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“吸血鬼”线虫的作用机制被揭开
2017年02月22日
来源：科学网
作者：科学网
责任编辑：admin
摘要：肉眼不可见的胞囊线虫对农业来说是一个重大威胁，可导致全球作物每年损失达数十亿美元。美国密苏里大学科研人员领衔的一个植物科学团队最近发现了一种机制，胞囊线虫利用该机制入侵大豆植株并从中吸走维持生命的营养元素。
了解了植物与胞囊线虫之间相互作用的分子基础，可能有助于发展出控制这些农业主要害虫的新策略，并养活不断增长的全球人口。
根据美国农业部（USDA）的数据，大豆是世界上2/3动物饲料的主要组成部分，同时也是美国消费的超过一半的食用油原料。可以说，胞囊线虫通过“劫持”大豆生物机能，危害了全球这一重要食物源的健康生产。
“胞囊线虫是世界范围内最具经济毁灭性的植物寄生线虫群体之一。”邦德生命科学中心研究人员、密苏里大学植物科学部副教授Melissa Goellner Mitchum说，“这些线虫通过在寄主的根部创造一个独特的取食细胞，吸血般地从大豆植株上吸取养分，来破坏它的根系统。”
这会导致作物发育迟缓、萎蔫，以至于出现产量损失。他们希望探索出胞囊线虫“霸占”大豆植株的途径和机制，并阻止其作用。
大约15年前，Mitchum和同事解开了线虫利用小氨基酸链或肽链来从大豆根部取食的线索。现在，运用过去不曾有的新一代测序技术，Mitchum实验室的研究人员Michael Gardner和Jianying Wang有了一个了不起的新发现。
这个发现就是，线虫具有产生第二类肽的能力，它可有效“接管”植物干细胞。正是植物干细胞创造了遍及植物全身以运输营养物质的管径。研究人员对比了这些肽类和植物产生的肽类，发现它们是同样的，被称为CLE-B肽。
“植物向它的干细胞发出这些化学信号，便开始生长的各种功能，包括植物用来运输营养物质的管径。”Mitchum表示，“高级测序表明，线虫使用相同的肽类来激活相同的过程。这种‘分子模拟’有助于线虫制造取食网，从那里就可以吸取植物营养物质了。”
为了验证他们的理论，Mitchum实验室的博士后Xiaoli Guo合成了CLE-B线虫肽，将其应用到常被当作模式植物的拟南芥的血管细胞中。研究人员发现，线虫肽在拟南芥中的生长反应与植物自身的肽影响其发展的方式相似。
接下来，研究人员“敲掉”了拟南芥中用以向自身干细胞发出信号的基因。这时线虫表现不佳，因为不能向植物发信号，线虫的取食网被破坏了。
“当线虫攻击植株根部时，它选择沿根的血管干细胞。”Mitchum表示，“通过切掉这条途径，我们减少了线虫用来操控植物的取食网的规模。这是我们第一次证明线虫调节、控制着植物管径。明确植物寄生线虫如何为自己的利益操控宿主植物，是帮助人们培育抗虫植物的关键一步。”
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