在植物的微觀世界里，一場悄無聲息的戰(zhàn)爭每天都在上演。植物寄生線蟲，這些微小卻極具破壞力的生物，每年在全球范圍內給農業(yè)帶來超過1000億美元的損失 ，其中孢囊線蟲和根結線蟲堪稱危害最為嚴重的“元兇”。近日，中國農業(yè)科學院植物保護研究所的一項研究，揭開了植物寄生線蟲如何運用“間諜蛋白”，巧妙破壞宿主免疫系統(tǒng)的神秘面紗，相關成果發(fā)表于《新植物學家（New Phytologist）》。
植物寄生線蟲雖小，卻擁有一套復雜而高效的“攻擊策略”。當它們侵染植物時，會分泌一種特殊的效應蛋白，這些蛋白就如同被精心派遣的“分子武器”，悄無聲息地潛入植物細胞內部，巧妙操縱植物的生理過程?？茖W家們早就知曉部分效應蛋白能夠抑制植物活性氧爆發(fā)，但這些蛋白究竟如何精準調控植物免疫核心組件，一直是未解之謎。
此次研究聚焦于甜菜孢囊線蟲。研究團隊通過一系列先進技術，包括發(fā)育表達分析、原位雜交和免疫組化技術，在甜菜孢囊線蟲早期寄生階段，成功鑒定出兩個關鍵的分泌效應蛋白：Hs28B03和Hs8H07。這兩種效應蛋白的作用機制猶如一場精心策劃的“間諜行動”。首先是“結構偽裝”，它們擁有與植物SKP1蛋白高度相似的結構域，如同披上了植物自身的“外衣”，借此瞞天過海，偽裝成宿主泛素化途徑的組分。一旦進入植物細胞，便迅速與植物CUL蛋白結合，形成E3泛素連接酶復合體，從而在植物細胞內部建立起一個“秘密據(jù)點”。
接下來便是“靶向破壞”。這個由效應蛋白組建的E3泛素連接酶復合體，有著明確而精準的目標——特異性識別并降解植物關鍵抗病蛋白AtSRC2。AtSRC2是大豆冷調節(jié)蛋白的同源物，在植物免疫系統(tǒng)中扮演著至關重要的角色，是激活呼吸爆發(fā)氧化酶同源物FRBOHF）介導的鈣離子依賴性活性氧產生途徑的關鍵因子。對AtSRC2的降解，就像是切斷了植物免疫防御系統(tǒng)的關鍵線路，使其陷入癱瘓。
最后一步是“免疫抑制”。當AtSRC2被成功降解后，植物根系中RBOHF介導的活性氧爆發(fā)能力會顯著降低?；钚匝踝鳛橹参锩庖叻磻闹匾盘柗肿?，其爆發(fā)能力的下降直接導致宿主植物防御能力被大幅削弱。此時，甜菜孢囊線蟲便可以暢通無阻地在植物體內寄生、繁殖，對植物造成嚴重的損害。
這項研究首次清晰揭示了植物寄生線蟲通過劫持宿主泛素化系統(tǒng)來破壞植物免疫系統(tǒng)的獨特策略。這些效應蛋白就像是隱藏在植物細胞內部的“特洛伊木馬”，從源頭上瓦解了植物的防御系統(tǒng)。而破解這一“分子擬態(tài)”機制，為農業(yè)科學家們提供了設計精準“反間諜裝置”的可能。通過深入了解植物線蟲與宿主之間的這種分子互作關系，有望開發(fā)出新型的植物線蟲防控策略，既減少化學農藥的使用，降低環(huán)境污染，又能有效保護農作物免受線蟲侵害，為全球糧食安全提供有力保障。
