如今，研究人员对微生物和线虫之间已进行了2亿多年的争斗有了新的认识，有望利用微生物开发出效率更高的线虫防治方法，进一步降低病原线虫对农作物的病害影响。
—
—
于种类繁多的农作物来说，线虫是不可小觑的敌人。有一些线虫会侵染植物并寄生在植物体内，使植物不能正常生长而导致病害，其中最主要的是孢囊线虫和根结线虫。一段时间以来，应对作物病原线虫的主要武器是化学农药，但对化学农药的不合理使用和过度依赖给农产品和环境带来了极大的压力。庆幸的是，研究人员发现自然界中也存在可与作物病原线虫一较高下的对手：杀线虫微生物。
杀线虫微生物是指能够侵染、捕捉和毒杀线虫的一类微生物类群，是自然界中线虫种群控制的重要因子，也是生物防治病原线虫的重要研究材料。微生物能够通过产生捕食器官、寄生和产生毒素等不同方式侵染线虫，而线虫也可以通过丝裂原活化蛋白激酶（MAPK）信号等途径参与对病原微生物的天然免疫；微生物与线虫之间的相互作用就像是一场没有硝烟的战争。目前人们对二者相互作用机制的理解还不够深入，开发的微生物杀线虫剂的作用有限。
为了更好地利用微生物来防治线虫，云南大学的研究团队以秀丽隐杆线虫、孢囊线虫和根结线虫为对象，对线虫、微生物（及作物）之间的相互作用机制展开了研究，系统地揭示了侵染和应答过程中新的作用分子机制及调控机理，阐明了其中关键蛋白质结构与功能的相关性，为研发环境友好型的高效线虫生防制剂提供了理论支撑。
—
—
线虫真菌是线虫的天敌，根据侵染线虫的方式，它们可以分为捕食线虫真菌、线虫内寄生真菌、线虫卵寄生真菌和产毒真菌四大类群。其中捕食线虫真菌以营养菌丝特化形成的粘性球、粘性网、非收缩环和收缩环等捕食器官（捕器）来捕捉线虫；线虫内寄生真菌通过特殊的孢子寄生于游离的活线虫体内；线虫卵寄生真菌则专性或兼性地定殖于线虫的卵、雌虫和胞囊等部位；食线虫真菌是一种潜在的线虫生防制剂。目前已经有多种食线虫真菌被开发成产品用于线虫病害的防治，如淡紫拟青霉和厚垣普可尼亚菌。研究团队成员于20世纪90年代开发的第一代杀线虫生防制剂“线虫必克”，就是利用厚垣普可尼亚菌ZK7菌株开发的产品。
在以上几类食线虫真菌中，人们对捕食线虫真菌的研究开展得最深入，目前已经有100多年的研究历史，研究主要集中在其捕食器官的类型和分化等反面；而对捕食器官形成的分子调控机制的研究则是从近10年才开始的。2011年，研究团队测定了首个食线虫真菌寡孢节丛孢的基因组序列，并提出了寡孢节丛孢捕器形成的基因调控模式。寡孢节丛孢能识别线虫，并通过信号转导系统把胞外信号传递到胞内，进一步激活下游的生物学过程。在基因组测序的基础上，研究团队发现苹果酸合成酶是乙醛酸循环的关键酶，把寡孢节丛孢基因组中的苹果酸合成酶编码基因敲除以后，突变株的捕器形成延迟，只能形成一个环和两个环的捕器，突变株的捕食线虫能力也出现了明显的下降。最近，研究团队在参与硝酸盐代谢的4个基因的敲除实验中发现，硝酸盐代谢途径也参与寡孢节丛孢捕器产生的基因调控；前期的研究发现，线虫等多种诱导剂都能诱导真菌产生捕器，这些诱导剂可能通过不同的方式调控真菌捕器的形成，同时G蛋白信号通路可能在捕器形成的过程中发挥了重要的作用。
除了收缩环，其他捕食器官的表面都有一层粘附性物质，Mad1是其中的主要成分。研究团队从产生不同类型捕器的捕食线虫真菌中克隆得到Mad1同源的基因，构建了系统发育树，结果表明捕食线虫真菌按照捕食器官的种类进行聚类，并且非粘性的捕食器官收缩环最先分化，随后粘性的捕食器官进化形成两个姊妹分支，产生三维菌网的真菌与产生粘性分支的真菌显示出较近的亲缘关系，并提示三维菌网可能由粘性分支进化而来；在另一分支中，产生粘球及非收缩环的真菌最先分歧，紧接着是产生粘球的真菌。对每种类型捕食器官的祖先分支进行的适应性进化分析显示，Mad1基因在捕食器官的进化过程中受到了正选择压力的影响。在经典的支-位点模型检测中，除了代表粘球和非收缩环的分支没有检测到正选择外，其他的分支，包括不具有粘性的收缩环一支都检测到了正选择压力。此外，在每个受到选择压力的分支上，还发现了许多潜在的正选择氨基酸位点，为进一步理解捕器和捕食线虫真菌的进化提供了良好的实验支持。
