《Heliyon》：Deciphering chickpea-nematode interactions: Recent advances in enhancing resistance in cultivated chickpea
鹰嘴豆（Cicer arietinum L.）是全球第二大广泛栽培的食用豆类作物，是膳食蛋白质的重要来源，并能改善土壤肥力。然而，植物寄生线虫（plant-parasitic nematodes, PPNs）对鹰嘴豆栽培的可持续性构成严重威胁。多项针对主要作物的研究估计，PPNs每年在全球造成高达1570-1730亿美元的经济损失。控制受感染作物中PPNs的主要挑战在于其隐蔽的土壤栖息特性及广泛的寄主范围，这使得早期检测和有效管理变得困难。PPN侵染还常加重其他土传病原菌的危害程度。对鹰嘴豆造成显著经济损失的PPN种类包括根结线虫（Meloidogyne spp.）、胞囊线虫（Heterodera spp.）和根腐线虫（Pratylenchus spp.）。利用寄主植物固有的抗性，结合农艺管理措施，被认为是控制PPNs最有效的方法。据此，多项研究对大量鹰嘴豆种质资源针对主要PPNs进行了筛选，即Meloidogyne incognita（约1250份）、M. javanica（约700份）、Heterodera ciceri（约9700份）、Pratylenchus thornei（约2200份）、P. neglectus（约1750份）和Rotylenchulus reniformis（约600份）。这些筛选结果表明，栽培基因库中的抗性资源非常稀少。然而，在野生Cicer物种中观察到相对较好的抗性水平。在本综述中，研究人员讨论了PPNs的经济重要性和分布、侵染鹰嘴豆的不同PPN物种的生命周期、PPN-寄主植物互作、已鉴定的抗性供体，以及加速鹰嘴豆抗PPN改良的现代工具。
1 引言
鹰嘴豆（Cicer arietinum L.）是一种食用豆类作物，因其营养丰富且在全球范围内大规模种植，保障了世界粮食和营养安全。此外，鹰嘴豆能改善土壤性质并固定大气中的氮，从而丰富土壤肥力。全球鹰嘴豆种植面积超过1410万公顷，年产量约1500万吨。全球有超过50个国家种植鹰嘴豆，印度是最大的生产国和消费国，贡献了总产量的70%。全球鹰嘴豆平均产量低于1吨/公顷，显著低于理想灌溉环境下的潜在产量（6吨/公顷）。实际与预期产量差异巨大是由于各种环境胁迫所致。
植物寄生线虫（PPNs）在全球范围内造成鹰嘴豆产量损失高达14%。在印度主要鹰嘴豆种植区发现了多种PPN种类，其中一些对鹰嘴豆生产造成严重损害。PPN种类的准确鉴定需要线虫分类学的丰富知识和现代诊断技术的应用。在PPN寄主范围广的种植区域，轮作受到限制。杀线虫剂的应用因其对环境的负面影响和高昂的应用成本而不被鼓励。因此，引入抗性品种被认为是管理鹰嘴豆PPN的理想、环保且经济有效的选择。基因库中保存的鹰嘴豆种质资源对于筛选PPN抗性来源至关重要。研究人员对鹰嘴豆种质资源中PPN抗性的了解极为有限。然而，多项研究表明野生Cicer物种具有相对较高水平的PPN抗性（表1）。此外，基因组编辑方法提供了一种通过靶向感病基因或将有益等位基因导入目标鹰嘴豆品种来获得抗性的精准途径。然而，该方法在鹰嘴豆线虫抗性中的直接应用在很大程度上仍处于前瞻阶段，大多数研究集中于建立基因组编辑方案或通过基因组学鉴定候选基因。基因组学的最新进展及其与基因组编辑工具的整合，具有极大潜力来革新针对PPNs的分子育种方法，从而有助于提高鹰嘴豆生产力。在本综述中，研究人员广泛涵盖了鹰嘴豆PPN抗性相关的分子机制，重点介绍了造成较高全球经济影响的PPN，并讨论了抗性现状以及利用先进的基因组学、转录组学和RNAi技术增强鹰嘴豆PPN抗性的应用。
