新聞網(wǎng)訊  植物寄生線(xiàn)蟲(chóng)可通過(guò)復(fù)雜且高度敏感的化學(xué)感受系統(tǒng)感知寄主植物釋放的化學(xué)信號(hào)物質(zhì)，從而完成對(duì)寄主植物的寄生和侵染。究竟植物寄生線(xiàn)蟲(chóng)感知的化學(xué)信號(hào)物質(zhì)的種類(lèi)和特點(diǎn)如何？我校生命與環(huán)境科學(xué)學(xué)院武海波博士利用模擬土壤三維透明的Pluronic膠系統(tǒng)，以南方根結(jié)線(xiàn)蟲(chóng)（Meloidogyne incognita）為材料，進(jìn)行了根結(jié)線(xiàn)蟲(chóng)對(duì)萌發(fā)的番茄種子的趨化性研究。研究發(fā)現(xiàn)萌發(fā)的番茄種子對(duì)根結(jié)線(xiàn)蟲(chóng)具有較強(qiáng)的引誘作用。進(jìn)而采用活性追蹤方法對(duì)其滲出物中所含物質(zhì)進(jìn)行了提取分離和鑒定，獲得了線(xiàn)蟲(chóng)感知寄主植物的關(guān)鍵化學(xué)信號(hào)物質(zhì)。2020年8月6日，該研究結(jié)果以“Constituents Leached by Tomato Seeds Regulate the Behavior of Root-Knot Nematodes and Their Antifungal Effects against Seed-Borne Fungi”為題在國(guó)際著名學(xué)術(shù)期刊Journal of Agricultural and Food Chemistry（SCI農(nóng)林科學(xué)大類(lèi)一區(qū)）在線(xiàn)發(fā)表。文章鏈接：https://pubs.acs.org/doi/10.1021/acs.jafc.0c01797。

圖1.自制的兩向選擇式嗅覺(jué)儀與活性檢測(cè)

本研究通過(guò)自制的兩向選擇式嗅覺(jué)儀，證明番茄種子在萌發(fā)時(shí)能夠引誘線(xiàn)蟲(chóng)，且是通過(guò)萌發(fā)時(shí)釋放的化合物來(lái)實(shí)現(xiàn)的。線(xiàn)蟲(chóng)可通過(guò)感知種子萌發(fā)時(shí)的分泌物進(jìn)一步侵染胚根，使其更早尋找寄主。通過(guò)活性追蹤、結(jié)合天然產(chǎn)物提取分離和結(jié)構(gòu)鑒定，從種子滲出物中得到了18個(gè)化合物。生物活性研究結(jié)果表明，酯類(lèi)、脂肪酸和酚酸類(lèi)化合物對(duì)線(xiàn)蟲(chóng)具有較強(qiáng)的引誘活性，是線(xiàn)蟲(chóng)感知寄主植物的重要化學(xué)信號(hào)物質(zhì)。生物堿類(lèi)化合物對(duì)線(xiàn)蟲(chóng)有較強(qiáng)的趨避活性，是植物抵御線(xiàn)蟲(chóng)侵染的重要防御物質(zhì)。此外，一些酚酸和生物堿類(lèi)化合物還會(huì)影響種傳真菌的定殖。

本研究發(fā)現(xiàn)番茄種子在萌發(fā)時(shí)釋放的化合物可以引誘線(xiàn)蟲(chóng)，并鑒別出線(xiàn)蟲(chóng)感知宿主植物的關(guān)鍵化學(xué)信號(hào)物質(zhì)。研究結(jié)果可為開(kāi)展寄生線(xiàn)蟲(chóng)感知寄主植物的化學(xué)生態(tài)學(xué)機(jī)制研究提供可借鑒的模式。

圖2.鑒定的化學(xué)信號(hào)物質(zhì)及其對(duì)線(xiàn)蟲(chóng)行為的影響

本研究工作有3位學(xué)院2017級(jí)化學(xué)專(zhuān)業(yè)本科生參與完成，其中匡明山同學(xué)為該論文第一作者，武海波博士為通訊作者。本研究得到國(guó)家自然科學(xué)基金項(xiàng)目（31800278）的資助。