6月17日，中國農業科學院植物保護研究所與國內科研單位合作，揭示了大豆孢囊線蟲通過分泌幾丁質水解酶水解共生信號因子以破壞微生物-植物共生關系的分子機制，設計了該幾丁質水解酶的抑制劑，提出了防治孢囊線蟲的新策略。相關研究成果發表在《自然微生物（Nature Microbiology）》上。
孢囊線蟲寄生植物的主要危害之一是抑制固氮根瘤菌和菌根真菌（促進植物吸收磷和水分）等微生物與植物的共生關系。大豆孢囊線蟲是影響大豆產量最重要的因素之一，當大豆感染孢囊線蟲時，根瘤菌結瘤形成減少、固氮作用能力減弱，大豆產量顯著下降；菌根真菌的菌根減少，嚴重影響植物對磷的吸收。“孢囊線蟲為什么能拮抗共生微生物的共生”是該領域內長期未解決的科學難題。
科研團隊研究發現大豆孢囊線蟲通過分泌器官——腹下食管腺分泌幾丁質酶，可以快速降解微生物共生所必須的共生信號因子——脂質幾丁寡糖和幾丁寡糖，從而阻斷了共生微生物與植物之間的信息傳遞。通過生物化學和結構生物學手段，闡明了幾丁質酶只識別幾丁寡糖骨架，從而幫助孢囊線蟲切斷所有共生生物的脂質幾丁寡糖和幾丁寡糖與植物的通訊。進一步設計合成了幾丁質酶的專一性抑制劑，在孢囊線蟲的存在下，該化合物能通過抑制幾丁質酶而有效恢復根瘤菌和菌根真菌的共生，為防治孢囊線蟲的為害提供了新思路。
該研究得到國家自然科學基金、國家重點研發計劃、中國農業科學院青年創新專項、中國農業科學院科技創新工程等項目的支持。（通訊員 郭建英）
原文鏈接：https://www.nature.com/articles/s41564-024-01727-5