2 经济重要性、分布及PPN-鹰嘴豆寄主植物互作
目前已描述的线虫种类超过30000种，估计全球存在超过一百万种。其中约4100种为PPNs，与鹰嘴豆相关的超过100种。在PPNs中，根结线虫（RKNs）（Meloidogyne spp.）和胞囊线虫（CNs）（Heterodera spp.）经济意义最为重大，因此是本研究的主要焦点。热带鹰嘴豆种植区最常见的RKN种类包括Meloidogyne incognita、M. artiellia和M. javanica，在埃塞俄比亚、津巴布韦、马拉维等非洲国家，印度、尼泊尔、巴基斯坦、孟加拉国等南亚国家，俄罗斯，南美洲的巴西以及中国部分地区均有报道。
PPNs通过取食根细胞对植物造成损害，导致养分被移除以供其自身发育和繁殖，并增加植物对土传病原体引起的继发感染的敏感性。PPN造成的广泛根部损伤进一步降低了植物抵御非生物胁迫的能力。在印度，PPNs造成估计21.3%的作物损失，相当于每年15.8亿美元。全球范围内，PPNs在40种主要作物中造成12.3%的产量损失，导致每年1570-1730亿美元的经济损失。
此外，PPNs降低了收获谷物的营养品质；例如，Heterodera ciceri使鹰嘴豆籽粒蛋白质含量降低20%。在土壤线虫密度分别为4.7、14.2和33个卵/克土壤时，H. ciceri侵染导致的鹰嘴豆产量损失分别达到20%、50%和80%。而在印度，M. incognita导致的鹰嘴豆产量损失据报道高达60%。M. incognita和M. javanica的损害阈值估计为播种时每升土壤200至2000个卵和/或幼虫。据报道，M. artiellia在春季可造成高达80%的显著产量损失，即使土壤线虫密度低至0.14和0.02个卵和幼虫/cm3；而在冬季和春季播种的鹰嘴豆作物中，密度为8和1个卵和幼虫/cm3时则导致完全歉收。其他PPNs如M. artiellia、P. thornei和H. ciceri的鹰嘴豆耐受极限据报道分别为0.02、0.03和1.15（卵+J2/cm3土壤），相对产量损失分别为82%、58%和100%。在叙利亚，据报道P. thornei在种植时线虫密度低至2/cm3土壤时即可造成鹰嘴豆高达58%的产量损失。而在印度，P. thornei造成的鹰嘴豆产量损失据报道高达25-30%。大多数农民，尤其是发展中国家的农民，对PPNs的存在认识不足，PPNs造成的实际损害程度可能被低估。这是因为PPNs是微小的土传病原体，引起的症状不具特异性，通常较为模糊。PPN侵染常表现出生长受阻、萎蔫、叶片变色和根系变形等症状。然而，这些症状随土壤中线虫密度、作物类型、种植方式、生长季节和土壤类型而变化。
全球生物多样性信息机构（GBIF）数据库显示，M. incognita在全球分布广泛；截至2025年10月，该物种全球共报道了1387次出现记录。此外，Meloidogyne spp.在全球广泛分布，鹰嘴豆生产主要在南亚和地中海地区国家受到影响。M. javanica是一种优势RKN物种，广泛分布于温暖、干燥和热带气候地区，特别是非洲、澳大利亚、南美洲、亚洲和美国。该物种主要分布在地中海国家，包括阿尔及利亚、埃及、英格兰、法国、希腊、以色列、摩洛哥、西班牙、叙利亚、突尼斯和土耳其，以及意大利南部。
在鹰嘴豆胞囊线虫（CNs）中，Heterodera ciceri对鹰嘴豆最为重要，主要分布在约旦、黎巴嫩、叙利亚和土耳其，造成严重损失。但该物种在阿尔及利亚、突尼斯和摩洛哥不存在。在印度，已知H. cajani和H. swarupi侵染鹰嘴豆，但未报道造成严重损失。另一种重要的PPN，根腐线虫（RLN）Pratylenchus spp.，在全球范围内对鹰嘴豆作物造成重大损害。在RLN中，P. thornei是破坏性最大、在所有鹰嘴豆种植区分布最广的物种。在印度，P. thornei严重影响主要鹰嘴豆种植邦的产量。据报道，该物种也严重影响地中海地区国家和澳大利亚的鹰嘴豆生产。需要进一步研究这些物种的严重程度并采取管理措施。
