论文部分内容阅读
植物寄生线虫利用头部和尾部的化学感觉神经元进行化学定向的能力对它们的生存至关重要,对于检测宿主的根系分泌物、食物刺激物、食物威慑物和性信息素至关重要。研究根结线虫是如何感知寄主植物分泌的信号化合物,从识别寄主阻断线虫侵染是防治根结线虫病害的新途径。但由于根结线虫感知信号的遗传背景知之甚少,导致这方面进展缓慢。通过筛选南方根结线虫与秀丽隐杆线虫同源率高的23个化感基因,利用q RT-PCR发现这些同源基因在线虫被吲哚吸引的过程中,与对照相比相对表达量上调,选出AWC、AWA和ASH神经元上相对表达量明显上调的17个同源基因,克隆了它们的CDS片段进行RNA干扰实验。AWC神经元上同源基因在干扰后,对吲哚的吸引显著下降,而AWA和ASH神经元上同源基因在被干扰后,对吲哚的趋化能力没有影响,由此说明AWC神经元参与对吲哚的调控。通过进一步实验证实,AWC神经元感知吲哚的信号转导途径为:吲哚与受体Mi-STR-193结合,激活G蛋白Mi-GPA-5后,向下激活Mi-ODR-1/Mi-DAF-11,产生c GMP继而产生信号转导打开环腺核苷酸离子通道Mi-TAX-4/Mi-TAX-2。而另一条感知挥发性化合物的神经元AWA不参与对吲哚的感知。进一步研究发现,AWA神经元上基因Mi-odr-10、Mi-odr-7、Mi-gpa-6、Mi-plc-1、Mi-egl-8、Mi-ocr-2和Mi-osm-9和ASH神经元上基因Mi-gpa-11被干扰后,南方根结线虫对番茄的趋化和侵染都有所下降。AWA神经元上感知番茄根系的信号途径为:根系信号与受体Mi-ODR-10结合,激活G蛋白Mi-GPA-6后,向下激活Mi-PLC-1/Mi-EGL-8调控的PLC途径,产生第二信使DAG和IP3,激活蛋白激酶PKC产生多不饱和脂肪酸PUFA,继而产生信号转导打开TPRV离子通道Mi-OSM-9/Mi-OCR-2。ASH神经元感知根系的信号通路为:根系信号与ASH上未知的受体结合,激活G蛋白Mi-GPA-11后,向下激活一条未知的磷脂酶途径,产生信号传导打开TPRV离子通道Mi-OSM-9/Mi-OCR-2。合成了南方根结线虫AWC上感知吲哚的受体基因Mi-str-193和G蛋白Mi-gpa-5,AWA上受体基因Mi-odr-10和G蛋白Mi-gpa-6这四个基因的探针,进行DNA-RNA原位杂交,结果显示这四个基因均在南方根结线虫的头部神经元处有杂交信号,说明这四个基因表达在南方根结线虫头部神经元。本研究确定了南方根结线虫感知吲哚的相关信号通路,为研究吲哚对南方根结线虫感知行为影响奠定了基础。并进一步筛选确定了与南方根结线虫感知番茄根系的相关AWA和ASH信号通路,为从干扰根结线虫识别寄主角度去阻断根结线虫对植物寄主的感知和侵染,开发新的根结线虫生防制剂提供了靶点和理论依据。