根结线虫和大豆孢囊线虫对氨基酸的趋化性比较研究

【作者】 姜野； 李春杰； 黄铭慧； 秦瑞峰； 常豆豆； 于瑾瑶； 王从丽；

【机构】 中国科学院东北地理与农业生态研究所中国科学院大豆分子设计育种重点实验室； 中国科学院大学；

【摘要】 根结线虫和孢囊线虫能够感知根部释放的化学信号梯度而定位寄主。基于根系分泌物的总量,氨基酸是除了糖之外最丰富的代谢产物,是重要的可溶性和小分子物质;其分泌的种类和数量受植物本身和环境条件影响。氨基酸能够抑制卵孵化、影响线虫致死率和线虫在植物上的繁殖,然而植物寄生线虫对氨基酸的趋化性报道非常少。因此该研究根据侧链基团R的特性(极性、非极性、酸性、碱性和中性)选择了15种氨基酸,利用Pluronic胶系统展开了对三种线虫(大豆孢囊线虫Heterodera glycines、南方根结线虫Meloidogyne incognita和北方根结线虫M.hapla)的趋化性及其行为学影响,并对相应浓度进行了pH值测定和致死率检测。结果表明携带负电荷的极性酸性的天冬氨酸和携带正电荷的极性碱性精氨酸不同浓度对三种线虫的吸引不同,大豆孢囊线虫和北方根结线虫被天冬氨酸吸引到化学适配器里的数量远远高于南方根结线虫,而根结线虫在适配器的开口端聚集成球状;精氨酸对三种线虫都吸引,但M.hapla吸引到化学适配器里的线虫数量高于其他两种线虫;两种氨基酸对线虫的吸引都有浓度效应;比较这三种线虫对酸碱反应的特征表明酸性pH、碱性pH和氨基酸本身都参与了趋化性,而且线虫种类也影响其趋化性。另外13种氨基酸对3种线虫的吸引具有明显的差异,11、7和5种氨基酸能够分别吸引H.glycines、M.incognita和M.hapla到化学适配器里面,而4、12和1种氨基酸分别吸引这3种线虫到适配器的外面或者开口端。其中谷氨酸都能够吸引3种线虫到化学适配器里面,半胱氨酸对三种线虫都不表现吸引,并且发现27.5 mM氨基酸对M.hapla的致死率达到100%。吸引到化学适配器的线虫也表现为不同的形态:正常、弯曲、兴奋或者僵直。例如线虫被谷氨酸吸引后线虫变为僵直,然后用水稀释后,M.hapla和.glycines表现为极端兴奋,而在线虫神经系统中,谷氨酸内盐常被作为小分子神经递质和神经调质,而其受体均为G蛋白偶联受体,据此推测谷氨酸可能是线虫的兴奋性神经递质,并且神经元的G蛋白信号转导途径会调控线虫响应谷氨酸刺激。线虫对这些氨基酸化感信号物质相关的分子调控机制正在进行,期望通过对相关线虫识别信号物质的分子靶标研究而开发新型的杀线剂。更多还原