Meloidogyne incognita、M. artiellia和Heterodera species是决定热带和亚热带鹰嘴豆种植区高产损失的主要限制因素。这些线虫因其广泛的寄主范围和地理分布，对鹰嘴豆的影响相对更为显著。作为专性内寄生线虫，它们侵入植物根部并诱导形成特化的取食位点，这些位点作为代谢的强库，从植物中夺取光合产物。研究表明，在侵染鹰嘴豆的M. artiellia、M. arenaria、M. incognita和M. javanica中，与其他Meloidogyne物种相比，M. artiellia引起的根结增厚明显较少。根系中根结的密度取决于PPN的种群密度、PPN种类和生理小种、作物种类和基因型。根系附近PPN密度越高，产生的根结越大。基因型抗性是影响根结形成的另一个主要因素，这是由于多种因素影响了PPN-寄主植物互作的不同层面，其中一些将在下文详细描述。抗性基因型的巨细胞中细胞质空泛或极少，导致侵染的RKN营养不良和发育受阻，而在感病类型的鹰嘴豆基因型中，侵染的RKN能够引发所需的生化变化（植物生长调节物质），因此巨细胞产生致密的细胞质，适合侵染的RKN快速生长和发育（图1）。虽然巨细胞为寄生线虫提供营养，但供给植物其他部分的养分和水分逐渐减慢。
RKNs以及其他PPNs还对豆科植物中Rhizobium介导的结瘤产生不利影响，常导致严重减产。PPNs引起的取食位点、根结或病斑阻止了正常的Rhizobium根瘤原基发育和侵染线的推进。RKNs的根结发育过程也在根际信号传导、寄主防御抑制、寄主细胞分裂和分化、养分和光同化物可用性方面与根瘤器官发生冲突。同样，Pratylenchus species通过迁移造成机械损伤，导致根瘤大小缩小、固氮酶活性降低，以及从根瘤向其他植物部分输出的尿囊素减少。然而，这种影响是密度依赖性的。例如，同一研究表明，Pratylenchus入侵密度大于每株250条线虫会减少根瘤数量和大小，然而在更高线虫密度（>4000）下，这些根瘤通常失去功能，而在较低密度（<130）下，可能发生补偿性增强结瘤。一项研究还表明，M. incognita可以侵染鹰嘴豆品种UC 648中Mesorhizobium的根瘤，J2在根瘤的维管束内取食并诱导巨细胞。这导致根瘤过早衰老。此外，大多数研究表明，植物早期阶段的PPN侵染导致更严重的症状，密集的根部结瘤导致过早落叶、永久萎蔫，最终植株死亡。此外，PPNs加剧了其他生物胁迫造成的作物损失。真菌病害如Fusarium枯萎病和干根腐病因PPN侵染而加剧。同样，据报道P. thornei导致鹰嘴豆基因型对Rhizoctonia bataticola和F. oxysporum f. sp. ciceris引起的病害的抗性丧失。然而，据报道，线虫导致的鹰嘴豆抗性丧失受真菌病原体生理小种的影响，一项使用抗性鹰嘴豆基因型与M. artiellia和不同F. oxysporum f. sp. ciceris生理小种共侵染的研究揭示了这一点。
3 鹰嘴豆重要PPNs的生命周期
