【转】湖南农大/中国农科院植保所团队揭示水稻根结线虫窃取水稻钾营养促进寄生新机制

2025年8月10日湖南农业大学植物保护学院刘敬博士联合中国农业科学院植保所彭焕研究员在Molecular Plant Pathology上发表了题为“The Root Knot Nematode Meloidogyne graminicola Regulates Rice Potassium Uptake by Targeting OsHAK17 to Facilitate Parasitism in Rice”的研究论文。该研究发现拟禾本科根结线虫效应蛋白 MgCOL 在侵染水稻过程中，通过作用于水稻的钾离子转运蛋白OsHAK17调控水稻对钾离子的吸收来影响水稻的免疫，以促进寄生。

钾是作物生长必须的三大矿质营养元素之一，能够增强植物对生物和非生物胁迫的抵抗力。大量研究表明，植物在高浓度钾离子状态下病害的发病率会降低，说明钾离子在植物抗病反应中发挥重要的作用。

本研究发现拟禾本科根结线虫在侵染前期诱导OsHAK17的表达。在接种实验中，与野生型相比基因编辑突变体Cr-OsHAK17水稻的根结数和线虫数显著增加，而超表达水稻OX-OsHAK17的根结数和线虫数则明显降低。表明OsHAK17正调控水稻对拟禾本科根结线虫的抗性。

通过酵母双杂交筛选，获得了与OsHAK17互作的拟禾本科根结线虫线虫效应蛋白MgCOL。发育表达分析发现MgCOL在三龄期表达量最高，原位杂交表明MgCOL在二龄幼虫亚腹食道腺中特异性表达。免疫组织定位发现MgCOL定位于线虫的亚腹食道腺、口针和根内的巨细胞。这些研究结果证明MgCOL是拟禾本科根结线虫线虫分泌到寄主体内的效应蛋白。水稻原生质体的亚细胞定位发现MgCOL定位于细胞膜上，而OsHAK17不仅定位于细胞膜上，还位于细胞核中。进行MgCOL和OsHAK17共定位，确定它们共定位于细胞膜。

通过RNAi技术获得RNAi-MgCOL水稻转基因植株，进行接种实验。与野生型相比发现RNAi-MgCOL的根结数和线虫数量显著下降，而在超表达水稻OX-MgCOL中根结数和线虫数目显著增加，表明MgCOL在促进线虫寄生中发挥重要作用。对水稻地上部分和地下部分钾含量进行检测，发现拟禾本科根结线虫侵染水稻降低了根系中钾的含量，但是增加了水稻地上部分的钾的含量。这一结果，与超表达水稻OX-MgCOL的钾含量变化趋势一致。这些结果表明线虫可能是通过分泌效应蛋白MgCOL靶向水稻钾离子转运蛋白OsHAK17来影响钾的摄取和转运。

图4. 水稻钾离子含量测定

湖南农业大学植物保护学院硕士研究生石鸿翔和已毕业硕士张家芊为共同第一作者，中国农业科学院植保所彭焕研究员和湖南农业大学植物保护学院刘敬博士为共同通讯作者。该研究得到了国家自然科学基金和湖南省自然科学基金项目的资助。

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