植物寄生線蟲是一種農(nóng)業(yè)害蟲，沒有基本的對(duì)策，需要開發(fā)抗性植物品種或殺蟲劑。這種寄生蟲在農(nóng)作物的根部形成一個(gè)叫做“膽”的巢，降低了植物吸收營(yíng)養(yǎng)的能力。一旦該害蟲成為現(xiàn)實(shí)，作物可能會(huì)死亡或其價(jià)值可能會(huì)顯著降低。此外，一旦感染了這種麻煩的害蟲，就不可能在同一領(lǐng)域種植作物數(shù)年。這種線蟲造成的農(nóng)業(yè)損害最近在全世界范圍內(nèi)擴(kuò)大。

日本熊本大學(xué)的研究人員與西班牙的卡斯蒂利亞 - 拉曼恰大學(xué)合作，分析了植物寄生線蟲寄生的植物的反應(yīng)，發(fā)現(xiàn)植物干細(xì)胞被激活形成蟲癭。換句話說(shuō)，研究人員表明，植物寄生線蟲能夠有效地操縱植物干細(xì)胞，使其在植物根部形成巢穴(蟲癭)。將來(lái)，這一發(fā)現(xiàn)有望通過(guò)改良作物品種來(lái)減少線蟲的損害。

背景：線蟲，一種害蟲

許多微生物生活在土壤中，植物通常沒有與它們相互作用的問題。然而，一些微生物，例如植物寄生線蟲，對(duì)植物造成顯著危害。當(dāng)這些線蟲侵入或感染植物時(shí)，在根上形成一個(gè)稱為膽的圓形巢。然后線蟲通過(guò)膽汁吸收植物的營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)，使其生長(zhǎng)并產(chǎn)生許多卵。到目前為止，鮮為人知的是為什么植物在侵染后會(huì)產(chǎn)生這些線蟲巢。

假設(shè)：干細(xì)胞操縱

研究人員利用擬南芥植物設(shè)計(jì)了一項(xiàng)實(shí)驗(yàn)，分析了它對(duì)線蟲寄生的反應(yīng)。盡管擬南芥的根非常小并且難以評(píng)估，但它們成功地獲得了高度準(zhǔn)確的結(jié)果。他們通過(guò)使用下一代測(cè)序儀獲得了大量的遺傳數(shù)據(jù)，并進(jìn)行了多次統(tǒng)計(jì)分析。

結(jié)果，研究人員發(fā)現(xiàn)植物干細(xì)胞功能似乎被線蟲感染異常激活。盡管許多高等植物在木質(zhì)部和韌皮部細(xì)胞之間的邊界處具有少量干細(xì)胞，但這些干細(xì)胞的活性受到嚴(yán)格控制。然而，當(dāng)這些干細(xì)胞開始失控時(shí)，就會(huì)形成異常組織，就像癌癥一樣，植物不可能形成正常的形狀。研究人員發(fā)現(xiàn)，在正常條件下應(yīng)該非常精確地保持干細(xì)胞的活性控制，當(dāng)被寄生蟲感染時(shí)表現(xiàn)出失控狀態(tài)。換句話說(shuō)，他們認(rèn)為線蟲操縱植物干細(xì)胞來(lái)筑巢。

驗(yàn)證：干細(xì)胞的視覺驗(yàn)證

為了驗(yàn)證他們的假設(shè)，研究人員將干細(xì)胞染成藍(lán)色并觀察從線蟲感染開始直到產(chǎn)生膽汁的植物。藍(lán)色染色顯示干細(xì)胞隨著根部生長(zhǎng)而擴(kuò)散。這證實(shí)了線蟲正在抓住植物干細(xì)胞的控制機(jī)制來(lái)制作它們的巢穴。

未來(lái)：從農(nóng)場(chǎng)到花園

該研究表明，植物寄生線蟲可以劫持植物的干細(xì)胞。這一發(fā)現(xiàn)對(duì)農(nóng)業(yè)非常重要，因?yàn)樗梢栽诟杉?xì)胞分配機(jī)制被照亮后，促進(jìn)改良植物品種的發(fā)展。

例如，目前在日本用于諸如草莓，蘆筍，蘭花和仙客來(lái)等作物的植物干細(xì)胞的實(shí)際應(yīng)用涉及從最強(qiáng)植物中取出干細(xì)胞以在體外培養(yǎng)新作物。然而，誘導(dǎo)干細(xì)胞形成的技術(shù)非常困難，并且實(shí)際上沒有多種作物可以使用這些方法。

“線蟲可以感染各種各樣的植物，”熊本大學(xué)研究的負(fù)責(zé)人Shinichiro Sawa教授說(shuō)。“這種激活大多數(shù)作物干細(xì)胞的能力是人類尚未擁有的技術(shù)。未來(lái)，通過(guò)研究植物寄生線蟲如何操縱植物干細(xì)胞，我們期望能夠開發(fā)出能夠?qū)崿F(xiàn)更多樣化植物的技術(shù)。和莊稼。“