Meloidogyne spp（RKNs）和Heterodera spp（CNs）是研究最深入的PPNs。两者均为定居型PPNs。PPNs通过将效应分子注入植物组织来调节植物细胞机制，此后，涉及侵染和植物防御的一系列生化过程开始，这将在下节详细讨论。RKN的典型生命周期如图2A所述。RKN的二龄幼虫（J2）进入根部并在通常位于中柱鞘和维管组织内建立取食区。线虫唾液腺产生的激素效应物通过口针释放到植物细胞中，启动RKN生存和繁殖所需的期望细胞变化过程。这导致韧皮部周围薄壁细胞的转录重编程，从而产生巨细胞。寄生线虫扰乱典型的细胞分裂过程，使得一系列有丝分裂不发生胞质分裂。这导致细胞增大并具有多个细胞核和核仁，称为巨细胞。这些具有多个细胞核的巨细胞产生致密的颗粒状细胞质，滋养寄生线虫。除了巨细胞的肥大，巨细胞周围根组织的增生也促进了根结的形成。尽管所有Meloidogyne物种都以相同方式发育巨细胞，但形成的根结大小因物种而异。在鹰嘴豆中，观察到M. artiellia分离株引起的根结增厚显著少于其他Meloidogyne物种。幼虫取食时膨胀，当成熟为成虫时，产生含有多达600个卵的卵块。四到六个大细胞形成受侵染根上的典型根结，这是由于重复的核分裂形成的。M. artiellia在鹰嘴豆根上诱导的根结比其他RKN物种小。Meloidogyne spp.在有利条件下可在单个生长季节内繁殖数代，并且可以在受侵染的根中存活2至3年。
CNs在寄主植物根部取食，并在受精和含胚卵发育后，通过雌成虫鞣化干燥的体壁而分化。胞囊使下一代能够存活更长时间，直到合适的寄主在附近生长。CNs的完整生命周期如图2B所示。二龄幼虫（J2）从卵中孵化，通过胞囊的自然开口或破裂的雌虫体离开胞囊。J2移动到根尖上方的寄主根中，然后迁移到中柱鞘以选择合适的细胞产生取食位点。此外，随着口针穿透细胞壁形成取食管。咽腺分泌唾液，将细胞内容物吸入PPN，导致根细胞扩张和细胞壁破坏，以产生具有致密粗糙细胞质的“合胞体细胞”。J2发育为雄性和雌性成虫。此阶段约需7天完成。J3阶段由生殖原基和直肠组成；雄性含单个睾丸，而雌性有成对卵巢。在第四次蜕皮时，雌虫突破皮层，阴门形成通向生殖系统。雄性为蠕虫状、不取食、自由生活的个体，仅在土壤中短暂停留。交配后，胚胎在卵内发育直至达到二龄幼虫阶段（J2）在雌虫体内。此后，雌虫死亡，其角质层硬化成厚的保护性胞囊，内含数百个含胚卵。随着寄主植物死亡，这些胞囊从根部脱落，在土壤中休眠，直到合适的寄主在附近生长。胞囊内的卵能耐受长时间干燥，在没有寄主植物的情况下可在土壤中保持活力数年。CNs从卵到卵的生命周期时长因环境因素而异。通常，周期约为30天，但在较温暖的气候中可能更短。
RLNs（Pratylenchus spp.）是根部专性迁移性内寄生线虫，寄主范围广。由于它们持续取食、繁殖并迁移到皮层组织的新细胞，同时停留在寄主植物根部内，因此对寄主植物造成严重损害。除了对植物的直接损害外，RLNs还通过其产生的病斑使根部易受真菌（如Fusarium、Rhizoctonia、Pythium）或细菌的继发侵染。PPNs与土传病原体的互作通常使植物病害严重程度远超任何单一病原体侵染。RLN造成的作物损害通常不如RKN和CN损害明显，P. thornei对根部损害的症状不会反映在地上植物部分，这使得在作物中识别其侵染变得困难。调查表明，该物种在北非、西班牙、土耳其、澳大利亚和美国的鹰嘴豆作物中最为常见。在没有寄主植物的情况下，该物种的卵可以在土壤中存活，其侵染导致鹰嘴豆根部出现深棕色至黑色病斑。
4 寄主植物响应PPN侵染的防御机制
4.1 物理屏障和化学威慑
植物防御机制的第一层在侵染前就存在或在PPN侵染时被诱导，包括与植物细胞壁相关的物理屏障和化学威慑。物理防御屏障包括加厚的细胞壁、蜡质涂层、减少的根毛密度以及特化结构如致密的皮层、胼胝体和树胶沉积，这些减少了PPNs进入和在植物组织内的移动。细胞壁中的木质素含量与线虫抗性相关。酚类化合物如O-甲基-芹菜素-C-脱氧己糖苷-O-己糖苷，可抵御主要谷物线虫如Heterodera和Pratylenchus。甘氨酸甜菜碱（GB）是一种相容性渗透保护剂，已知通过稳定细胞膜、改善抗氧化防御、维持活性氧（ROS）稳态和调节胁迫响应信号通路来增强植物耐受性。