植物響應(yīng)寄生線蟲侵染機(jī)制的研究進(jìn)展

鄧苗苗 郭曉黎

（華中農(nóng)業(yè)大學(xué)農(nóng)業(yè)微生物學(xué)國家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，武漢 430070）

植物寄生線蟲（PPN）是危害農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的重要病害，每年遭受線蟲危害的作物種植面積高達(dá)上億畝，能造成約1 570億美元的經(jīng)濟(jì)損失［1］。另外，寄生線蟲的侵染還可以加重其它病原物的危害。PPN普遍都有能夠穿透寄主植物組織的口針，并注入來自食道腺的分泌物，與多種植物建立長期的寄生關(guān)系。不同的適應(yīng)方式和寄生行為使線蟲能夠在各種不同的植物中成功侵染寄生。在眾多的PPN中危害較為嚴(yán)重的主要是屬于定居型內(nèi)寄生線蟲的CN和RKN，其侵染性2齡幼蟲可以與寄主互作分別誘導(dǎo)合胞體和巨型細(xì)胞的建立，取食細(xì)胞是CN和RKN的唯一營養(yǎng)來源［2］，對其成功寄生至關(guān)重要。雖然同屬于定居型內(nèi)寄生PPN，CN和RKN卻存在較多的差異，RKN寄主范圍極其廣泛，能寄生5 500多種植物，而CN大多數(shù)種類具有寄主?；?，只寄生在特定或有限的寄主植物上［3］。另外CN和RKN在侵入部位、侵染方式、繁殖方式以及取食細(xì)胞和周圍組織的形態(tài)等方面均存在差異。隨著近年來對植物-線蟲互作分子機(jī)制方面的深入研究，CN和RKN在寄主抗病基因、分泌的效應(yīng)蛋白以及植物激素響應(yīng)方面有很大的不同，本文分別對以上3個方面的最新研究進(jìn)展進(jìn)行綜述和比較，對相關(guān)理論的潛在應(yīng)用價值以及研究重點(diǎn)進(jìn)行展望。

1 PPN觸發(fā)寄主誘導(dǎo)的免疫反應(yīng)調(diào)控機(jī)制

抗病品種的培育是線蟲防治最經(jīng)濟(jì)有效的防控措施，植物抗線蟲基因的定位和克隆是目前國內(nèi)外十分活躍的研究領(lǐng)域，挖掘有效的抗病基因及其關(guān)聯(lián)的分子標(biāo)記可以加快抗性品種的培育進(jìn)程。近年來，不同作物中線蟲抗病基因的定位和克隆方面取得了大量進(jìn)展，到目前為止克隆的抗CN基因多于抗RKN的基因，且CN抗病基因的種類更具有多樣性?？笴N的基因多從甜菜、馬鈴薯、番茄和大豆中被克隆，如在甜菜中分離到的抗甜菜孢囊線蟲（Heterodera schachtii）的基因Hs1pro-1，是第一個成功克隆的抗線蟲基因，編碼一個LRR-TM結(jié)構(gòu)的蛋白［4］。Hs4是近期克隆到的抗甜菜孢囊線蟲基因，編碼菱形樣蛋白酶，具有全新的抗病機(jī)制［5］；在馬鈴薯和番茄中克隆到了很多的抗馬鈴薯孢囊線蟲的基因，Gpa5由位于V和IX染色體上的兩個數(shù)量性狀位點(diǎn)（QTLs）控制［6］，H3受IV和XI染色體上QTLs控制［7］，迄今為止，這兩種基因的主效QTL未被克隆，但它們的定位和分子標(biāo)記均已經(jīng)用于育種選擇。而目前克隆到的抗馬鈴薯孢囊線蟲基因有以下3個：Gpa2對除了來自荷蘭的單個種群（D383）的所有歐洲種群的馬鈴薯白線蟲（Globodera pallida）都有抗性［8］，Gro1-4僅對馬鈴薯白線蟲Ro1型致病力具有抗性［9］，而Hero提供針對所有馬鈴薯金線蟲（G. rostochiensis）的廣譜抗性，以及針對馬鈴薯白線蟲的部分抗性［10］。這些基因編碼典型的NBS-LRR型的抗性基因，其中除Gro1-4是TIR類R基因，其余兩個都是CC類型。除此之外有研究還發(fā)現(xiàn)抗番茄葉霉菌的LRR結(jié)構(gòu)域的胞外受體樣蛋白Cf-2對馬鈴薯金線蟲Ro1-Mierenbos的寄生也有一定的抑制效果［11］，證明植物可以利用有限數(shù)量的免疫受體來抵御不同的植物病原物。

