Der Sojazystennematode (SCN, Heterodera glycines Ichinohe) ist ein verheerender Krankheitserreger in Sojabohnen. Die infektiösen Jungtiere von Nematoden können phytochemische Signale (Semiochemikalien), die in die Rhizosphäre freigesetzt werden, als wichtige Hinweise für die Wirtssuche, Wirtslokalisation und Penetration nutzen.
Die Störung von Wirtssuchsignalen zur Verhinderung einer Nematodeninfektion ist ein vielversprechender Ansatz zur Bekämpfung von Nematoden im Boden. Die Anziehung und Abwehr von Nematoden gegenüber chemischen Signalen hängt eng mit ihrem chemosensorischen System zusammen.
Basierend auf der vollständigen Transkriptomsequenzierung hat ein Forschungsteam unter der Leitung von Prof. Wang Congli vom Northeast Institute of Geography and Agroecology der Chinesischen Akademie der Wissenschaften Sojabohnen-Zystennematoden als Modellsystem ausgewählt, um das Verhalten und die Genexpression pflanzenparasitärer Nematoden zu untersuchen Veränderungen als Reaktion auf saure und basische pH- und Salzsignale.
Diese Studie wurde im veröffentlicht Zeitschrift für Agrar- und Lebensmittelchemie.
Die Transkriptomsequenzierung ergab, dass 3.972 neue Gene und 29.529 neue Transkripte identifiziert wurden. Sequenzstrukturvariationen während oder nach der Transkription können mit der Verhaltensreaktion des Nematoden verbunden sein.
Die Funktionsanalyse von 1.817/4.962 differentiell exprimierten Genen (DEGs) zeigte, dass Signaltransduktionswege, einschließlich Transmembranrezeptoren, Ionenkanäle und Ca2+-Transporter, aktiviert waren, aber Wege, die an der Nematodenentwicklung (z. B. Ribosome) und der Energieproduktion (z. B. oxidativ) beteiligt sind Phosphorylierung) wurden gehemmt.
Zu den aktivierten Transmembran-G-Protein-gekoppelten Rezeptoren gehörten der Chemorezeptor Srsx, der Wnt-Rezeptor MOM-5 (frizzled 1/7), der Dopaminrezeptor F59.D12.1, der Neuropeptidrezeptor 18, der M3-Acetylcholinrezeptor und der Hormonthyrotropinrezeptor.
Darüber hinaus könnten der nikotinische Acetylcholinrezeptor, die γ-Aminobuttersäure-Rezeptoruntereinheit Beta und der Guanylatcyclase-Rezeptor 18 Ionenkanäle regulieren, während Ionentransporter die Plasmamembran Ca2+ ATPase, den spannungsgesteuerten Calciumkanal des Ionenkanals und den transienten Rezeptorpotentialkanal TRP-1 (TRPC4) regulieren. wurden ebenfalls aktiviert.
Die Rezeptoraktivierung und Hemmung in Wachstum und Entwicklung deuteten darauf hin, dass Nematoden den Energiehaushalt aufrechterhalten, indem sie den Stoffwechselweg unter günstigen Bedingungen regulieren, was auch erklärt, warum die Sojazystennematodenkrankheit in sauren, basischen oder stark salzhaltigen Böden schwerwiegend ist.
Durch die Kombination von DEGs und Protein-Protein-Interaktionsanalyse wurde ein Regulierungsmodell etabliert, das auf pH-Wert und Salzionenstimulation reagiert. Die Ergebnisse des Modells legen nahe, dass diese identifizierten Rezeptoren und Ionenkanäle potenzielle Ziele für Nematizide zur Bekämpfung pflanzlicher parasitärer Nematoden oder für die Arzneimittelentwicklung zur Bekämpfung menschlicher oder tierischer parasitärer Nematoden sein könnten.
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Ye Jiang et al., Vollständige Transkriptomanalyse von Sojazystennematoden (Heterodera glycines) zeigt einen Zusammenhang von Verhalten als Reaktion auf attraktive pH- und Salzlösungen mit der Aktivierung von Transmembranrezeptoren, Ionenkanälen und Ca2+-Transportern, Zeitschrift für Agrar- und Lebensmittelchemie (2023). DOI: 10.1021/acs.jafc.3c00908