NaturePlants新策略植物

根结线虫(RKN,Meloidogynespp.)是全球范围内的主要农业害虫，每年可造成数十亿元的产量损失。根结线虫M.chitwoodi是美国西北马铃薯种植区的主要害虫，包括欧洲、亚洲和非洲地区。它可以侵染马铃薯块茎，不仅会在马铃薯块茎下形成棕色斑点，还会引起瘿瘤。目前的商业马铃薯品种对RKN没有天然的遗传抗性。种植者依靠杀线虫剂来治理根结线虫。因此，寻找控制根结线虫的方法是必要的。

一种可考虑的控制策略是使用合成或天然衍生的分子来激活或增强植物的免疫系统。植物通过损伤或病原体攻击引发组织损伤，释放内源分子，称为损伤相关分子模式。例如植物激发子肽(plant-defenceelicitorpeptide，Peps)参与到植物损伤相关分子模式。Peps处理在拟南芥和玉米等植物中可以触发局部和系统防御反应，但其在马铃薯中的作用尚未得到广泛研究。

年6月8日，华盛顿州立大学CynthiaGleason团队在NaturePlants上发表了题为“Enhancingpotatoresistanceagainstroot-knotnematodesusingaplant-defenceelicitordeliveredbybacteria”的文章，开发了一种枯草杆菌传递系统，产生植物防御诱导剂StPep1，用于土豆根结线虫的防治。

作者首先检测植物防御激发子肽(StPep1)是否可以保护土豆来抵御根结线虫的侵染，用1uM的StPep1处理土豆根部，并且设置mock作为对照，发现StPep1可以减少根结线虫造成的瘿瘤和卵团数目，产生对线虫的抗性，而对土豆的生物量没有负效应。先前文章报道，经过基因工程修饰的枯草杆菌Bacillus可以分泌植物寄生线虫特异的蛋白。基于此想法，作者将B.subtilis进行修饰，可以分泌带His标签的StPep1，westernblot和酶联免疫吸附试验相关实验表明分泌的StPep1浓度可达12.89ng/ml。为探究这种分泌系统是否可以提高土豆抗性，作者用水、转化空载pBE-S的B.subtilis培养液、转化StPep1-His载体的B.subtilis培养液转化StPep1载体的B.subtilis培养液来预处理植株，根结线虫定殖12天后，观测瘿瘤数目。发现，用转化StPep1-His或StPep1载体的B.subtilis培养液大大减少瘿瘤数目。

为进一步探究StPep1作用模式，用低浓度StPep1液处理土豆根部后，检测叶子和根中基因表达模式。先前文章报道，拟南芥中PERP信号由SA、JA和乙烯介导，作者首先检测相关信号通路的基因表达，发现在叶子中发现StPINII,StOsmotin2,StPR1和StWRKY40表达上调，而这些基因的表达差异未在根中发现。接着，用nM的StPep1液处理根部，转录组分析和RT-qPCR发现差异表达基因。进一步试验得到了7个可作为根部受StPep1诱导的makergene。其中的5个makergene基因同样在Bacillus-StPep1–His系统中可上调表达。这些结果表明Bacillus表达的StPep1–His可以作为防御激发子来调控根部基因表达。如上文提到，拟南芥中PERP信号由SA、JA等介导，那么土豆根部中StPep1应答基因是否独立于JA,发现StPep1处理后，StCOI1-RNAi（COIl为JA受体）植株中相较于野生型，2个受检测的StPep1应答基因的诱导下降，说明JA受体对于StPep1介导的信号是必需的。同样地，作者检测过表达NahG（NahG降解SA）的植株中相关基因表达量，与野生型相比，3个应答基因受StPep1的诱导更高。

枯草杆菌分泌StPep1处理植物的工作模型

综上，本文开发了开发了一种枯草杆菌传递系统，产生植物防御诱导剂StPep1，用于土豆中根结线虫的防治，可作为一种适应性强的新型植物防御病原体策略。

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