大豆中研究較為清楚的主要是Rhg4和Rhg1兩個抗大豆孢囊線蟲（H. glycines）的主效基因，分別位于8號和18號染色體上［12］。線蟲能夠侵染帶有這些抗病基因的植物根組織，但是不能形成正常的取食結(jié)構(gòu)，導(dǎo)致線蟲不能發(fā)育成熟。Rhg4序列全長約5.1 kb，編碼絲氨酸羥甲基轉(zhuǎn)移酶SHMT，參與絲氨酸與甘氨酸轉(zhuǎn)變等一碳單位的代謝［13］。rhg1-b通過一個31 kb片段拷貝數(shù)的變化來控制植物的抗性，這個31 kb片段編碼氨基酸轉(zhuǎn)運(yùn)子、α-SNAP蛋白（α-SNAPRhg1HC）和WI12 損傷誘導(dǎo)蛋白，三者共同作用提高大豆對孢囊線蟲的抗性［12］。rhg1-b可以賦予PI88788類型的孢囊線蟲抗性，而Peking類型的抗性需要rhg1-a及Rhg4兩個基因的參與。劉世名等［14］研究發(fā)現(xiàn)rhg1-a的孢囊線蟲抗性主要是由GmSNAP18（α-SNAPRhg1LC）介導(dǎo)的。α-SNAP抗大豆孢囊線蟲基因在大豆中主要有GmSNAP18、GmSNAP11、GmSNAP14、GmSNAP02和GmSNAP09五個同源基因，GmSNAP18和GmSNAP11具有最高同源性。不同大豆GmSNAP成員對SCN抗性表現(xiàn)出重疊和功能差異，GmSNAP18和GmSNAP11都有助于增強(qiáng)SCN抗性但GmSNAP14和GmSNAP02不影響SCN抗性。GmSNAP18是介導(dǎo)不同類型大豆對SCN抗性的主效基因，而GmSNAP11為賦予SCN抗性的新型微效基因［15］。α-SNAP參與物質(zhì)囊泡運(yùn)輸，協(xié)助NSF（N-ethylmaleimide sensitive factor）拆解SNAREs（soluble NSF attachment protein receptor）復(fù)合體以完成SNARE復(fù)合體循環(huán)使用。rhg1-b和rhg1-a抗性位點(diǎn)上的α-SNAPRhg1HC和α-SNAPRhg1LC在C末端具有多態(tài)性，導(dǎo)致與NSF互作能力減弱，影響SNARE復(fù)合體循環(huán)利用，囊泡運(yùn)輸受阻進(jìn)而引起細(xì)胞死亡［16］。此外在Rhg1抗性大豆7號染色體上發(fā)現(xiàn)了一個與參考基因組不同的NSF蛋白NSFRAN07，其N-端結(jié)構(gòu)域含有5個氨基酸多態(tài)性。NSFRAN07和α-SNAP多態(tài)性位于NSF /α-SNAP結(jié) 合界面，能增強(qiáng)與Rhg1抗性型α-SNAP的結(jié)合，減輕抗性型α-SNAP的細(xì)胞毒性［17］。另外有研究證實(shí)GmPR08-Bet VI能夠促進(jìn)GmSHMT08和GmSNAP18之間的分子相互作用，以協(xié)同抗線蟲［18-19］。最近的研究發(fā)現(xiàn)α-SNAP可以與t-SNARE家族的SYP131、SYP132以及SYP31互作介導(dǎo)孢囊線蟲抗性［20］，進(jìn)一步證明囊泡運(yùn)輸在孢囊線蟲抗性中的重要作用。上述Hs4菱形樣蛋白酶和大豆抗性位點(diǎn)的發(fā)現(xiàn)表明PPN抗性基因的研究中不應(yīng)只關(guān)注于NB-LRR基因，植物已經(jīng)進(jìn)化出了很多新的抗性機(jī)制待我們不斷地發(fā)現(xiàn)和利用。

