文献解读｜光信号调控因子GmSTF34通过激活糖转运蛋白增强大豆对胞囊线虫的感病性

大豆胞囊线虫（Heterodera glycines，SCN）是严重影响大豆产量的植物寄生性线虫，每年造成巨大经济损失。光信号是影响光形态建成和碳水化合物代谢的关键环境因素。GmSTF3/4 是大豆中类似于拟南芥HY5的转录因子，参与光信号传导和根瘤形成。然而，在病原体诱导的胁迫下，其转录调控机制尚不清楚。

近日，《Plant Biotechnology Journal》杂志在线发表了由沈阳农大朱晓峰教授团队和南开大学玄元虎教授团队合作撰写的论文“Light-signaling regulators GmSTF3/4 enhance soybean susceptibility to cyst nematodes via activation of sugar transporters”。研究以光信号通路中从茎到根的可移动蛋白GmSTF3/4为研究对象，探究其在胞囊线虫侵染过程中的生物学功能及调控机制。

研究调查了SCN感染期间大豆中TGACG-基序结合因子 3/4 (GmSTF3/4) 的生物学功能及其调控机制。研究人员使用SCN侵染大豆，并通过qPCR、蛋白质印迹、荧光显微镜、酵母双杂交、双荧光素酶报告基因、共免疫沉淀和亚细胞定位等技术分析了GmSTF3/4 的表达模式、亚细胞定位、与其他蛋白的相互作用以及下游靶基因。

研究结果显示，光照条件下，大豆对SCN的敏感性增强，这可能是由于 SCN 感染诱导了光信号通路相关基因的表达，从而促进了 GmSTF3/4 从地上部转运到根部。GmSTF3/4 作为光信号通路中的下游蛋白，结合到多个糖转运蛋白基因的启动子，激活其转录，促进蔗糖等糖分的转运，为SCN提供营养，促进其发育。其中，糖转运蛋白GmSWEET10b具有蔗糖和己糖转运活性，其表达上调促进SCN感染和发育。另一方面，GmCOP1a与GmSTF3/4相互作用，并介导其降解，从而抑制SCN感染和发育。

研究中使用IVScope 7200植物活体成像系统进行双荧光素酶报告基因 (DLR) 实验，以验证GmSTF3/4对糖转运蛋白基因启动子的转录激活作用。结果表明，与空载体对照组相比，与 GmSTF3/4 共表达的报告基因启动子的荧光信号强度显著增强，这表明 GmSTF3/4 能够激活目标糖转运蛋白基因启动子的转录活性。

本研究证实了光信号增强大豆对胞囊线虫的易感性，并阐明了GmSTF3/4 介导的信号传导途径在胞囊线虫致病性中的作用。由GmSTF3/4直接激活的糖转运蛋白基因促进了线虫的发育。这些发现强调了GmSTF3/4-糖转运蛋白信号传导模块在促进线虫发育进程中的重要性，对提高大豆对胞囊线虫的抗性，具有重要的应用前景。