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生物防治新曙光 平菇、杏鲍菇真菌毒素麻痺寄生线虫

来自话题:#科技研究
2020-06-01
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世界农化网中文网报道: 平菇、杏鲍菇是餐桌上常出现的料理食材,台湾科学家发现在贫瘠环境中,这些菇类的菌丝会麻痺并杀死线虫以获取养份,但是目前科学家对此快速麻痺机制所知甚少。
 
薛雁冰研究团队遂利用模式生物 ——秀丽隐杆线虫(Caenorhabditis elegans)来研究食用菇类麻痺线虫的分子机制。团队发现当线虫碰到蚝菇的菌丝时,线虫肌肉裡的钙离子浓度会异常飙高,使得肌肉过度收缩而麻痺瘫痪。接着,研究团队筛选随机突变的线虫并找出具有真菌抵抗性的突变株,并发现真菌的毒素需要透过线虫的感知神经纤毛进入线虫体内使其麻痺,当线虫因突变而失去感知神经上的纤毛结构时,他们就对平菇毒素产生抗性,但是只要恢复一种感知神经元的纤毛结构,真菌便能再次麻痺突变线虫。
 
此外,研究团队还发现此真菌毒素能造成神经与肌肉细胞快速坏死。此造成线虫细胞快速死亡的机制与现有的寄生虫药物如伊维菌素、涕灭威和左旋咪唑等截然不同。现在的抗寄生虫药物是影响寄生虫的神经活性。菇类的毒素则是能直接造成细胞死亡。因此在未来有望发展成新的生物防治方法应用在农业上。
 
除了上述提到的食用菇类之外,科学家已知在土壤中有另外一群——线虫捕捉菌(Nematode-trapping fungi, NTF),在环境养分不足的条件下可以感知到线虫的存在,发育出具黏著力的陷阱(捕捉构造)来捕捉线虫。
 
为了解线虫及线虫捕捉菌在自然界的分布及他们之间的关系,薛雁冰研究团队也在台湾各地采集了许多土壤样品来研究线虫捕捉菌与线虫的分布。研究发现,线虫捕捉菌与线虫普遍存在于野外的土壤中,超过三分之二的台湾土壤样品,都可以同时分离到线虫捕捉菌与线虫。
 
实验也发现,线虫捕捉菌可以捕食多种线虫。有趣的是,不同菌株间的线虫捕捉能力差异非常大。有些对线虫讯号较为敏感的菌株,能制造较多陷阱,且其产制陷阱的速度也较快,能在短时间内杀死线虫。
 
因此,研究团队将一株产孢、生长能力与制造陷阱能力均突出的线虫捕捉菌进行基因体定序解码,以期深入研究线虫捕捉菌捕捉线虫的分子机制,并进一步发现,线虫捕捉菌需要G蛋白的讯息传递才会产生捕捉构造,证明了G蛋白在线虫捕捉菌的捕食行为中扮演重要角色。
 
此研究不仅建立了新的模式菌株,并发展出多项有利的分子生物工具,将有助于后续了解线虫捕捉菌捕捉线虫的机制,以期在未来发展出有效的生物防治方法,来防治危害农业的各种寄生性线虫。
 
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