抗RKN的基因主要還是集中在經(jīng)典的R基因。在番茄中，已經(jīng)報(bào)道了10個用于抗RKN的基因，分別是Mi-1到Mi-9［21］和Mi-HT［22］。它們都來源于野生番茄，只有Mi-2、Mi-3、Mi-4、Mi-5、Mi-6、Mi-9和Mi-HT是熱穩(wěn)定的［23］，而且由于雜交不親和，大多數(shù)尚未成功從野生番茄轉(zhuǎn)移到栽培番茄中。在這些抗性基因中研究最為清楚的是Mi-1，該基因具有廣譜抗性，能有效抵抗南方根結(jié)線蟲（Meloidogyne incognita）、爪哇根結(jié)線蟲（M. javanica）和花生根結(jié)線蟲（M. arenaria）［24］，但對北方根結(jié)線蟲（M. hapla）不具備抗性。另外Mi-1.2可以介導(dǎo)對蚜蟲、木虱以及粉虱的抗性，是目前所知的抗譜最廣的抗線蟲基因。與許多R基因一樣，Mi-1的功能也需要Hsp90與SGT1蛋白（suppressor of the Q2 allele of skp1）分子伴侶復(fù)合體［25］以及SlWRKY72 a和b［26］和SlWRKY70［27］轉(zhuǎn)錄因子的參與。此外，還有報(bào)道表明一個潛在的抗性位點(diǎn)Rme1在侵染的早期階段發(fā)揮作用，但僅限于與Mi-1直接或間接相互作用發(fā)揮功能［28］，其自身在抗病過程中沒有作用；櫻桃李中的Ma基因是第一個從多年生木本植物中克隆的線蟲抗病基因，對RKN具有廣譜、耐熱和高水平的抗性，該基因編碼含有2 018個氨基酸殘基的蛋白，是目前克隆鑒定過最長的TIR-NBS-LRR基因［29］。中國李和杏仁中的根結(jié)線蟲抗病位點(diǎn)Rjap以及RMja可能是Ma的同源基因，桃中的RMia位點(diǎn)也被定位到富含TIR-NBS-LRR的基因簇上；Me1和Me3是辣椒中的顯性廣譜抗性基因，被定位到同一染色體上的抗病基因簇，目前被用于控制花生根結(jié)線蟲、南方根結(jié)線蟲和爪哇根結(jié)線蟲3種主要的RKN［30］。另外除了經(jīng)典的R基因參與抗RKN，還有報(bào)道發(fā)現(xiàn)在大豆中存在抗RKN的QTL候選基因果膠甲酯酶抑制劑［31］，但缺少進(jìn)一步的功能驗(yàn)證。

當(dāng)攜帶無毒基因的PPN侵染攜帶有相對應(yīng)抗性基因的寄主時才會誘發(fā)寄主抗性引起ETI反應(yīng)。目前報(bào)道的無毒基因主要有馬鈴薯抗性基因Gpa2識別的馬鈴薯白線蟲分泌的SPRYSEC家族蛋白Gp-RBP1［32］、與番茄細(xì)胞外免疫受體cf-2和番茄半胱氨酸蛋白酶Rcr3pim互作的馬鈴薯金線蟲分泌的類毒素過敏原蛋白GrVAP1蛋白［33］以及番茄抗南方根結(jié)線蟲Mi-1基因的無毒基因MAP-1［34］和Cg-1［35］。

