【摘 要】
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根结线虫在寄主植物生长阶段能准确感知寄主植物分泌的信号化合物,从而成功地完成对寄主植物的侵染。根结线虫感知寄主植物信号化合物的分子机制成为本领域的关键科学难题,同时也是阻断其侵染的技术难题,由于根结线虫感知信号的神经元遗传背景知之甚少,导致这一科学难题虽经长期探索仍未能得到解决。本研究借助秀丽隐杆线虫的遗传学背景,找到了秀丽隐杆线虫和南方根结线虫感知的共同化合物,发现了秀丽隐杆线虫的相关感知通路,
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根结线虫在寄主植物生长阶段能准确感知寄主植物分泌的信号化合物,从而成功地完成对寄主植物的侵染。根结线虫感知寄主植物信号化合物的分子机制成为本领域的关键科学难题,同时也是阻断其侵染的技术难题,由于根结线虫感知信号的神经元遗传背景知之甚少,导致这一科学难题虽经长期探索仍未能得到解决。本研究借助秀丽隐杆线虫的遗传学背景,找到了秀丽隐杆线虫和南方根结线虫感知的共同化合物,发现了秀丽隐杆线虫的相关感知通路,并进一步在此基础上确定了南方根结线虫感知通路的一些关键基因。首次确定了秀丽隐杆线虫对柠檬酸的感知由三条化感神经参与,分别是AWA,AWC（ON）和ASER。其中起主要作用的是ASER神经元,在ASER上发现了GCY-1/GCY-5—c GMP—TAX-2/TAX-4信号传导途径。AWC（ON）作为嗅觉神经元,首次发现可以参与感知水溶性物质,其信号传导途径为STR-2—G蛋白—ODR-1/DAF-11—c GMP—TAX-2/TAX-4。我们发现DEG/ENa C和MAPK途径也参与了感知调节,并进一步证明了MAPK途径在ASER和AWC（ON）神经元上起作用,并且主要功能位置是AWC（ON）。确定了秀丽隐杆线虫感知酸性环境的是ASER神经元,DEG/ENa C参与调节感知行为,其信号转导途径是GCY-1/GCY-4—c GMP—TAX-2/TAX-4。而对于酸性环境,MAPK途径的调节更为复杂,我们没有找到关键起正调控作用的位置,只发现mpk-1在并不直接参与酸性环境的感知神经元AWC（ON）上起轻微的正调控作用,在ASER上起负调控作用。通过将秀丽隐杆线虫和南方根结线虫两者基因组的BLAST,找到南方根结线虫的可能化感基因27个,并克隆得到15个基因的部分编码序列（Coding sequence;CDS）。利用RT-PCR验证到其中20个基因在被柠檬酸吸引过程中,表达量发生了显著变化。进一步ds RNA干扰实验,发现minc3s00025g01614（Mi-gcy-9）,minc3s00056g02910（Mi-odr-1）,minc3s00187g07094（Mi-gpa-1）,minc3s00022g01386（Mi-gpa-5）正调控柠檬酸的感知。有23个基因在感知酸性环境的时候,表达量显著上调。ds RNA干扰后,确定minc3s02630g30946（Mi-gcy-4）正调控酸性p H感知,minc3s00006g00427（Mi-gpa-7）起负调控作用。11个基因正调控线虫侵染能力,2个基因负调控。本研究发现,南方根结线虫的化感基因在很大程度上与秀丽隐杆线虫同源,它们在根结线虫中也起到感知化合物的作用。同时,我们也发现具体的功能基因又有所区别,在秀丽隐杆线虫中找到的柠檬酸受体是GCY-1和GCY-5,而南方根结线虫中却是MINC3S00025G01614（Mi-GCY-9）,感知酸性环境的秀丽隐杆线虫受体是GCY-1和GCY-4,在南方根结线虫中只发现MINC3S02630G30946（GCY-4）在起作用。虽然南方根结线虫目前的基因数据不全且冗余,神经网络系统的研究鲜有报道,给进一步研究造成了障碍,但本研究锁定了一些功能基因,提供了进一步研究的线索,为阐明南方根结线虫感知寄主的过程奠定了基础,也为从干扰寄主识别入手进行线虫防治提供了靶点和理论依据。
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