线虫是一种微小的、无处不在的蛔虫，它会感染植物的根部，每年在世界范围内造成超过1000亿美元的农作物损失。一项新的研究发现，植物可以利用蠕虫的信息素来抵御虫害，这为农民如何抗击这些害虫提供了新思路。
在教职工弗兰克·施罗德的带领下，这个小组研究了一组叫做“软腐素”的化学物质，这种物质是蠕虫产生和分泌的，用来相互交流。正如发表在1月10日的《自然通讯》杂志上的一篇论文所述，研究人员已经证明，植物也通过代谢类胡萝卜素来与线虫“交谈”，并将其代谢产物分泌回土壤中。
“这种植物不仅能‘感知’或‘闻到’线虫，”博伊斯·汤普森研究所(Boyce Thompson Institute)教授、康奈尔大学艺术与科学学院(College of Arts and Sciences)化学与化学生物学教授施罗德(Schroeder)说。“这是一种植物学习一门外语，然后用这种语言广播一些东西来传播‘这是一个糟糕的地方’的宣传。”‘植物干扰线虫的通讯系统来赶走它们。’”
该研究建立在该团队先前的工作基础上，该研究表明，植物对ascr18——植物感染线虫分泌的主要的asside——的反应是通过增强自身的免疫防御，从而保护它们免受多种害虫和病原体的侵害。
“我们还发现(在那些早期的研究中)，当ascr#18被注入植物体内时，这种化学物质会随着时间的推移而消失，”BTI的高级研究员、主要作者Murli Manohar说。
这一观察结果，以及发表的表明植物可以改变有害生物代谢物的文献，使研究小组假设“植物和线虫通过小分子信号相互作用并改变彼此的信息，”Schroeder说。
为了探索这个想法，研究小组用ascr18处理了三种植物——拟南芥(小型开花植物)、小麦和西红柿，并比较了处理过和未处理过的植物中发现的化合物。他们鉴定出三种ascr#18代谢物，其中最丰富的是ascr#9。
研究人员还发现，拟南芥和番茄根会将这三种代谢物分泌到土壤中，而土壤中添加10比1的ascr9和ascr18混合物会使线虫远离植物的根，从而减少感染。
研究小组假设，土壤中的线虫将这种混合物视为一种信号，由已经感染了线虫的植物发出，以“走开”并防止单一植物的过度繁殖。蠕虫可能已经进化到劫持植物的新陈代谢来传递这个信号。
反过来，植物可能已经进化到篡改信号，使其看起来受到尽可能严重的感染，从而愚弄潜在的入侵者。
“这是他们之间关系中以前没有人见过的一个方面，”BTI的教员、康奈尔大学农业与生命科学学院植物病理学系兼职教授丹尼尔·克莱斯格(Daniel Klessig)说，他也是这篇论文的作者之一。“植物可能与其他害虫有类似的化学联系。”
研究小组还发现，植物通过过氧化物酶体-氧化途径来代谢ascr18，这是一个跨植物物种的保守系统。
“这篇论文揭示了一种古老的相互作用，”施罗德说。所有的线虫都产生类胡萝卜素，而植物已经有数百万年的时间来学习如何操纵这些分子。
“植物不是被动的绿色，”他说。“他们是与周围环境进行互动对话的积极参与者，我们将继续解读这种对话。”
BTI和位于康奈尔的初创公司将这些发现商业化，并将其归为一类名为Phytalix的农作物保护产品。
合著者包括王晓红，CALS植物病理学与植物微生物生物学组特聘教授;其他的供稿人来自美国农业部的罗伯特·w·霍利农业与健康中心，以及加州大学戴维斯分校。
这项工作得到了美国农业部和美国国立卫生研究院的资助。
迈克尔·j·哈斯(Michael J. Haas)是博伊斯·汤普森研究所(Boyce Thompson Institute)的自由撰稿人。
新闻旨在传播有益信息，英文原版地址：http://news.cornell.edu/stories/2020/01/plants-speak-roundworm-self-defense-study-shows