2 PPN分泌效應(yīng)蛋白促進(jìn)寄生

除了上述少數(shù)線蟲效應(yīng)蛋白能夠激發(fā)植物免疫反應(yīng)外，大部分的效應(yīng)蛋白被鑒定為促進(jìn)線蟲侵染和抑制寄主免疫反應(yīng)的利器。其中非常重要的一類肽類分泌蛋白能夠模擬植物多肽參與調(diào)控PPN的入侵和成功寄生，但由于CN和RKN形成取食位點(diǎn)時存在的巨大差異，模擬肽激素也有很大不同，線蟲的CLAVATA3/EMBRYO SURROUNDING REGION（CLE）多肽被認(rèn)為能模擬植物的CLE多肽功能調(diào)控植物細(xì)胞的分裂和分化，來協(xié)助取食細(xì)胞的建立和維持［36］。目前已經(jīng)在CN和RKN中都鑒定或預(yù)測到了CLE肽，但它們的結(jié)構(gòu)存在很大差異。RKN預(yù)測到的CLE肽只含有N端信號肽和C端保守的CLE結(jié)構(gòu)域，可能直接將具有生物活性CLE肽傳遞到質(zhì)外體中而無需經(jīng)過翻譯后的修飾加工［37］。而CN分泌的CLE肽除了N端信號肽和C端保守的CLE結(jié)構(gòu)域外，還包括一個中心可變結(jié)構(gòu)域［38］，N端分泌信號肽通過腺細(xì)胞分泌途徑引導(dǎo)這些效應(yīng)蛋白進(jìn)入分泌囊泡，隨后由中心可變結(jié)構(gòu)域和CLE結(jié)構(gòu)域組成的前體肽被線蟲口針傳遞進(jìn)寄主根系細(xì)胞的細(xì)胞質(zhì)中［39］，經(jīng)過多肽的翻譯后修飾——羥脯氨酸阿拉伯糖基化和蛋白質(zhì)水解加工成具有生物活性的配體轉(zhuǎn)運(yùn)到質(zhì)外體，此時植物CLE受體激酶CLV2/CRN以及CLV1和BARELY ANY MERISTEMs可以識別線蟲的CLE多肽［40］，從而正向調(diào)控合胞體的形成［41］。在CN中A-type和B-type CLE多肽都已被鑒定 到［42-43］，依據(jù)序列相似性，根結(jié)線蟲也具有潛在的兩種類型。C-TERMINALLY ENCODED PEPTIDE（CEP）-like［44］和INFLORESCENCE DEFICIENT IN ABSCISSION（IDA）-like肽［45］都只在RKN中發(fā)現(xiàn)，在CN中沒有報(bào)道，植物中的CEP參與了植物根/莖、側(cè)根和根瘤的發(fā)育，提高植物吸收硝態(tài)氮的能力，但CEP-like在線蟲侵染過程中的功能是未知的，推測其可能參與調(diào)控取食位點(diǎn)的大小。而IDA能與受體激酶HAESA（HAE）結(jié)合激活MAPK信號級聯(lián)通路誘導(dǎo)KNOX轉(zhuǎn)錄因子（分生組織發(fā)生與維持的關(guān)鍵基因并且參與側(cè)生器官形態(tài)形成）表達(dá)［46］。近期報(bào)道在RKN中鑒定到了RALF-like效應(yīng)蛋白，模擬植物RALF的生物活性，通過與FER的胞外受體結(jié)構(gòu)域結(jié)合，促進(jìn)JA信號通路關(guān)鍵蛋白MYC2降解等過程，破壞植物免疫系統(tǒng)［47］。除了模擬肽，CN還能分泌擬南芥膜聯(lián)蛋白類似物，在甜菜孢囊線蟲中，效應(yīng)蛋白4F01通過模擬擬南芥的膜聯(lián)蛋白與2OGFe（II）加氧酶家族的一個氧化還原酶結(jié)合，從而提高線蟲的寄生能力，在大豆孢囊線蟲中同樣分離到了該類蛋白，同源性較高，可能存在相似功能［48］。另外在禾谷孢囊線蟲（H. avenae）中也有報(bào)道膜聯(lián)蛋白類似物Ha-annexin，它能抑制小鼠凋亡蛋白BAX激發(fā)的HR反應(yīng)，并可以抑制MAPK通路上的關(guān)鍵基因NPK1/MKK1激發(fā)的細(xì)胞壞死［49］。除了上述在CN中發(fā)現(xiàn)的annexin類似物，在南方根結(jié)線蟲中鑒定出了4個巨噬細(xì)胞遷移抑制因子（macrophage migration inhibitory factor，MIF），它們通過與植物膜聯(lián)蛋白AnnAt1和 AnnAt4等相互作用抑制植物免疫力并促進(jìn)線蟲寄生［50］。CN和RKN中還廣泛存在一類功能較為保守的分支酸變位酶CMs。研究表明CMs可能通過模擬寄主植物分支酸變位酶競爭底物分支酸，影響生長素吲哚乙酸IAA和水楊酸SA的合成，最終抑制植物免疫［51］。