虽然其在非生物胁迫响应中的作用已被充分记录，但最近的研究表明GB积累也可能有助于抵抗PPNs。胼胝体是邻近薄壁细胞充满酚类化合物的囊泡扩张，是另一种物理屏障，可阻塞导管腔，从而防止包括PPNs在内的病原体通过根部木质部导管传播。根毛密度以及根系分泌物通过在根际建立有益的微生物群落，在线虫抗性中发挥复杂作用。还观察到，通常延长的根毛生长与PPN种群呈负相关。虽然通过根系释放的化学分泌物帮助PPNs识别合适的寄主，但根系分泌物也充当驱避剂并限制PPNs进入植物根部。此外，通过产生抗线虫化合物和通过沉积木质素、木栓质和胼胝质改变细胞壁组成来加强细胞壁，可改善植物对PPNs的防御反应。在PPNs进入寄主的不同阶段，发生多层互作网络。
4.2 PPN侵染识别和病原体触发免疫（PTI）
植物通过分子激发子检测包括线虫在内的病原体，例如病原体相关分子模式（PAMPs）、病原体表面的微生物相关分子模式（MAMPs）以及受损寄主组织的损伤相关分子模式（DAMPs）。这种由模式识别受体（PRRs）转导的识别导致先天免疫或基础抗性的激活，称为模式触发免疫（PTI），用于限制病原体的扩展和建立。更准确地说，PRRs识别线虫相关分子模式（NAMPs），导致一系列细胞内信号事件，最终触发PTI，这是一种有效的防御反应，可防止线虫的穿透、建立和生长。研究还表明存在参与PTI识别模式的多种线虫识别机制。虽然这方面在鹰嘴豆中的研究很少，但对P. thornei侵染根部的转录组研究揭示了涉及962个差异表达基因（DEGs）的PTI激活。比较分析表明，与感病基因型相比，抗性基因型中的DEGs上调。该研究还发现CRK10（富含半胱氨酸受体样激酶）基因和Avr9/Cf-9快速激发（ACRE）蛋白基因增强了鹰嘴豆基因型对P. thornei的抗性。
图3显示了当PPN侵染寄主时受侵染植物中的机制途径。迄今为止，ascarosides，一种保守的线虫信息素家族，是PPNs中第一个也是唯一的PAMPs。Ascr#18是PPNs释放的最丰富的ascaroside，在单子叶和双子叶植物中均存在，它诱导植物免疫反应，包括PTI标记基因表达、丝裂原活化蛋白激酶、ROS爆发以及茉莉酸和水杨酸介导的防御信号通路。研究表明，用Ascr#18处理拟南芥可诱导对RKN和CN的抗性。除了在PTI中的作用外，Ascr#18还通过操纵生长素内流载体AUX1和生长素响应基因（SAUR 69和IAA27）来抑制生长素信号传导，从而破坏巨细胞的形成。Ascr#18被富含亮氨酸重复受体样激酶（LRR-RLK）如线虫诱导的富含亮氨酸重复受体（NILR1）感知。NILR1是第一个被鉴定感知PPNs的PRR，在拟南芥中发现并能增强PTI。bak1-5和bik1 PTI缺陷的拟南芥突变体对RKNs表现出增加的易感性，确立了PTI的关键作用。在PPNs中，CNs对bak1-5和bkk1突变体更敏感。
PPN侵染导致寄主细胞破坏，释放DAMPs，启动PTI反应。真菌病原体产生如多聚半乳糖醛酸酶（PG）等酶来降解植物细胞壁，而植物产生多聚半乳糖醛酸酶抑制蛋白（PGIPs）来抑制这种活性。这种互作导致PG降解产生的寡聚半乳糖醛酸（OGs）释放，被植物PRRs识别并激活PTI。在拟南芥中鉴定了两个PGIPs，即PGIP1和PGIP2，它们在CNs迁移阶段快速表达。这表明PGIP1在CNs侵染后产生OGs，从而激活PTI。CNs侵染还诱导寄主产生乙烯，这延迟了合胞体阶段的发育，表明乙烯响应有助于CN免疫。相比之下，RKNs在细胞间移动，损害小于CNs。如先前研究所示，PGIP1和PGIP2在RKN迁移期间不被诱导，PGIP介导的DAMP响应对于RKN抗性不是必需的。同样，其他DAMP受体如PEPR1、PEPR2或DORN1的缺失不影响RKN易感性。
