爪哇根结线虫效应蛋白Mj2G02在根结形成过程中的机理研究

Meloidogyne javanica is one of the most important plant-parasitic nematodes. The effector proteins secreted from their esophageal gland play the key role in the infection between nematode and host. 2G02 protein, with its function still unknown, is only found in root-knot nematodes. In this project, one effector protein named Mj2G02 from the M. javanica will be further studied. Preliminary result showed that the Mj2G02 interacted with LBD16 from the host plant. The main contents of this project would be: analyzing the developmental expression pattern and the secretion characterization using RT-qPCR and immunofluorescence; understanding the role of Mj2G02 in the root-knot formation using RNAi, overexpression, transcriptome analysis. This project is likely to make us understand the relationship among auxin, lateral root formation, root-knot development and root-knot nematode. It would help us to reveal the molecular mechanism of root-knot nematode parasitism.

根结线虫是最重要的植物病原线虫之一，其食道腺分泌物，即效应蛋白是线虫寄生寄主的关键。2G10蛋白是一种只在根结线虫中存在的效应蛋白，但其具体功能未知。本项目以本课题组从爪哇根结线虫中获得的Mj2G02为研究对象，通过实验初步证明了该蛋白能与寄主植物LBD41蛋白相互作用。利用发育表达模式分析和组织免疫荧光定位方法研究2G02蛋白的表达谱和分泌特性，并通过RNAi、过表达、转录组等方法研究2G02基因的作用，BiFC和Coip研究2G02与LBD41之间的相互作用等。本项目有可能使我们了解生长素、侧根形成、根结发育和根结线虫之间的关系，有助于阐明根结线虫寄生的分子机理。

根结线虫是危害最严重的植物寄生线虫之一，在世界范围内广泛分布，对多种农业经济作物造成严重的经济损失。根结线虫在寄生过程中，会分泌许多与寄生相关的蛋白，这一类蛋白称为效应蛋白，它们在植物细胞内发挥各种作用，促进线虫的寄生。近年来，受益于新一代测序技术和生物信息学技术的发展，越来越多的效应蛋白被发掘，但大部分功能未知。研究效应蛋白的功能，有助于我们了解线虫侵染寄主的分子机理，为线虫的防治提供重要的理论基础。本研究以爪哇根结线虫食道腺分泌的效应蛋白Mj2G02为研究对象，利用生物信息学和分子生物学技术分析它们研究它们在线虫寄生过程中的作用。发现Mj2G0定位于寄主细胞核中，在爪哇根结线虫的亚腹食道腺特异表达。通过in planta RNAi分析发现转Mj2G02 RNAi载体的植株减少了爪哇根结线虫的侵染，而Mj2G02转基因拟南芥植株对爪哇根结线虫的感病性增强，表明Mj2G02在爪哇根结线虫的寄生过程中发挥作用。Mj2G02转基因拟南芥侧根明显比野生型的多。进一步研究发现Mj2G02主要作用于寄主的生长素信号通路，生长素信号通路上的一些基因表达发生明显的变化，跟侧根形成相关的细胞周期相关基因和扩展蛋白的表达都明显上调。酵母双杂交试验发现效应蛋白Mj2G02与寄主的侧生器官边界结构域相关蛋白LBD41相互作用。.