除了模擬植物類似物干擾寄主生長和免疫外，PPN還能分泌其它大量的效應(yīng)蛋白促進(jìn)線蟲入侵形成取食位點(diǎn)和抑制寄主的PTI及ETI反應(yīng)。目前的研究報(bào)道僅有一些細(xì)胞壁降解和修飾酶，如ENGs和PELs類在CN和RKN中存在相似性，其它效應(yīng)蛋白之間幾乎沒有重疊。在CN中參與合胞體形成的重要效應(yīng)蛋白主要有參與生長素合成或運(yùn)輸?shù)?9C07［52］和10A07［53］，另外還有與輔助剪接體蛋白SMU2互 作的Hs30D08［54］以及Hs-Ubi1泛素 蛋白相關(guān)的效應(yīng)蛋白［55］等參與合胞體的形成與維持。在RKN中MiPFN3能直接靶向破壞植物肌動蛋白微絲的聚合，影響植物肌動蛋白細(xì)胞骨架［56］。16D10靶向與植物SCL轉(zhuǎn)錄因子SCL6和SCL21互作［57］，7E12加速巨型細(xì)胞發(fā)育［58］；Mi8D05通過與寄主植物水通道蛋白TIP2互作，可能參與調(diào)控巨型細(xì)胞中溶質(zhì)和水分的轉(zhuǎn)運(yùn)［59］，這些效應(yīng)蛋白都能參與RKN巨型細(xì)胞的建立。

另外，PPN還利用了多種效應(yīng)蛋白直接或間接抑制寄主基礎(chǔ)抗病反應(yīng)［60］。在CN中，馬鈴薯金線蟲分泌的泛素羧端延伸蛋白GrUBCEP12［61］、SPRYSEC-19［62］、E3泛素連接酶RHA1B［63］和細(xì)胞壁松弛蛋白類蛋白EXPB2［64］；大豆孢囊線蟲分泌的HgGLAND［65］、30C02［66］和10A06［67］；甜 菜 孢囊線蟲分泌的HsGLAND4［68］；禾谷孢囊線蟲分泌的Ha18764［69］等能通過不同的作用機(jī)制抑制寄主植物的防御反應(yīng)，促進(jìn)CN的侵染。而在RKN中也進(jìn)化出了大量的抑制免疫的效應(yīng)蛋白，如爪哇根結(jié)線蟲分泌的Mj-TTL5［70］；南方根結(jié)線蟲分泌的鈣網(wǎng)蛋白Mi-CRT［71］和MiMsp40［72］；擬禾本科根結(jié)線蟲（M. graminicola）分 泌 的MgGPP［73］、Mg01965［74］、MgMO237［54］和近期報(bào)道的MgMO289［75］以及北方根結(jié)線蟲分泌的Mh265［76］等都能從不同的方面發(fā)揮功能，以幫助RKN寄生致病。綜上CN和RKN可能都針對類似的植物過程來啟動和維持取食位點(diǎn)建立，但它們顯然有不同的分子手段，通過使用不同的效應(yīng)蛋白來實(shí)現(xiàn)自身寄生的目的。