WRKY和MYB基因家族在线虫抗性中发挥核心作用。WRKY基因通过MAPK（丝裂原活化蛋白激酶）介导的磷酸化级联参与camalexin生物合成的信号传导，而MYB基因调节硫代葡萄糖苷生物合成和BAK1依赖性PTI响应。MAPK级联是线虫攻击期间激活的关键信号通路，通过产生ROS、过敏反应（HR）触发的程序性细胞死亡（PCD）以及通过JA和SA信号通路的激素调节等响应来增强防御信号传播。
在一项转录组研究中，WRKY以及bZIP转录因子（TFs）家族在抗P. thornei的鹰嘴豆抗性基因型中独特表达，表明它们在赋予线虫抗性中的作用。对于线虫，进入寄主植物后，释放效应蛋白以抑制初始植物防御以实现成功侵染。这些效应物靶向植物防御组分，但植物通过效应子触发免疫（ETI）进行反击，这是一种由细胞内核苷酸结合富含亮氨酸重复（NLR/NB-LRR）蛋白或其他抗性（R）蛋白介导的特异性且强健的响应。ETI常触发局部HR，限制病原体传播并在未受影响的组织中诱导系统获得性抗性（SAR）。例如，番茄Mi-1.2基因编码一种R蛋白，可识别RKN效应物，启动HR并限制侵染。此外，由线虫特异性信号激活的线虫触发免疫（NTI）微调防御途径，并常与ETI整合。
防御激活依赖于复杂的信号分子网络。除MAPKs外，水杨酸（SA）和钙离子是关键介质。线虫检测打开钙通道，导致快速的细胞质Ca2+内流，激活钙依赖性蛋白激酶（CDPKs），传播防御信号。SA增强局部防御并建立SAR以提供长期保护。此外，线虫攻击降低叶绿素含量，但外源叶绿醇作为激发子，可提高生育酚产生和EIN2依赖性RKN抗性。
4.3 通过根相关有益微生物群的寄主植物防御
植物根相关微生物群通过提供直接和间接防御，显著促进植物对线虫的抗性。例如，根际细菌如Pseudomonas fluorescens、Azotobacter chroococcum和Azospirillum brasilense，以及Rhizobium sp.和Glomus mosseae在鹰嘴豆中显示出降低M. javanica的繁殖率。P. fluorescens也被报道在鹰嘴豆田间抑制M. incognita种群。同样，在鹰嘴豆基因型中，F. oxysporum f. sp. ciceris的Foc-0生理小种共侵染显著降低了M. artiellia的繁殖指数。这些有益微生物感知线虫的存在并释放化学引诱剂来操纵线虫行为。此外，它们产生毒素和次级代谢物，直接靶向线虫或增强植物自身的免疫反应。例如，Purpureocillium lilacinum是一种内生真菌，通过细胞外酶解消化RKN（Meloidogyne spp.）的卵和产卵雌虫。微生物产生的几种内生代谢物也触发植物防御途径以诱导针对RKNs、CNs和RLNs的防御反应，从而增强植物防御反应。例如，Bacillus subtilis能够产生抗生素如fengycin，一种对线虫致命的化合物，并在植物中触发系统抗性，而Pseudomonas fluorescens产生氢氰酸（HCN）和铁载体，对线虫有毒并激活植物防御反应。
植物-线虫互作研究的最新进展提供了对这些关系基础的遗传和分子互作复杂机制的深入了解。只有少数基因是调节植物防御的主要参与者。例如，通过DEL1/E2FE基因的突变可改善线虫抗性，这增加了线虫诱导的根结中的细胞壁木质化或水杨酸含量。另一方面，SLWRKY72的下调增强了对线虫侵染和根结形成的易感性，表明其在防御中的主要作用。其他基因如SLWRKY45、SLWRKY16和SLWRKY31负向调节对RKNs的防御。相比之下，已显示WRKY70和WRKY72通常跨植物物种激活防御。
