植物寄生线虫是严重影响全球农业生产的重要的土传病原类群，这类线虫在侵染寄主植物前表现的趋化、感知与聚集行为，是其成功建立寄生关系的关键。然而，当前关于线虫在侵染前如何识别和响应植物信号的研究仍较匮乏。

近日，东北地理所农田有害生物控制学科组在多年研究积累的基础上，从线虫生态行为、信号转导和代谢响应等层面解析了线虫聚集行为对寄主物种间的差异、分子调控机制及其生态学意义，为构建线虫病害绿色防控体系和推动根际微生态研究提供了新思路与技术途径。研究以大豆和南方根结线虫为研究对象，结合预寄生阶段（处理5h）线虫的转录组与植物根系分泌物的代谢组数据，首次构建了线虫由感知植物信号到进入“侵染准备”状态的分子响应图谱。共发现846个差异表达基因，其中GPCRs、NHRs、AChRs等趋化感知相关基因显著上调，表明线虫已启动预侵染程序。特别是59个候选效应子中有58个在未侵入植物前上调，涉及Pl、Exp、Xyl、Eng、Vap等关键效应子，表明线虫能仅靠根系信号提前激活寄生的机制。此外，线虫在预寄生阶段表现出代谢重编程，溶酶体功能基因上调，解毒通路如P450和GST下调，资源重新分配以支持寄生活动。同时，线虫的行为也反向影响植物根系代谢物，说明双方在早期即存在复杂的双向调控机制（图1）。研究成果发表在Phytopathology，并被评为第115期“Editor’s Picks”（图3）。

进一步研究发现，南方根结线虫（Meloidogyne incognita）在感知根尖信号后常形成“球状”聚集，利于协同侵染和扩大寄主范围，而大豆孢囊线虫（Heterodera glycines）分布松散，具更强寄主专一性。通过分析GPCR、NHR、CNG、TRPV等感知通路和ascaroside类信息素，明确了聚集行为在根际适应和寄主扩展中的核心作用（图2）。论文提出可通过调控土壤pH、释放干扰信息素、靶向感知通路或种植释放趋避物的作物等方式干预线虫聚集，从而降低侵染效率，研究结果为生态调控与驱虫药物开发提供新思路（图2）。相关研究成果发表在Applied Soil Ecology。

以上研究成果近日发表在国际期刊《Phytopathology 》和《Applied Soil Ecology》上，东北地理所农田有害生物控制学科组硕士研究生窦悦文与特别研究助理姜野为Phytopathology论文共同第一作者，蒋丹博士为Applied Soil Ecology论文第一作者，李春杰正高级工程师和王从丽研究员为论文通讯作者，云南大学牛雪梅教授参与了Applied Soil Ecology论文相关研究工作。研究得到国家自然科学基金和长春市科技发展计划项目共同资助。

图1 南方根结线虫响应植物根系分泌物的细胞信号转导模型

图2 大豆孢囊线虫和南方根结线虫集聚行为的差异、与寄主范围的关联及生态学调控策略示意图

图3 研究论文被 Phytopathology期刊评为第115期 “Editor’s Picks”

论文信息：

Yuewen Dou#, Ye Jiang#, Minghui Huang, Dan Jiang, Doudou Chang, Lili Wu, Qi Wang, Lei Guo, Liuli Wei, Binyu Xu, Chunjie Li*, and Congli Wang*. Early Soybean–Nematode Interactions: Transcriptomic Responses of Meloidogyne incognita at the Preparasitic Stage and Metabolomic Profiling of Root Exudates. Phytopathology, 2025, 115(6): 701-717.

Dan Jiang, Congli Wang*, Xuemei Niu, Ye Jiang, Minghui Huang, Chunjie Li*. Group behaviors and dynamics of plant-parasitic nematodes: Aggregation, clumping and their implications. Applied Soil Ecology, 2025, 209: 106043.

论文链接:

https://doi.org/10.1094/PHYTO-12-24-0404-R

https://doi.org/10.1016/j.apsoil.2025.106043

https://apsjournals.apsnet.org/phytopathologyeditorspicks