3 激素參與調(diào)控PPN與植物寄生過程

植物內(nèi)源激素作為植物體內(nèi)的微量信號分子，對植物的生長發(fā)育起著重要的調(diào)控作用。正常條件下各激素之間維持一定的平衡狀態(tài)，共同調(diào)控著植物體的生長發(fā)育和新陳代謝。然而當(dāng)寄主植物遭受PPN的侵染時，會影響激素穩(wěn)態(tài)，這主要?dú)w結(jié)為兩部分的原因：首先植物自身會響應(yīng)生物脅迫啟動防御系統(tǒng)導(dǎo)致內(nèi)源激素變化，其次CN和RKN等在攝取植物根系取食細(xì)胞營養(yǎng)時會通過自身的分泌物或效應(yīng)蛋白等改變植物激素的產(chǎn)生，最終建立有利于自身生長發(fā)育的取食位點(diǎn)。目前很多研究已證實(shí)水楊酸、茉莉酸和乙烯是參與植物抗病信號轉(zhuǎn)導(dǎo)途徑中的關(guān)鍵調(diào)控因子，而生長素和細(xì)胞分裂素則參與PPN建立取食位點(diǎn)。但每種激素在植物中并不是只有單一的生物學(xué)作用，而是在不同階段、不同環(huán)境條件下存在激素的crosstalk，共同發(fā)揮功能以增強(qiáng)植物對環(huán)境的適應(yīng)能力，特別是當(dāng)植物面臨病原物入侵時，會因?yàn)榧闹髦参锖筒≡锓N類的不同而導(dǎo)致植物激素產(chǎn)生的時間、種類與數(shù)量存有較大差異，這就需要植物精巧調(diào)控由各種激素信號轉(zhuǎn)導(dǎo)途徑偶聯(lián)而成的復(fù)雜網(wǎng)絡(luò)，靈活搭配激素組合、精密控制激素水平及信號的轉(zhuǎn)導(dǎo)，以實(shí)現(xiàn)對不同病原物的有效防御［77］。

在響應(yīng)植物寄生線蟲PPN入侵時，植物所具備的復(fù)雜激素信號網(wǎng)絡(luò)能夠迅速反應(yīng)，使植物改變代謝機(jī)制來應(yīng)對逆境脅迫，此時植物體內(nèi)原本用于生長發(fā)育的能量與資源會向免疫系統(tǒng)轉(zhuǎn)移，從而達(dá)到節(jié)省能源，增強(qiáng)植物抵抗生物脅迫的能力。在對PPN侵染寄主后防御激素的研究中，發(fā)現(xiàn)通過外源施加SA預(yù)處理植物會顯著增強(qiáng)寄主植物對CN和RKN的抗性，而目前的研究證實(shí)了JA正調(diào)控寄主植物對CN的抗性，但JA調(diào)控RKN的抗性研究卻出現(xiàn)了不同的結(jié)果，在過去的十幾年里，多篇關(guān)于JA在RKN侵染中作用的論文壓倒性地支持JA作為一種防御分子正調(diào)控寄主對RKN的抗性［78］，但也有報(bào)道通過對JA信號轉(zhuǎn)導(dǎo)或生物合成突變體和轉(zhuǎn)基因植物的抗性分析產(chǎn)生了相反的結(jié)果。比如JA不敏感突變體jai1對RKN敏感性降低［79］；JA合成基因lox3突變體表現(xiàn)出抗線蟲的表型；lox4突變體比野生型能發(fā)育出更多的雌蟲［80］但含有更高的JA水平等。綜上，猜測可能由于寄主植物突變體自身存在生長表型、產(chǎn)生代謝物種類、侵染RKN種類以及表型計(jì)數(shù)方法等的差異，最終導(dǎo)致了JA在RKN侵染后正負(fù)調(diào)控均存在的現(xiàn)象。另外關(guān)于赤霉素（GA）、脫落酸（ABA）、油菜素內(nèi)酯（brassinosteroids）和獨(dú)角金內(nèi)酯（strigolactones）在線蟲侵染中的作用的研究主要在水稻擬禾本科根結(jié)線蟲中有報(bào)道，它們通過拮抗JA防御反應(yīng)來促進(jìn)PPN的侵染［81-84］。

