华中农业大学讯（通讯员 代大东 张书荣）近日，我校农业微生物资源发掘与利用全国重点实验室孙明教授科研团队在综合性学术期刊《美国国家科学院院刊》（Proceedings of the National Academy of Sciences of the United States of America, PNAS）在线发表题为 “N6-Methyladenine DNA modification modulates pathogen virulence in nematodes” 的研究论文。该研究首次系统揭示了DNA N6-甲基腺嘌呤（6mA）表观遗传修饰在植物寄生线虫毒力调控中的重要作用，阐明了其调控线虫寄生能力的分子机制，为植物寄生线虫绿色防控提供了新的理论依据和潜在分子靶标。该工作是孙明教授团队继解析根结线虫高质量基因组 （Nature Communications, 2023）与植物寄生线虫核心基因蛋白互作网络 （Science Advances，2025） 后的又一重要发现，亦是对防治对象进行充分认知、践行知己知彼理念的重要体现。
植物寄生线虫是农业生产中危害最为严重的病原生物之一，每年在全球范围内造成的经济损失超过1000亿美元。其中，根结线虫 (Root-knot nematodes) 因寄主范围广、繁殖能力强，被公认为是最具破坏性的植物病原线虫之一。目前，关于其侵染植物过程中的寄生能力及其调控机制，仍缺乏系统性的解析与阐释。
DNA甲基化是调控基因表达的重要表观遗传机制。其中，6mA作为一种新型DNA修饰，近年来在多种真核生物中被陆续发现，但其在植物病原生物中的功能仍知之甚少。该研究团队通过液相色谱串联质谱法 （LC-MS/MS）、单分子实时测序（SMRT-seq）、6mA免疫共沉淀测序 （6mA-DIP-seq） 以及斑点印迹 （Dot blot）等多种技术手段，对17种不同线虫中的6mA修饰进行了系统检测，发现6mA在植物寄生线虫基因组中广泛存在（图1），并具有保守的序列特征和特定的基因组分布模式。值得注意的是，多倍体根结线虫中，6mA修饰在转座子区域呈现明显富集，且带有6mA修饰的基因通常具有更高的表达水平，而这一特征在二倍体线虫中并未出现。
图1 6mA DNA甲基化在线虫体内广泛存在
随后，该研究团队成功鉴定了两种关键的6mA去甲基化酶，MiNMAD-1和MiNMAD-2，并对它们完成了功能验证，证实这两种蛋白能够催化DNA上的6mA去甲基化反应，是根结线虫6mA动态调控的重要调节因子。为探究其应用价值，研究团队利用宿主诱导基因沉默技术（Host-Induced Gene Silencing，HIGS），在烟草和番茄中分别构建并获得表达根结线虫去甲基化酶双链 RNA（dsRNA）的转基因植株。表型鉴定结果表明，转基因植株对根结线虫的抗性显著提升，根结数量明显减少，线虫侵染能力显著下降。上述结果证实，靶向干扰线虫 6mA去甲基化酶可有效抑制其寄生过程，为抗线虫作物育种提供了新的策略与靶点。
进一步的转录组分析显示，沉默去甲基化酶可导致线虫体内数千个基因的表达水平发生显著改变，其中包含大量编码效应因子的毒力基因。这些效应因子的表达丰度与线虫的侵染能力呈显著正相关。结合 ChIP‑seq 等实验证据证实，去甲基化酶能够直接结合部分效应因子基因区域，并参与其表观遗传调控。上述结果表明，6mA 甲基化与去甲基化之间的动态平衡，是调控线虫毒力基因表达的关键表观遗传机制。
图2 6mA调控南方根结线虫效应蛋白表达模块
该研究首次在植物寄生线虫中，建立了“表观遗传修饰—毒力基因表达—寄生能力”三者间的直接调控关联，明确揭示了6mA作为关键表观遗传标记，在真核病原体毒力调控过程中的核心作用。研究成果不仅进一步深化了人们对植物寄生线虫致病分子机制的认知，更为新型线虫防控策略的研发提供了全新的理论思路与研究方向。
近年来，随着化学杀线剂使用受到严格限制，加之植物寄生线虫抗药性问题日趋凸显，发掘绿色、高效、可持续的线虫防控技术，已成为当前农业生产中亟待解决的重要需求。该研究筛选鉴定的6mA去甲基化酶及其调控网络，有望成为新型线虫防控的潜在分子靶标，为依托RNA干扰、基因编辑等生物技术培育抗线虫作物，提供了坚实的理论支撑与技术参考。
论文第一作者为我校已毕业博士研究生代大东和张书荣，通讯作者为生命科学技术学院孙明教授和信息学院郑金水教授。该研究工作得到了国家自然科学基金、国家重点研发计划以及湖北洪山实验室等项目的资助。
论文链接：https://www.pnas.org/doi/10.1073/pnas.2525035123
审核人 孙明
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