近日，中國農(nóng)業(yè)科學(xué)院植物保護(hù)研究所作物線蟲與細(xì)菌病害監(jiān)測(cè)與防控團(tuán)隊(duì)在國際知名學(xué)術(shù)期刊《New Phytologist》（IF5yr=10.2）上發(fā)表了一項(xiàng)重要研究成果。該研究首次揭示了甜菜孢囊線蟲的一種獨(dú)特 “作案” 機(jī)制，為開發(fā)新型植物線蟲防控策略提供了關(guān)鍵的理論依據(jù)。
植物寄生線蟲堪稱全球農(nóng)業(yè)的 “隱形殺手”，每年在全球范圍內(nèi)造成的作物損失超過 1000 億美元，其中孢囊線蟲和根結(jié)線蟲的危害最為嚴(yán)重。傳統(tǒng)化學(xué)農(nóng)藥不僅難以有效防治這類病害，還會(huì)對(duì)環(huán)境造成污染，因此，探尋新的防治方法迫在眉睫。植物線蟲在侵染植物時(shí)，會(huì)分泌效應(yīng)蛋白，這些蛋白就如同 “分子武器”，能夠操縱植物的生理過程，抑制植物活性氧爆發(fā)，然而其精準(zhǔn)調(diào)控植物免疫核心組件 RBOHs 的機(jī)制一直是個(gè)謎。
中國農(nóng)業(yè)科學(xué)院植物保護(hù)研究所作物線蟲與細(xì)菌病害監(jiān)測(cè)與防控團(tuán)隊(duì)通過一系列先進(jìn)技術(shù)，在甜菜孢囊線蟲早期寄生階段成功鑒定出兩個(gè)關(guān)鍵分泌效應(yīng)蛋白：Hs28B03 和 Hs8H07。這兩個(gè)效應(yīng)蛋白有著極為巧妙的 “作案手段”。
線蟲效應(yīng)蛋白28B03/8H07作用機(jī)制圖
首先，它們具有與植物 SKP1 蛋白高度相似的結(jié)構(gòu)域，如同狡猾的間諜，能夠 “偽裝” 成宿主泛素化途徑組分，與植物 CUL 蛋白結(jié)合，形成 E3 泛素連接酶復(fù)合體。接著，這個(gè)復(fù)合體就像訓(xùn)練有素的破壞者，能夠特異性識(shí)別并降解植物關(guān)鍵抗病蛋白 AtSRC2，而 AtSRC2 恰恰是激活 RBOHF 介導(dǎo)的鈣離子依賴性 ROS 產(chǎn)生途徑的關(guān)鍵因子。當(dāng) AtSRC2 被降解后，植物根系中 RBOHF 介導(dǎo)的 ROS 爆發(fā)能力便會(huì)顯著降低，使得宿主植物的防御能力大打折扣，線蟲的寄生效率則大幅提升。
這一研究首次揭示了植物寄生線蟲通過劫持宿主泛素化系統(tǒng)的獨(dú)特策略，它將偽裝成宿主蛋白的‘間諜’——效應(yīng)蛋白送入植物細(xì)胞內(nèi)部，如同特洛伊木馬，從源頭瓦解宿主的防御系統(tǒng)。破解這一‘分子擬態(tài)’機(jī)制，使我們有機(jī)會(huì)設(shè)計(jì)出精準(zhǔn)的‘反間諜裝置’，為深入解析植物-線蟲互作機(jī)制提供了全新視角。
該研究得到國家重點(diǎn)研發(fā)計(jì)劃（2023YFD1400400）、國家自然科學(xué)基金（31972247, 32302328）及中國農(nóng)科院科技創(chuàng)新工程（ASTIP-2021-IPP-04）資助。