植物选择性地改变根分裂成一种回路，在线虫入侵期间以JA依赖性方式启动细胞分裂。该途径由乙烯响应因子ERF109和ERF115调节，它们激活QC调节因子WOX5。这些结果揭示了植物-线虫防御的复杂调控程序和遗传基础。
在其他作物中也报道了提供PPN抗性的其他R基因。这些R基因主要特征为响应PPN的nod样受体（NLR）蛋白。番茄中的Mi-9、Mi-1.2和Hero-A，马铃薯中的Gpa2和Gro1–4，辣椒中的CaMi，以及李属中的Ma是一些已鉴定的关键R基因。RKN抗性由Mi-9、Mi-1.2、Ma和CaMi介导，而Gpa2、Hero-A和Gro1-4提供对CNs的抗性。特别是Ma，具有对PPN识别至关重要的C末端post-LRR结构域。
4.4 抗PPN化合物分泌到质外体
当PPNs通过各种受体分子进入寄主植物细胞时，一系列事件开始在质外体区域中和PPN侵染（图4）。木瓜蛋白酶样半胱氨酸蛋白酶（PLCPs）和几丁质酶等酶，以及活性氧（ROS）、酚类化合物和植物抗毒素发挥关键作用。例如，在Meloidogyne spp.和Heterodera spp.中报道的毒液过敏原样蛋白（VAP）在质外体区域释放，激活基础植物先天免疫。另一项研究揭示Mc1194是一种靶向RD21A（一种PLCP）的效应物，在缺乏RD21A的情况下，观察到对Meloidogyne chitwoodi的超敏反应。然而，这些PLCPs抑制PPN侵染的确切机制尚不清楚。植物枯草杆菌蛋白酶样蛋白酶（subtilases），一种丝氨酸蛋白酶，发挥多种生物学功能，包括防御生物和非生物胁迫。其中一种蛋白酶SBT1.9被发现参与增强鹰嘴豆对P. thornei的免疫反应，如转录组研究所揭示，该研究显示组成型抗病性1（CDR1），一种质外体天冬氨酸蛋白酶，诱导局部和系统信号响应，被发现上调。
几丁质酶是另一种重要的质外体催化剂，促进对PPNs的保护。植物响应PPN侵染释放几丁质酶，溶解PPN卵壳中的几丁质。由于几丁质是PPN卵壳和咽腔衬里的关键组分，几丁质酶可能表现出抗线虫作用，从而有助于对PPNs的抗性。然而，将几丁质酶与PPN抗性联系起来的遗传证据很少。例如，鹰嘴豆对P. thornei的转录组研究揭示了抗性基因型中几丁质酶表达上调。同样，另一项用M. incognita处理的Solanum torvum研究表明，抗性基因型中几丁质酶活性增加，突显了几丁质酶在PPN抗性中的作用。质外体区域的ROS爆发也在线虫抗性中发挥重要作用，通过激活过敏反应（HR）、通过木质化加强细胞壁、调节胼胝质沉积，或直接影响线虫生长和繁殖。
植物次级代谢物对防御PPNs至关重要，有助于各种作物的抗性机制。绿原酸是一种酚类化合物，与PPN抗性密切相关，在PPN侵染部位积累。绿原酸降解后产生奎尼酸和咖啡酸。咖啡酸进一步氧化成邻醌，一种对PPNs有毒的化合物。需要进一步研究以阐明咖啡酸和邻醌增强抗性的机制。在鹰嘴豆中，一个转运蛋白基因SWEET1（糖最终将被输出转运蛋白1）在抗性基因型中上调，已知与类黄酮生物合成相关并增强P. thornei抗性。
类黄酮是一类多样的次级代谢物，通过充当卵孵化抑制剂、驱避剂、杀线虫剂或线虫抑制剂来增强PPN抗性。值得注意的是，异黄酮类、紫檀素类以及黄烷醇类如杨梅素、槲皮素和山奈酚表现出抗线虫特性。例如，山奈酚抑制R. similis卵孵化，而黄烷醇如槲皮素、杨梅素和山奈酚驱避和固定M. incognita幼虫，强调了类黄酮在综合线虫管理策略中的潜力。
5 增强PPNs抗性的方法
5.1 在Cicer中鉴定PPNs抗性来源**