乙烯在線蟲的吸引、遷移、取食位點(diǎn)的形成和寄主防御中同樣起著重要作用，但植物與CN和RKN的相互作用存在很多差異。乙烯雖然能正調(diào)控RKN的蟲癭重量和巨型細(xì)胞大小，但可以通過減少寄主根部對線蟲的吸引力達(dá)到抗線蟲侵染的效果。抗病品種比感病品種表現(xiàn)出更多的乙烯生物合成和響應(yīng)基因的上調(diào)，也證實(shí)了乙烯能夠抑制RKN的侵染［85］。相反，乙烯途徑促進(jìn)了CN的寄生。外源補(bǔ)充乙烯合成前體ACC或乙烯供體乙烯利能顯著促進(jìn)CN的寄生和發(fā)育，而用乙烯抑制劑處理植物能負(fù)調(diào)控線蟲的發(fā)育。過量產(chǎn)生乙烯的突變體對甜菜孢囊線蟲更加敏感，乙烯不敏感突變體則抗甜菜孢囊線蟲侵染［86］。但利用大豆對大豆孢囊線蟲做吸引實(shí)驗(yàn)時卻出現(xiàn)了相反的結(jié)果，線蟲更容易侵染被乙烯生物合成抑制劑預(yù)處理的大豆根尖，乙烯不敏感的突變體對大豆孢囊線蟲的吸引力增強(qiáng)，乙烯過量表達(dá)的突變體對大豆孢囊線蟲的吸引減弱［87］。一項(xiàng)對甜菜孢囊線蟲侵染擬南芥的報(bào)道證實(shí)了乙烯是通過兩個獨(dú)立的途徑來影響植物線蟲相互作用的：一種是典型的乙烯信號通路，通過抑制SA觸發(fā)的防御反應(yīng)符合乙烯增強(qiáng)CN侵染的表型，另一種是獨(dú)立于經(jīng)典的乙烯信號通路［88］，涉及乙烯受體ETR1及其對細(xì)胞分裂素信號的調(diào)節(jié)，當(dāng)ETR1活性被消除時，細(xì)胞分裂素信號轉(zhuǎn)導(dǎo)受到顯著抑制，導(dǎo)致寄主抗CN侵染。因此，特異寄主-線蟲的相互作用、乙烯效應(yīng)的時間或位置、以及與其它激素途徑的交叉串?dāng)_可能造成上述乙烯參與寄主對CN侵染表型的差異。

