信号分子。然而，这些基因mRNA的m⁶A甲基化是否参与此过程尚不清楚。

该研究通过纳米孔DRS首次发现，苹果叶片中山梨醇合成减少会导致全转录组m⁶A修饰水平降低，含有两个及以上甲基化位点的转录本显著减少。鉴定出两个甲基转移酶MdVIR1和MdVIR2，它们响应山梨醇和链格孢菌侵染，并正向调控对链格孢菌的抗性。MdVIR1和MdVIR2作用于MdWRKY79和MdNLR16的mRNA，其介导的m⁶A修饰能够稳定这些mRNA并提高翻译效率。该研究表明，通过MdVIR1和MdVIR2甲基转移酶实现的m⁶A修饰对于山梨醇调控的链格孢菌抗性至关重要。

图3 Greensleeves苹果野生型和A10植株的全转录组 m6A 甲基化图谱

文章四：拟南芥霜霉病抗性中 m⁶A 修饰的动态调控

发表期刊：Plant Physiology

影响因子：6.9

研究样本：拟南芥（Arabidopsis thaliana）Col-0 生态型、hakai-1、hakai-2、mta 等 m⁶A 修饰相关突变体，接种拟南芥霜霉病菌 （Hyaloperonospora arabidopsidis，Hpa）

测序策略：Nanopore DRS、Illumina RNA-seq

取样策略：选取 3 周龄拟南芥幼苗，分为 mock 处理组和 Hpa 感染组，每组 3 个生物学重复，在接种后 48 小时取样。

DOI：https://doi.org/10.1093/plphys/kiae373

发表时间：2024 年 7 月

主要发现：

在植物中，表观转录组标记m⁶A受到环境信号的动态调控。然而，关于生物胁迫下m⁶A的动态变化及其在环境适应中的作用，仍知之甚少。

该研究采用纳米孔直接RNA测序和神经网络模型，揭示了拟南芥感染Hpa过程中，m6A修饰在单核苷酸分辨率上的转录本特异性动态变化。在野生型幼苗中，病原体侵染导致整体m⁶A比例显著下降，这与m⁶A修饰转录本的激活相一致。在m⁶A突变体hakai-1中，m⁶A沉积缺陷模拟了Hpa侵染引起的约70%位点的m⁶A水平降低，导致基础防御基因的持续过表达，进而增强了植株对病原体的抗性。该研究表明，m⁶A动态变化影响着对Hpa的防御响应，为未来作物改良策略提供了潜在靶点。

图4 拟南芥野生型和hakai-1突变体幼苗在Hpa感染过程中m⁶A的动态变化

文章五：麻竹花叶病毒感染中的转录后调控网络

发表期刊：The Plant Journal

影响因子：5.7

研究样本：麻竹（Dendrocalamus latiflorus）幼苗，分为健康对照组（CK）和竹子花叶病毒（BaMV）感染组

测序策略：Nanopore DRS、Illumina RNA-seq、TMT 定量蛋白质组学

取样策略：选取 14 日龄麻竹幼苗，接种 BaMV 后培养 30 天，待叶片出现花叶症状后取样，以健康麻竹叶片为对照，每组 3 个生物学重复。

DOI：https://doi.org/10.1111/tpj.70604

发表时间：2025 年 12 月

主要发现：

具有重要经济价值的麻竹对竹子花叶病毒高度敏感，导致其生长发育严重受损。然而，竹—病毒互作过程中的蛋白质组图谱、转录本加工动态及转录后调控机制尚未得到解析。

该研究发现，BaMV侵染会抑制麻竹的光合作用相关蛋白，同时激活蛋白质合成与降解、抗氧化等相关蛋白。通过纳米孔直接RNA测序发现，病毒侵扰导致麻竹的全长转录本比例下降，影响了转录组与蛋白质组的关联。同时，病程相关基因（PR）更倾向于使用远端多聚腺苷酸化位点并延长其poly(A)尾。表观转录组分析表明，叶绿素合成的POR基因和脱落酸合成的NCED1基因的m⁶A比例上升，且与其转录水平下降相关。此外，在BaMV基因组中发现了122个潜在的m⁶A修饰位点，其中AAACA是主要的保守motif。综上所述，本研究系统揭示了竹子响应病毒侵染的转录后调控网络。

图5 麻竹中BaMV诱导的m⁶A修饰变化

总结与展望

从西瓜双病毒防御、拟南芥抗霜霉病和黄瓜花叶病毒、苹果抗链格孢菌，到麻竹抗花叶病毒，Nanopore DRS 技术展现出强大洞察力，其可精准定位病毒 RNA 的 m⁶A 修饰位点、揭示宿主与病毒的表观拮抗机制，并同步解析 Poly(A) 尾调控和可变剪切事件，为解析植物抗逆分子网络提供了高效工具。

这些研究不仅验证了 DRS 技术在植物病原体研究中的核心价值，更构建了“RNA 修饰—基因表达—抗逆表型”的完整调控网络，为作物抗逆育种提供了精准靶点。随着技术迭代，DRS 有望在更多植物逆境研究中发挥关键作用，推动抗逆育种进入精准化、高效化新阶段。

参考文献：

Pan F, Jing J, Qiu Y, et al. Epi-transcriptome analysis reveals the lack of N6-methyladenosine modifications in two RNA viruses infecting watermelon. Science Bulletin, 2025.

Liu J H, Lin Y, Li Y X, et al. A mutually antagonistic mechanism mediated by RNA m6A modification in plant-virus interactions. Nature Communications, 2025.

Zhihua Song, et al. Nanopore RNA direct sequencing identifies that m6A modification is essential for sorbitol-controlled resistance to Alternaria alternata in apple. Developmental Cell, 2025.

Leonardo Furci, Jérémy Berthelier, Hidetoshi Saze, RNA N6-adenine methylation dynamics impact Hyaloperonospora arabidopsidis resistance in Arabidopsis. Plant Physiology, 2024.

Li X, Wu L, Wang H, et al. N6-methyladenosine and poly(A) tail-mediated posttranscriptional regulation in bamboo mosaic virus-Dendrocalamus latiflorus interactions. Plant Journal, 2025.