在植物的微觀世界里，一場(chǎng)悄無聲息的戰(zhàn)爭(zhēng)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(nèi)給農(nóng)業(yè)帶來超過1000億美元的損失 ，其中孢囊線蟲和根結(jié)線蟲堪稱危害最為嚴(yán)重的“元兇”。近日，中國(guó)農(nóng)業(yè)科學(xué)院植物保護(hù)研究所的一項(xiàng)研究，揭開了植物寄生線蟲如何運(yùn)用“間諜蛋白”，巧妙破壞宿主免疫系統(tǒng)的神秘面紗，相關(guān)成果發(fā)表于《新植物學(xué)家（New Phytologist）》。
植物寄生線蟲雖小，卻擁有一套復(fù)雜而高效的“攻擊策略”。當(dāng)它們侵染植物時(shí)，會(huì)分泌一種特殊的效應(yīng)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(xì)胞內(nèi)部，巧妙操縱植物的生理過程?？茖W(xué)家們?cè)缇椭獣圆糠中?yīng)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(zhǔn)調(diào)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(tuán)隊(duì)通過一系列先進(jìn)技術(shù)，包括發(fā)育表達(dá)分析、原位雜交和免疫組化技術(shù)，在甜菜孢囊線蟲早期寄生階段，成功鑒定出兩個(gè)關(guān)鍵的分泌效應(yīng)蛋白：Hs28B03和Hs8H07。這兩種效應(yīng)蛋白的作用機(jī)制猶如一場(chǎng)精心策劃的“間諜行動(dòng)”。首先是“結(jié)構(gòu)偽裝”，它們擁有與植物SKP1蛋白高度相似的結(jié)構(gòu)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(jìn)入植物細(xì)胞，便迅速與植物CUL蛋白結(jié)合，形成E3泛素連接酶復(fù)合體，從而在植物細(xì)胞內(nèi)部建立起一個(gè)“秘密據(jù)點(diǎn)”。
接下來便是“靶向破壞”。這個(gè)由效應(yīng)蛋白組建的E3泛素連接酶復(fù)合體，有著明確而精準(zhǔn)的目標(biāo)——特異性識(shí)別并降解植物關(guān)鍵抗病蛋白AtSRC2。AtSRC2是大豆冷調(diào)節(jié)蛋白的同源物，在植物免疫系統(tǒng)中扮演著至關(guān)重要的角色，是激活呼吸爆發(fā)氧化酶同源物FRBOHF）介導(dǎo)的鈣離子依賴性活性氧產(chǎn)生途徑的關(guān)鍵因子。對(duì)AtSRC2的降解，就像是切斷了植物免疫防御系統(tǒng)的關(guān)鍵線路，使其陷入癱瘓。
最后一步是“免疫抑制”。當(dāng)AtSRC2被成功降解后，植物根系中RBOHF介導(dǎo)的活性氧爆發(fā)能力會(huì)顯著降低?；钚匝踝鳛橹参锩庖叻磻?yīng)的重要信號(hào)分子，其爆發(fā)能力的下降直接導(dǎo)致宿主植物防御能力被大幅削弱。此時(shí)，甜菜孢囊線蟲便可以暢通無阻地在植物體內(nèi)寄生、繁殖，對(duì)植物造成嚴(yán)重的損害。
這項(xiàng)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(dú)特策略。這些效應(yīng)蛋白就像是隱藏在植物細(xì)胞內(nèi)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(jī)制，為農(nóng)業(yè)科學(xué)家們提供了設(shè)計(jì)精準(zhǔn)“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(guān)系，有望開發(fā)出新型的植物線蟲防控策略，既減少化學(xué)農(nóng)藥的使用，降低環(huán)境污染，又能有效保護(hù)農(nóng)作物免受線蟲侵害，為全球糧食安全提供有力保障。