除了上述防御激素外，生長素和細(xì)胞分裂素則參與了PPN建立成熟的取食細(xì)胞。在南方根結(jié)線蟲和甜菜孢囊線蟲分泌物中均已檢測到生長素和細(xì)胞分裂素的存在，但尚不清楚其對取食細(xì)胞的影響。后續(xù)的研究從甜菜孢囊線蟲鑒定了一個細(xì)胞分裂素合成相關(guān)的基因HsIPT1，沉默該基因顯著降低線蟲的毒性和取食細(xì)胞發(fā)育［89］。此外，CN和RKN為了成功寄生需要操縱寄主的激素穩(wěn)態(tài)，生長素的運(yùn)輸和信號轉(zhuǎn)導(dǎo)對取食位點(diǎn)的發(fā)育非常重要［90］，兩種不同的取食細(xì)胞的形成在生長素轉(zhuǎn)運(yùn)蛋白PIN的利用方面存在差異。PIN1和PIN3主要參與CN合胞體的形成，而PIN2和PIN3則影響巨型細(xì)胞的建立［91］。另外細(xì)胞分裂素合成、信號轉(zhuǎn)導(dǎo)以及代謝相關(guān)的基因表達(dá)在兩種取食細(xì)胞之間存在差異，這也決定了不同的細(xì)胞周期進(jìn)程。例如，細(xì)胞分裂素合成基因IPT1在甜菜孢囊線蟲侵染后誘導(dǎo)表達(dá)，而在南方根結(jié)線蟲侵染后沒有IPT基因上調(diào)［92］；分解代謝基因CKX對兩種線蟲侵染的響應(yīng)不同，CKX6在甜菜孢囊線蟲和南方根結(jié)線蟲侵染后均上調(diào)，而CKX5和CKX7只被甜菜孢囊線蟲誘導(dǎo)表達(dá)。突變體分析表明擬南芥細(xì)胞分裂素組氨酸激酶受體Ahk3和Ahk4對合胞體形成很關(guān)鍵，而Ahk2和Ahk3是巨型細(xì)胞形成所必需的。兩種PPN引起寄主不同的激素變化，形成完全不同的取食位點(diǎn)［89］。CN在細(xì)胞整合合胞體之前誘導(dǎo)有限的細(xì)胞分裂，需要細(xì)胞分裂素信號的正常激活，而RKN則誘導(dǎo)細(xì)胞分裂的異常增加，從而產(chǎn)生特有的根結(jié)［93-94］。綜上，PPN通過不同的層面操縱植物，成功建立一種長期的寄生關(guān)系。

4 展望

目前的研究發(fā)現(xiàn)，CN和RKN與寄主植物的相互作用似乎是獨(dú)立進(jìn)化的，在抗病基因、效應(yīng)蛋白、激素調(diào)控等方面均存在較大的差異，但它們都可以通過多種途徑調(diào)控寄主的發(fā)育過程，抑制寄主的防御反應(yīng)，成功寄生形成取食細(xì)胞［95］。雖然近年來植物線蟲互作機(jī)制研究方面取得了快速進(jìn)展，部分抗病基因也得到了成功的應(yīng)用，但我們對植物與線蟲互作中的復(fù)雜變化仍知之甚少。在抗病基因挖掘方面，目前克隆的抗線蟲基因數(shù)量稀少，部分抗線蟲基因只針對特定寄主且具有線蟲小種特異性，小麥、水稻以及蔬菜中的抗線蟲基因仍待克隆，針對田間毒性小種的出現(xiàn)亟需篩選新的線蟲抗病基因資源或者開發(fā)新的廣譜抗病策略。如果對抗病基因及其無毒基因之間的識別特異性有了更深的理解，將有助于我們更好的利用或者改造抗病基因。對活躍的線蟲效應(yīng)蛋白研究方面，目前鑒定的效應(yīng)蛋白數(shù)量遠(yuǎn)遠(yuǎn)低于基于基因組預(yù)測的效應(yīng)蛋白數(shù)量，對植物寄生線蟲遺傳操作技術(shù)的突破將極大推動線蟲基因功能的研究以及線蟲防控。通過效應(yīng)蛋白篩選得到的部分靶標(biāo)基因往往具有多種表型效應(yīng)，需要借助精準(zhǔn)基因編輯或者分子設(shè)計(jì)加以改良。此外，線蟲效應(yīng)蛋白或者分泌物在非寄主抗性中的作用機(jī)制對提高植物廣譜持久抗性也具有重要的指導(dǎo)意義。