真菌能够产生丰富的次生代谢产物，一些次生代谢产物能够麻痹和毒杀线虫，根据研究团队的发现，部分代谢产物能够调控菌丝的发育和捕器的形成。寡孢节丛孢基因组中分别含有5个聚酮合酶（PKS）和7个非核糖体多肽合成酶（NRPS），它们均参与次生代谢产物的合成。1995年，有研究人员从寡孢节丛孢中鉴定了寡孢素类型的代谢产物，并报道了它们的杀线虫活性；最近，研究团队又从中分离得到了3个寡孢素类型的化合物，分别命名为寡孢素A～C；进一步的研究发现，以上3种化合物参与寡孢节丛孢的形态学转变，都能抑制真菌产生分生孢子，同时寡孢素A能促进真菌菌网的形成，而寡孢素C则抑制真菌菌网的形成。敲除了寡孢节丛孢中一个PKS基因后，发现突变菌株产生的寡孢素C减少了，同时与野生菌株相比，突变株的捕器数量和杀线虫活性分别提高了10倍和2倍。这些研究说明食线虫真菌侵染和毒杀线虫的方式是多样的，通过捕器捕捉、机械穿透和毒素的有机结合，能更好地发挥真菌的杀线虫效率。
—
—
食线虫真菌外，部分细菌也是线虫的天敌，如芽孢杆菌、巴氏杆菌和假单胞菌等。研究团队前期从土壤中分离得到了一株具有较高杀线虫活性的细菌，鉴定为杀线虫芽孢杆菌B16。通过对其吸引细菌和杀死线虫的分子机理的系统研究，发现杀线虫芽孢杆菌B16可以产生特异性的挥发性物质，能利用线虫的趋化性特征，完成对线虫诱捕的过程；且杀线虫的主要毒力因子是侵染性丝氨酸蛋白酶和中性金属蛋白酶。研究团队通过蛋白质的异源表达、基因敲除、荧光定位、显微注射和蛋白组学等一系列功能实验，验证了侵染性蛋白酶的功能，首次提出了它们通过破坏线虫肠道结构和功能而使线虫死亡的作用方式，以及两种蛋白酶在线虫肠道的作用靶点，揭示了细菌侵染线虫的“特洛伊木马”新机制。
群体感应系统（QS）作为单细胞细菌之间进行交流的重要方式，在杀线虫芽孢杆菌B16侵染线虫过程中也承担着难以替代的角色。为进一步研究群体感应系统对杀线虫芽孢杆菌B16致病性的影响，研究团队确定了挥发性物质2-庚酮合成的关键酶yneP在杀线虫芽孢杆菌B16中的编码基因，并揭示了杀线虫芽孢杆菌B16的致病性与群体感应系统系统ComP/ComA的关系。另外，研究团队还对线虫感知杀线虫芽孢杆菌B16产生的吲哚和2-乙基己醇的嗅觉信号途径进行了研究，并确定了线虫感知吲哚和2-乙基己醇的嗅觉信号转导途径中的其他蛋白（见图1）。
图1 秀丽隐杆线虫感知吲哚（A）
和2-乙基己醇（B）的信号途径
在自然环境中，细菌分泌信号物质诱导捕食线虫真菌产生捕食器官捕捉线虫，以利于维持自己的物种种群生存，但相关的信号分子和调控机制尚未明确。研究团队发现，细菌可以动员捕食线虫真菌捕杀线虫。实验证明，部分细菌的代谢产物具有诱导寡孢节丛孢产生三维菌网的能力，其诱导化合物是尿素；细菌在线虫的胁迫下，会上调精氨酸裂解酶而快速产生尿素；而氨气是诱导捕食器官形成的信号分子（见图2）。在此研究过程中，研究团队做出了开创性的发现：自然界中存在大量的细菌，它们使用一种常见的化合物作为信号分子动员线虫的天敌，利用捕食线虫真菌捕杀线虫，从而极大地减轻了细菌面临的捕食压力。
图2 土壤细菌和线虫诱导捕食线虫
真菌形成捕器的调控模式
—
—
