编辑推荐：
在自然环境中，秀丽隐杆线虫（Caenorhabditis elegans）需辨别有益和有害细菌。为探究其躲避病原菌机制，研究人员开展针对荧光假单胞菌（Pseudomonas fluorescens）15（PF15）的研究。结果发现 Pfs1 sRNA 靶向vab-1介导线虫跨代躲避 PF15，拓展了对跨物种调控的认知。
在神奇的微观世界里，秀丽隐杆线虫（
Caenorhabditis elegans）生活在充满细菌的环境中，这些细菌有的是营养丰富的 “美食”，有的却是致命的 “毒药”。此前研究发现，线虫能学会躲避某些致病细菌，且这种躲避行为可遗传给后代，但其中的具体机制尚未完全明晰。为了揭开这一神秘面纱，研究人员开启了一场探索之旅。他们聚焦于荧光假单胞菌（
Pseudomonas fluorescens）15（PF15），深入研究线虫对其的躲避机制。研究成果发表在《SCIENCE ADVANCES》上，为我们理解线虫与细菌的相互作用提供了新的视角。
研究人员运用了多种关键技术方法。首先是测序技术，对 PF15 基因组和 sRNA 进行测序，以寻找潜在的调控因子；其次是 RNA 干扰（RNAi）技术，通过抑制特定基因的表达，探究其在躲避行为中的作用；此外，还利用了细菌培养、线虫行为学检测等技术，综合分析线虫对 PF15 的反应。
PF15 是致病的且能诱导线虫产生学习性躲避
研究人员发现，PF15 对秀丽隐杆线虫具有致病性。线虫暴露于 PF15 后，身体会萎缩，寿命显著缩短，同时，先天免疫基因irg-1被强烈诱导。有趣的是，原本对线虫具有一定吸引力的 PF15，在经过 24 小时 “训练” 后，线虫会表现出强烈的躲避行为。而且，这种躲避行为不依赖于先天免疫调节因子pmk-1，表明存在其他非先天免疫途径参与其中。
PF15 诱导躲避行为的跨代表观遗传
类似其他致病细菌，PF15 诱导的躲避行为可以跨代遗传。经 PF15 训练的线虫，其后代（F1 - F4）能在无需额外训练的情况下，持续保持对 PF15 的躲避行为，直到 F5 代才恢复到未训练时的状态。这一现象暗示了 PF15 诱导的躲避行为存在一种可遗传的机制。
PF15 训练诱导母体和后代中 DAF - 7/TGF-β 的表达
神经元功能在识别和躲避致病细菌中起着关键作用。研究发现，PF15 训练能使线虫在 P0 代的 ASI 和 ASJ 神经元中增加DAF - 7/TGF-β配体（daf-7）的表达，在 F1 代，ASI 神经元中的daf-7表达仍然较高，这与 F1 代的躲避行为相关。此外，实验表明，ASI 神经元功能对于线虫对 PF15 的正常偏好至关重要。
PF15 躲避行为可水平传播
研究人员通过实验证实，PF15 的躲避行为可以通过条件培养基进行水平传播。用 PF15 训练的线虫 F2 代的条件培养基培养未接触过 PF15 的线虫，这些线虫也会表现出对 PF15 的躲避行为，说明躲避信息可以在群体中扩散。
PF15 来源的 sRNAs 诱导学习性躲避和跨代行为且无需病原体完整存在
从 PF15 中分离的 sRNAs 能够诱导线虫产生躲避行为，且这种躲避行为可遗传至 F4 代。这一过程需要Cer1逆转录转座子编码的病毒样颗粒参与，表明 PF15 sRNA 介导的躲避机制与其他致病细菌类似，且不依赖于病原体的毒力。
鉴定 PF15 躲避所需的 sRNAs
研究人员对 PF15 基因组进行测序和注释，经过一系列筛选，发现vab-1基因是 PF15 躲避行为的关键调节因子。vab-1编码秀丽隐杆线虫中唯一已知的 ephrin 受体，其表达降低会导致线虫对 PF15 的躲避行为增加。
Pfs1 sRNA 导致跨代躲避 PF15 且与C. elegans基因vab-1匹配
研究人员成功鉴定出 PF15 中的 sRNA——Pfs1，它包含与vab-1基因匹配的 16 个核苷酸，能够诱导线虫从 P0 到 F4 代躲避 PF15。Pfs1 诱导的躲避行为需要系统性 RNAi 参与，且能增加 ASI 神经元中daf-7p::gfp的表达，这种表达变化与躲避行为相关。
Pfs1 中与vab-1匹配的 16 个核苷酸对跨代躲避 PF15 是必要且充分的
通过构建 PF15 突变株，研究人员发现破坏 Pfs1 与vab-1的匹配序列会消除 F1 代的躲避行为，表明这 16 个核苷酸对跨代躲避行为至关重要。此外，Cer1突变体无法从 Pfs1 训练中学习躲避 PF15，进一步证实了该机制的保守性。
vab-1作用于maco-1上游
尽管maco-1和vab-1在功能上看似独立，但研究发现，二者在调节病原体躲避行为的同一途径中发挥作用。vab-1位于maco-1上游，PF15 或 Pfs1 处理会导致vab-1下调，进而引起maco-1表达降低，且这种变化在后代中持续存在。
PF15 Pfs1 sRNA 训练导致对 PA14、P. vranovensis和Pseudomonas mendocina的躲避
由于 PF15 和 Pfs1 训练会降低maco-1转录，研究人员发现，经 Pfs1 训练的线虫也会躲避其他致病细菌，如 PA14 和P. vranovensis，但对非致病细菌P. mendocina也会产生躲避，这表明线虫的躲避机制存在一定的局限性。
减少 Ephrin 通路成分模仿vab-1对 PF15 躲避的影响
研究人员发现，RNAi 敲低 Ephrin 信号通路中的多个基因，如vab-2/efn-1、efn-3、efn-4、nck-1和wsp-1，会增加线虫对 PF15 的躲避行为，说明这些基因在成年线虫的病原体躲避调节中起作用。
综上所述，研究人员揭示了秀丽隐杆线虫跨代躲避 PF15 的分子机制，即 Pfs1 sRNA 通过靶向vab-1，影响maco-1和daf-7的表达，从而调控躲避行为。这一发现不仅拓展了我们对跨物种调控的理解，还为研究线虫与细菌的相互作用提供了重要线索。此外，研究还发现一些在发育过程中起重要作用的基因，在成年线虫的行为调节中也具有新的功能，为进一步研究基因功能的多样性提供了方向。
