近日，中國農(nóng)業(yè)科學(xué)院蔬菜花卉研究所植保病害課題組茆振川團隊與法國農(nóng)科院索菲亞農(nóng)業(yè)生物技術(shù)研究所Pierre Abad團隊在國際知名學(xué)術(shù)期刊Plant Communications（IF 10.5）在線發(fā)表了題為“A root-knot nematode effector Mi2G02 hijacks a host plant trihelix transcription factor for nematode parasitism”的研究論文。該論文報道了南方根結(jié)線蟲（Meloidogyne incognita）分泌的Mi2G02效應(yīng)蛋白與宿主trihelix轉(zhuǎn)錄因子GT-3a互作，調(diào)控下游靶標基因表達幫助線蟲寄生的分子機制。

      “每年在全球造成農(nóng)作物損失達1570億美元，線蟲已經(jīng)成為農(nóng)作物的第二大類病害”，在今年的兩會通道上，全國人大代表、中國科學(xué)院院士、云南大學(xué)教授張克勤介紹，線蟲雖小，但對農(nóng)作物損害很大，會導(dǎo)致作物減產(chǎn)甚至絕收。在我國，根結(jié)線蟲和孢囊線蟲是危害最嚴重、最具經(jīng)濟重要性的兩類農(nóng)作物重要病原線蟲。根結(jié)線蟲幾乎可以侵染所有栽培植物，特別是一些蔬菜作物如番茄、黃瓜、辣椒都是根結(jié)線蟲最易侵染的寄主。我國蔬菜種植面積超過3億畝，其中設(shè)施蔬菜面積超過6千萬畝，受根結(jié)線蟲為害，蔬菜一般可減產(chǎn)30%以上。隨著全球氣候變化、國內(nèi)種植制度改革以及農(nóng)業(yè)機械化、規(guī)模化和高值農(nóng)業(yè)的快速發(fā)展，蔬菜根結(jié)線蟲病害呈嚴重發(fā)生趨勢。根結(jié)線蟲在寄生過程由食道腺和表皮等器官分泌大量效應(yīng)蛋白進入宿主植物細胞，具有降解植物細胞壁、調(diào)節(jié)植物免疫反應(yīng)、干擾激素合成和信號傳導(dǎo)、調(diào)控基因表達和細胞發(fā)育等功能。通過解析根結(jié)線蟲寄生關(guān)鍵效應(yīng)蛋白與宿主靶標蛋白的功能，揭示根結(jié)線蟲致病機理，為尋找防治根結(jié)線蟲的新靶標、開發(fā)RNA生物農(nóng)藥提供理論依據(jù)。

      本研究利用宿主介導(dǎo)的基因沉默、轉(zhuǎn)基因驗證，證明南方根結(jié)線蟲Mi2G02效應(yīng)蛋白參與調(diào)控根長和線蟲取食細胞發(fā)育。酵母雙雜交、雙分子熒光互補、螢火蟲素酶互補、免疫共沉淀等試驗證實Mi2G02與植物trihelix轉(zhuǎn)錄因子GT-3a在細胞核中互作，Mi2G02的核定位信號、ShKT結(jié)構(gòu)域和GT-3a的DNA-binding結(jié)構(gòu)域是互作關(guān)鍵區(qū)域。GT-3a在植物根系發(fā)育特別是側(cè)根發(fā)育過程具有重要作用，也是根結(jié)線蟲成功寄生的關(guān)鍵植物靶標。GT-3a具有轉(zhuǎn)錄抑制功能，能夠特異結(jié)合TOZ和RAD23基因的啟動子序列病抑制基因表達。進一步研究表明，Mi2G02通過抑制26S蛋白酶體介導(dǎo)的蛋白降解功能，穩(wěn)定GT-3a蛋白，增加對TOZ和RAD23基因表達的抑制作用。綜上所述，該研究報道了南方根結(jié)線蟲寄生關(guān)鍵效應(yīng)蛋白Mi2G02與宿主轉(zhuǎn)錄因子GT-3a互作并抑制其降解，調(diào)控下游靶標基因表達，從而幫助線蟲與其宿主建立寄生關(guān)系的分子機制。

圖. Mi2G02效應(yīng)蛋白與宿主GT-3a互作幫助線蟲寄生的模式圖

      中國農(nóng)業(yè)科學(xué)院蔬菜花卉研究所趙建龍研究員、碩士生黃開偉和博士生劉銳為該論文的共同第一作者，趙建龍研究員、茆振川研究員和Micha?l Quentin教授為共同通訊作者。中國農(nóng)業(yè)科學(xué)院蔬菜花卉研究所楊宇紅研究員、凌鍵研究員、李彥研究員、謝丙炎研究員、碩士生來雨情，中國農(nóng)業(yè)大學(xué)簡恒教授和法國農(nóng)科院索菲亞農(nóng)業(yè)生物技術(shù)研究所Pierre Abad教授、Bruno Favery教授參與了該工作。本研究獲得中國農(nóng)業(yè)科學(xué)院青年創(chuàng)新專項、國家自然科學(xué)基金、北京市自然科學(xué)基金、中國農(nóng)業(yè)科學(xué)院創(chuàng)新工程和國家大宗蔬菜產(chǎn)業(yè)技術(shù)體系等多項基金的資助。

文章鏈接：https://doi.org/10.1016/j.xplc.2023.100723