在植物的微观世界里，一场悄无声息的战争每天都在上演。植物寄生线虫，这些微小却极具破坏力的生物，每年在全球范围内给农业带来超过1000亿美元的损失 ，其中孢囊线虫和根结线虫堪称危害最为严重的“元凶”。近日，中国农业科学院植物保护研究所的一项研究，揭开了植物寄生线虫如何运用“间谍蛋白”，巧妙破坏宿主免疫系统的神秘面纱，相关成果发表于《新植物学家（New Phytologist）》。
植物寄生线虫虽小，却拥有一套复杂而高效的“攻击策略”。当它们侵染植物时，会分泌一种特殊的效应蛋白，这些蛋白就如同被精心派遣的“分子武器”，悄无声息地潜入植物细胞内部，巧妙操纵植物的生理过程。科学家们早就知晓部分效应蛋白能够抑制植物活性氧爆发，但这些蛋白究竟如何精准调控植物免疫核心组件，一直是未解之谜。
此次研究聚焦于甜菜孢囊线虫。研究团队通过一系列先进技术，包括发育表达分析、原位杂交和免疫组化技术，在甜菜孢囊线虫早期寄生阶段，成功鉴定出两个关键的分泌效应蛋白：Hs28B03和Hs8H07。这两种效应蛋白的作用机制犹如一场精心策划的“间谍行动”。首先是“结构伪装”，它们拥有与植物SKP1蛋白高度相似的结构域，如同披上了植物自身的“外衣”，借此瞒天过海，伪装成宿主泛素化途径的组分。一旦进入植物细胞，便迅速与植物CUL蛋白结合，形成E3泛素连接酶复合体，从而在植物细胞内部建立起一个“秘密据点”。
接下来便是“靶向破坏”。这个由效应蛋白组建的E3泛素连接酶复合体，有着明确而精准的目标——特异性识别并降解植物关键抗病蛋白AtSRC2。AtSRC2是大豆冷调节蛋白的同源物，在植物免疫系统中扮演着至关重要的角色，是激活呼吸爆发氧化酶同源物FRBOHF）介导的钙离子依赖性活性氧产生途径的关键因子。对AtSRC2的降解，就像是切断了植物免疫防御系统的关键线路，使其陷入瘫痪。
最后一步是“免疫抑制”。当AtSRC2被成功降解后，植物根系中RBOHF介导的活性氧爆发能力会显著降低。活性氧作为植物免疫反应的重要信号分子，其爆发能力的下降直接导致宿主植物防御能力被大幅削弱。此时，甜菜孢囊线虫便可以畅通无阻地在植物体内寄生、繁殖，对植物造成严重的损害。
这项研究首次清晰揭示了植物寄生线虫通过劫持宿主泛素化系统来破坏植物免疫系统的独特策略。这些效应蛋白就像是隐藏在植物细胞内部的“特洛伊木马”，从源头上瓦解了植物的防御系统。而破解这一“分子拟态”机制，为农业科学家们提供了设计精准“反间谍装置”的可能。通过深入了解植物线虫与宿主之间的这种分子互作关系，有望开发出新型的植物线虫防控策略，既减少化学农药的使用，降低环境污染，又能有效保护农作物免受线虫侵害，为全球粮食安全提供有力保障。
