根結線蟲（Meloidogyne spp,）寄主范圍廣泛，是極具破壞性的專性固著內寄生線蟲。它們在侵染后會誘導中柱鞘或維管形成層細胞發生徹底的重編程，形成多核的巨大細胞（Giant cells）作為唯一營養來源，同時周圍細胞大量分裂增殖，形成典型的根結（Gall）。研究表明，多條植物發育通路在根結發育過程中被招募，進而賦予細胞具備多能性的分生細胞活性，但線蟲究竟如何驅動這一發育重構，長期以來是植物病理學與發育生物學領域的核心謎題。

近日，華中農業大學農業微生物資源發掘與利用全國重點實驗室/植物科學技術學院郭曉黎教授團隊在Nature Plants上發表了題為Root-knot nematode-derived RGF peptide mimics hijack host signaling to orchestrate feeding site formation的研究論文。該研究發現根結線蟲能夠分泌一類保守的多肽激素，可以模擬植物內源根分生組織生長因子（Root meristem Growth Factor；RGF），精準劫持宿主RGF受體介導的信號通路，操縱根系細胞發育程序，從而誘導線蟲取食位點的建立，促進線蟲的成功寄生。

植物內源RGF是一類經由酪氨酸磺基化修飾的小肽激素，對維持根尖干細胞微環境及調控根系發育至關重要。本研究在多種根結線蟲基因組中鑒定到編碼RGF類小肽的效應蛋白基因（如MgRGF和MiRGF1等）。這些效應蛋白在線蟲侵染早期的亞腹食道腺中高度表達，并通過口針分泌到植物質外體中。通過RNAi沉默此類基因后，線蟲的寄生能力顯著下降。有趣的是，人工合成的線蟲RGF小肽在不同植物中誘導了截然不同的表型：在擬南芥中促進根伸長；而在水稻和番茄中，則表現為根系短粗化，并伴隨細胞分裂增強與伸長區細胞擴增，這種表型差異暗示了RGF信號通路在不同物種間存在調控差異。

圖1 根結線蟲在早期寄生階段分泌RGF效應蛋白

進一步通過生信分析在水稻中鑒定出6個RGI同源受體（OsRGI1-OsRGI6）。分子對接及生化實驗證實，水稻OsRGIs受體能直接識別并結合線蟲RGF小肽。利用CRISPR/Cas9手段研究團隊成功構建了水稻OsRGIs五重突變體（rgi1,2,3,4,5）。rgi1,2,3,4,5對RGF肽完全喪失敏感性，且線蟲侵染效率與巨大細胞數量顯著降低，證明了OsRGIs在介導線蟲寄生中的重要作用。

圖2 OsRGIs作為線蟲RGF小肽的受體發揮功能

另外研究發現，線蟲RGF小肽可以激活寄主RGIs受體依賴的MAPK信號通路以及PLT類轉錄因子的表達。此外，水稻中的含酪氨酸磺化小肽（Peptides containing Tyrosine Sulfation；PSY）基因（例如OsPSY5）被鑒定為RGF信號通路的關鍵下游組分。功能研究表明，OsPSY5正調控細胞伸長，并促進線蟲寄生過程。這些結果表明來源于根結線蟲和宿主植物的磺基化肽（包括RGF和PSY肽等）可協同作為關鍵信號，啟動植物細胞重編程，使特定植物細胞發生去分化，進而產生全新的細胞類型。基于PSY肽權衡生長與脅迫響應的研究報道，線蟲取食位點中PSY基因的誘導表達，不僅可通過促進細胞生長、還可能通過抑制PSYR介導的防御反應，進而助力線蟲侵染寄生。

圖3 線蟲RGF信號在取食位點形成過程中的作用模型

綜上所述，該研究揭示了線蟲RGF小肽在根結線蟲取食細胞形成過程中的關鍵作用。相關研究結果不僅促進了我們對RGF肽信號在植物基礎發育中作用的認識，也為通過阻斷線蟲RGF信號通路培育作物抗線蟲品種提供了潛在靶點。

華中農業大學植物科學技術學院博士研究生李文豪和已畢業碩士研究生磨嘉敏為該論文共同第一作者，郭曉黎教授為通訊作者。華中農業大學代大東博士和已畢業碩士蘇曉陽、吳昀睿、郭曉霖參與了課題研究。廣州大學黎家教授、華南農業大學儲成才教授、中國農科院植物保護研究所彭德良研究員以及華中農業大學謝卡斌教授、王高峰副教授對本研究提供了寶貴材料和建議。感謝浙江省農科院王栩鳴研究員、北京師范大學劉莉教授、華中農業大學趙毓教授和陰偉曉副教授、華南農業大學李古坡老師提供的寶貴幫助和指導。該研究得到了“十四五”國家重點研發計劃、國家自然科學基金以及華中農業大學自主創新基金的資助。

論文鏈接：

https://doi.org/10.1038/s41477-026-02301-z