本土水稻品种Mappilai Samba通过木质化和防御基因表达介导对禾谷根结线虫(Meloidogyne graminicola)的抗性机制解析

针对水稻根结线虫(M. graminicola)危害导致10%-40%产量损失的问题，研究人员通过多组学技术解析了传统稻种Mappilai Samba的抗性机制。发现该品种通过激活OsPAL1/OsWRKY13等防御基因、积累酚类/生物碱等次生代谢物及增强木质化屏障，将线虫繁殖系数(MF)控制在1.02，显著低于感病品种CBMAS 14065(52.8雌虫/株)。该研究为培育抗线虫水稻提供了关键靶点和理论支撑。

　　

水稻作为全球半数人口的主粮，其生产安全正面临植物寄生线虫的严重威胁。其中禾谷根结线虫(Meloidogyne graminicola)在印度稻区造成10%-40%产量损失，而现行化学杀线虫剂又存在环境污染风险。传统抗虫稻种Mappilai Samba虽已知对昆虫具有抗性，但其对线虫的防御机制尚未阐明。来自泰米尔纳德农业大学的科研团队在《Rhizosphere》发表研究，首次系统揭示了该品种通过木质化和防御基因表达协同抵抗M. graminicola的分子机制。

研究采用多学科交叉方法：通过田间采样建立线虫侵染模型，结合显微观察评估巨细胞形成和木质化程度；利用qPCR定量防御基因(OsPAL1、OsWRKY13等)表达；采用代谢组学分析次生代谢物变化；运用分子 docking 预测代谢物与线虫效应蛋白的互作。所有水稻材料均来自泰米尔纳德农业大学种质库。

结果
宿主反应：Mappilai Samba表现出显著抗性，其根结指数(GI)仅为2，雌虫数量(6.6/株)和繁殖系数(MF=1.02)远低于感病品种CBMAS 14065(雌虫52.8/株，GI=3)。
组织学特征：抗性品种根部木质化程度增强，线虫虽能侵入但巨细胞形成受阻，形成物理屏障。
分子机制：防御基因OsPAL1(苯丙氨酸解氨酶)、OsCAD6(肉桂醇脱氢酶)表达上调3-5倍，驱动木质素合成；信号转导基因OsNPR1(系统获得性抗性调控因子)激活下游防御通路。
代谢调控：检测到酚类、生物碱和萜类物质特异性积累，其中phenanthridinium通过分子 docking 显示可与线虫效应蛋白结合。

讨论与结论
该研究首次阐明Mappilai Samba通过"物理屏障(木质化)-化学防御(次生代谢物)-基因调控(OsWRKY13等)"三位一体机制抵抗线虫。相较于生物防治微生物(如Bacillus、Trichoderma)诱导的系统抗性，该品种展现出更直接的组成型抗性特征。研究不仅为抗线虫育种提供了OsPAD4等关键靶点，其发现的phenanthridinium等活性分子更为新型生物农药开发提供了线索。由于Mappilai Samba是印度传统栽培品种，其抗性基因可直接用于当地品种改良，对实现可持续水稻生产具有重要实践价值。作者团队特别指出，该研究建立的抗性评价体系(GI、MF等指标)可为其他作物线虫抗性研究提供范式。