华南农业大学卓侃/廖金铃团队揭示根结线虫抑制植物免疫的新机制
责编 | 王一
根结线虫是一类专性活体营养寄生物，其寄主范围广泛，是农业生产中影响作物产量和质量的重要因素。明确根结线虫致病分子机制，可为获得根结线虫防控靶标、开发根结线虫分子调控技术奠定基础。当根结线虫侵染植物时，植物会产生O 2•− 和H 2 O 2 等活性氧物质抵抗线虫。根结线虫需要清除这些活性氧物质，才可能成功侵染和寄生寄主，然而目前关于根结线虫清除活性氧的机制还知之甚少。
近日，华南农业大学植物保护学院卓侃/廖金铃团队在Journal of Experimental Botany在线发表了题为The Meloidogyne graminicola effector MgMO289 targets a novel rice copper metallochaperone to suppress plant immunity的研究论文，首次发现了植物病原物利用植物超氧阴离子降解系统清除活性氧，从而抑制植物免疫反应，最终有利于自身侵染的机制。
该研究发现，沉默拟禾本科根结线虫背食道腺效应子MgMO289导致线虫寄生能力下降。MgMO289在植物体内和水稻金属伴侣OsHPP04互作 （图1） 。进一步研究发现，OsHPP04是一个铜金属伴侣蛋白，涉及铜离子的绑定，可与水稻铜锌超氧化物歧化酶cCu/Zn-SOD2互作；MgMO289和OsHPP04转基因水稻中的Cu/Zn-SOD酶活性显著提高，但超氧阴离子 （O2•−） 的浓度明显下降 （图2） ，且MgMO289和OsHPP04转基因水稻对拟禾本科根结线虫均更敏感。进一步免疫抑制试验表明，MgMO289可抑制水稻ROS爆发、防卫相基因的表达和细胞坏死。
MgMO289的沉默导致线虫寄生能力下降，因此，MgMO289可作为根结线虫防治的靶点。此外，OsHPP04过表达水稻对线虫的敏感性提升，表明OsHPP04是个感病基因，目前该研究团队正利用CRISPR/Cas9技术编辑OsHPP04，以期获得抗根结线虫品系。
综上所述，禾本科根结线虫效应子MgMO289可能通过与寄主水稻铜金属伴侣OsHPP04结合促进铜的转运，再通过OsHPP04与水稻铜锌超氧化物歧化酶cCu/Zn-SOD2的互作将Cu转运到cCu/Zn-SOD2，提高Cu/Zn-SOD的活性，促进O2•−的消除，从而抑制寄主植物的防卫反应，提高线虫的寄生能力。
华南农业大学植物保护学院2020届博士宋汉达和林柏荣副教授为并列第一作者、卓侃教授和廖金铃教授为共同通讯作者。该研究得到国家自然科学基金的支持。
据悉，该团队长期致力于根结线虫致病机理及根结线虫病的防控研究，近年相关成果相继发表在PLoS Pathogens、New Phytologist、Molecular Plant Pathology、Molecular Plant-Microbe Interactions等杂志上，后续将在这些研究的基础上，进一步开展根结线虫分子调控技术研究。
论文链接：
https://doi.org/10.1093/jxb/erab208
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