山東省果樹研究所陳新團(tuán)隊(duì)揭示核桃青皮酚類物質(zhì)抵御膠孢炭疽菌的機(jī)制

核桃又稱胡桃, 系胡桃科 (Juglandaceae) 胡桃屬 (Juglans) 植物, 是世界上重要的堅(jiān)果樹種之一,也是我國重要的栽培經(jīng)濟(jì)樹種，遍布我國南北。

在核桃生產(chǎn)中，由膠孢炭疽菌(C.gloeosprioidesPenz.)引起的炭疽病會使核桃爛果嚴(yán)重，甚至絕收，是一種災(zāi)難性的病害。目前，核桃炭疽病防治主要以化學(xué)藥劑為主，不僅使病菌產(chǎn)生抗藥性，還對環(huán)境造成污染。因此，鑒定核桃青皮中的抑菌物質(zhì)，對于下一步開發(fā)植物源核桃炭疽病綠色防控生物農(nóng)藥具有重要意義。

近日，農(nóng)林科學(xué)一區(qū)TOP期刊Postharvest Biology and Technology(IF= 6.751/ Q1)在線發(fā)表了(Advance Access)山東省果樹研究所陳新團(tuán)隊(duì)研究成果Identification of phenolic compounds and active antifungal ingredients of walnut in response to anthracnose (Colletotrichumgloeosporioides)。該研究利用轉(zhuǎn)錄-代謝聯(lián)合分析、體外敏感性實(shí)驗(yàn)等技術(shù)首次揭示了核桃青皮酚類物質(zhì)抵御膠孢炭疽菌的機(jī)制。

研究團(tuán)隊(duì)首先對國家核桃種質(zhì)資源圃內(nèi)187份核桃品種進(jìn)行炭疽病抗性精準(zhǔn)鑒定，分成感病組和抗病組，并從中選擇代表性抗病品種“Amigo”和感病品種“Huote”，進(jìn)行體外接種膠孢炭疽菌后發(fā)現(xiàn)在侵染第6 d時，病斑存在顯著差異。

對膠孢炭疽菌侵染前和侵染后病斑存在差異的青皮進(jìn)行轉(zhuǎn)錄組分析發(fā)現(xiàn)，膠孢炭疽菌侵染后，兩個品種差異基因均富集在酚類化合物合成途徑，且分支酸代謝和苯丙氨酸上游代謝通路被激活，相關(guān)基因誘導(dǎo)表達(dá)。

進(jìn)一步對相應(yīng)的酚類代謝物質(zhì)分析發(fā)現(xiàn)，膠孢炭疽菌侵染后分支酸代謝產(chǎn)物對羥基苯甲酸、水楊酸、龍膽酸等含量增加，同時苯丙氨酸上游代謝產(chǎn)物對香豆酸和阿魏酸也增加，且兩個品種之間存在明顯差異。為了篩選受膠孢炭疽菌誘導(dǎo)并且在兩個品種中也存在差異的酚類化合物，進(jìn)行了韋恩集合分析，初步篩選到11個差異酚類化合物，可能與核桃青皮對炭疽病的抗性相關(guān)。

因此，通過設(shè)計(jì)體外敏感性試驗(yàn)，通過添加含有11種酚類化合物的培養(yǎng)基檢測這些物質(zhì)對膠孢炭疽菌的抑制作用，結(jié)果發(fā)現(xiàn)咖啡酸、對羥基苯甲酸、對香豆酸和咖啡酰酒石酸對膠孢炭疽菌有抑制作用，進(jìn)一步研究發(fā)現(xiàn)對羥基苯甲酸和對香豆酸的復(fù)混液能顯著抑制膠孢炭疽菌的生長。本研究首次從植物中挖掘出兩種具有抗炭疽菌活性的酚類化合物——對香豆酸和對羥基苯甲酸，研究結(jié)果在核桃病蟲害防治、果蔬貯藏保鮮等領(lǐng)域得到廣泛應(yīng)用。