为了筛选鹰嘴豆种质资源对PPNs的抗性，精确可靠的表型鉴定是前提。在受控环境下进行精确的表型研究需要使用已知PPN种群侵染的植物。然而，筛选程序根据PPN物种生长和发育的具体要求、资源可用性、待筛选种质数量等而有所不同。通常，温室和温网室结构优先于开放田间条件，以避免PPNs传播到邻近作物田。在印度，全印线虫协调研究项目（AICRP）为各种PPNs制定了标准化筛选方案。对于RKNs，通过计数根结和卵块来评估侵染严重程度。基因型分为高抗（无根结或卵块）、抗（每株1-10个根结或卵块）、中抗（11-30）、感（31-100）或高感（>100）。根损伤指数整合了三个指标：根结大小（1：无根结；3：小；5：中；7：大；9：非常大）、根结根面积百分比（1：无根结；3：1–10%；5：11–30%；7：31–50%；9：>50%）和根结指数（1：无根结；2：1–5；3：6–10；4：11–20；5：21–30；6：31–50；7：51–70；8：71–100；9：>100个根结）。该指数提供了根损伤的综合测量。
对于CNs，鹰嘴豆的抗性通过计数受侵染根上的雌虫和胞囊来确定，按0–5等级评定（0：无雌虫或胞囊；5：>50个雌虫或胞囊）。另一种分类系统将植物分为高抗（每株无雌虫或胞囊）、抗（1–4）、中抗（4.1–9）、感（9.1–20）或高感（>20）。对于迁移性RLNs，如Pratylenchus thornei，抗性通过从根和土壤中提取线虫来量化。抗性与繁殖因子相关，繁殖因子定义为单位根或土壤中的线虫数量。RLNs的侵染严重程度等级：高抗（每株无雌虫）、抗（1–10）、中抗（11–20）、感（21–30）和高感（>30）。
最近，报道了一种基于计算机视觉的高通量表型分析方法，可量化胞囊线虫侵染并测量胞囊的表型性状。开发了一种称为超低密度（ULD）播种的方法，用于提高小麦对P. thornei的抗性/耐受性基因型选择的准确性。一旦每单位田间面积（m2）的植物种群标准化，该方法也可用于鹰嘴豆。
5.1.1 根结线虫（Meloidogyne spp.）**
Meloidogyne spp.（RKNs）是PPNs中多食性最强、分布最广和危害最大的属之一。ICRISAT基因库保存的全球鹰嘴豆种质针对M. javanica进行了筛选，但没有任何种质对线虫侵染免疫。同样，对于M. artiellia，栽培鹰嘴豆缺乏抗性；然而，在野生Cicer物种中鉴定了抗性来源。ICARDA基因库中三级基因库的C. bijugum和C. pinnatifidum各一份种质已显示出对M. artiellia的抗性。在RKN的情况下，栽培鹰嘴豆中尚未鉴定出抗性来源，但在多项研究中观察到抗性程度的变异性（表1）。鉴定栽培种质中可用于抗性的变异性，并了解基因型中涉及的不同抗性机制，可能有助于通过基因聚合开发RKN抗性品种。由于栽培鹰嘴豆（Cicer arietinum）不易与野生Cicer物种杂交，除非其野生祖先种即C. reticulatum和另一个近缘种C. echinospermum，因此从野生Cicer种质中进行线虫抗性渗入是一项艰巨的任务，因为种间杂交存在受精前和受精后障碍。因此，限制了其他据报道比栽培种具有更好PPN抗性的野生Cicer物种的利用。
5.1.2 胞囊线虫（Heterodera spp.）**
已知鹰嘴豆根际是几种Heterodera spp.的寄主，但只有少数被报道具有致病性且不会对作物造成损害。虽然H. ciceri在鹰嘴豆中最常见，但也已在其他豆类、饲料作物以及观赏植物中发现。在叙利亚鹰嘴豆作物中，H. ciceri是一种极具破坏性的PPN。为了鉴定鹰嘴豆中CN抗性来源，国际干旱地区农业研究中心（ICARDA）与意大利可持续植物保护研究所合作，广泛筛选了超过9700份包括Kabuli和Desi类型的鹰嘴豆种质针对H. ciceri，但除少数中抗品系外，未发现任何种质免疫（表1）。在这些研究之后，未再启动针对CNs的大规模筛选。然而，一些研究表明野生Cicer种质中可获得相对较好的
