山東省果樹研究所陳新團隊揭示核桃青皮酚類物質抵御膠孢炭疽菌的機制

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

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

近日，農林科學一區TOP期刊Postharvest Biology and Technology(IF= 6.751/ Q1)在線發表了(Advance Access)山東省果樹研究所陳新團隊研究成果Identification of phenolic compounds and active antifungal ingredients of walnut in response to anthracnose (Colletotrichumgloeosporioides)。該研究利用轉錄-代謝聯合分析、體外敏感性實驗等技術首次揭示了核桃青皮酚類物質抵御膠孢炭疽菌的機制。

研究團隊首先對國家核桃種質資源圃內187份核桃品種進行炭疽病抗性精準鑒定，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”，進行體外接種膠孢炭疽菌后發現在侵染第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行轉錄組分析發現，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，相關基因誘導表達。

進一步對相應的酚類代謝物質分析發現，膠孢炭疽菌侵染后分支酸代謝產物對羥基苯甲酸、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并且在兩個品種中也存在差異的酚類化合物，進行了韋恩集合分析，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。

因此，通過設計體外敏感性試驗，通過添加含有11種酚類化合物的培養基檢測這些物質對膠孢炭疽菌的抑制作用，結果發現咖啡酸、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，進一步研究發現對羥基苯甲酸和對香豆酸的復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，研究結果在核桃病蟲害防治、果蔬貯藏保鮮等領域得到廣泛應用。