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生物防治新契机 中研院找到真菌杀线虫机制

中央研究院分子生物研究所助研究员薛雁冰及其团队,发现2类食肉真菌麻痹及捕捉线虫的机制,未来有望发展新的生物防治法及开发出新药物抗寄生性线虫。(中研院提供)

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【大纪元2020年05月22日讯】(大纪元记者徐翠玲台湾台北报导)线虫会寄生各类动植物,造成经济作物巨大损失,并在开发中国家广泛传染疾病。中央研究院分子生物研究所助研究员薛雁冰团队发现蚝菇、杏鲍菇等食肉真菌麻痹线虫的机制,以及线虫捕捉菌设陷阱捕捉线虫的分子机制,未来有望发展成新的生物防治方法并应用在农业上,或是开发出新药物对抗感染人体及动物的寄生性线虫。

中研院指出,蚝菇、杏鲍菇等侧耳属(Pleurotus)真菌为相当常见的食用菇类,亦称为食肉真菌。科学家发现在贫瘠环境中,这些菇类的菌丝会麻痹并杀死线虫以获取养份,但是目前科学家对此快速麻痹机制所知甚少。

薛雁冰表示,研究团队利用模式生物秀丽隐杆线虫(Caenorhabditis elegans)研究食用菇类麻痹线虫的分子机制。团队发现当线虫碰到蚝菇的菌丝时,线虫肌肉里的钙离子浓度会异常的飙高,使得肌肉过度收缩而麻痹瘫痪。

研究团队筛选随机突变的线虫,找出具有真菌抵抗性的突变株,发现真菌的毒素需要透过线虫的感知神经纤毛进入线虫体内使其麻痹,当线虫因突变而失去感知神经上的纤毛结构时,他们就对蚝菇毒素产生抗性,但是只要恢复一种感知神经元的纤毛结构,真菌便能再次麻痹突变线虫。

研究团队亦发现,真菌毒素能造成神经与肌肉细胞快速的坏死。薛雁冰说,造成线虫细胞快速死亡的机制与现有的寄生虫药物如伊维菌素、涕灭威和左旋咪唑等截然不同。现在的抗寄生虫药物是影响寄生虫的神经活性。菇类的毒素则是能直接造成细胞死亡。这项研究论文已刊登于《美国国家科学院院刊》。

除了食用菇类,土壤中存有线虫捕捉菌(Nematode-trapping fungi, NTF)。薛雁冰研究团队在台湾各地采集许多土壤样品研究线虫捕捉菌与线虫的分布,发现普遍存在于野外土壤,超过三分之二的台湾土壤同时可分离出线虫捕捉菌与线虫。

线虫捕捉菌可以补食多种线虫,不同菌株间的线虫捕捉能力差异也非常大。研究团队将一株产孢、生长能力与制造陷阱能力均突出的线虫捕捉菌进行基因体定序解码,发现线虫捕捉菌需要G蛋白的讯息传递才会产生捕捉构造,证明G蛋白在线虫捕捉菌的捕食行为中扮演重要角色。

中研院指出,这项研究不仅建立了新的模式菌株,并发展出多项有利的分子生物工具,将有助于后续了解线虫捕捉菌捕捉线虫的机制,以期在未来发展出有效的生物防治方法,来防治危害农业的各种寄生性线虫。论文已刊登于国际期刊《美国国家科学院院刊》。

责任编辑:郑桦

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