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小扁豆受葡萄孢匐柄霉（Stemphylium botryosum Wallr）引发的茎点霉叶枯病（SB）威胁，产量受损。研究人员对比接种病菌的抗性和易感小扁豆基因型的生理生化变化，发现 G-17、G-31 和 G-13 表现优良，为育种提供依据。
小扁豆，作为冬季里营养丰富的豆类明星，其种子富含蛋白质、铁、钙、钾等营养元素，在人们的饮食中占据着重要地位。然而，在小扁豆的生长过程中，却面临着诸多挑战。其中，由葡萄孢匐柄霉（Stemphylium botryosum Wallr）引起的茎点霉叶枯病（SB），就像潜伏在暗处的 “杀手”，严重威胁着小扁豆的产量。曾经，这种病害被认为是小问题，可如今却逐渐演变成了大麻烦，在印度，它甚至能导致小扁豆产量损失高达 62 - 93.4% 。面对这样的困境，开发抗病品种或建立高效化学防治方法成为当务之急。但化学防治方法使用的杀菌剂，在杀死病菌的同时，也对人类健康和环境造成了危害。所以，深入了解小扁豆对这种病害的抗性机制，寻找具有优良抗性的基因型，就显得尤为重要。
为此，来自比哈南?钱德拉?克里希?维迪雅拉雅大学（Bidhan Chandra Krishi Viswavidyalaya）等机构的研究人员，开展了一项极具意义的研究。他们以 35 种小扁豆基因型为研究对象，从中挑选出 6 种抗性或中度抗性的基因型、6 种易感或高度易感的基因型以及一种常见品种 Moitree 进行实验。研究人员通过人工接种葡萄孢匐柄霉，对比分析不同基因型小扁豆在接种前后的生理生化变化，最终发现 G-17（7979/DPL62/2）、G-31（8114/10956/16–1）和 G-13（ILL10838/ILWL11/X2016S）这三种基因型在抗病方面表现出色。这一研究成果发表在《BMC Plant Biology》杂志上，为小扁豆的抗病育种提供了重要的理论依据和实践指导。
在研究过程中，研究人员运用了多种关键技术方法。首先是病原菌的分离、纯化与鉴定，他们从感染的小扁豆叶片样本中分离出病原菌，并通过形态学观察和分子鉴定确定其为葡萄孢匐柄霉。其次是人工接种实验，制备浓度为2×105conidiaml?1的分生孢子悬浮液接种小扁豆植株。最后，利用一系列生理生化分析方法，测定小扁豆叶片中的总叶绿素含量、相对叶水含量等多种指标，并对数据进行统计分析和主成分分析（PCA） 。
下面来看具体的研究结果：
- 总叶绿素含量（TCC）：接种病菌后，所有基因型小扁豆叶片的总叶绿素含量都显著下降，易感基因型的下降幅度更大。例如，中度抗性基因型 G-18 未接种时总叶绿素含量为 16.82mg/g DW ，而高度易感基因型 G-33 接种后仅为 12.28mg/g DW 。这表明病原菌感染会破坏小扁豆叶片的叶绿体结构，影响光合作用，进而影响植株的生长和产量。
- 相对叶水含量（RLWC）：接种病菌后，易感基因型的 RLWC 显著降低，而抗性基因型受影响较小。如易感的 Moitree 品种，接种后 RLWC 从 84.54% 降至 69.29% ，说明病原菌感染会导致易感小扁豆植株失水，影响其正常生理功能。
- 膜稳定性指数（MSI）：接种病菌后，MSI 在所有基因型中都有所增加，但易感基因型的增加幅度更大。这意味着易感基因型的细胞膜在感染后受到了更严重的损伤，导致细胞内离子泄漏增加，影响了细胞的正常代谢。
- 渗透调节物质含量：
- 脯氨酸浓度：接种病菌后，所有基因型小扁豆叶片中的脯氨酸浓度都显著增加，抗性基因型的增加幅度更大。例如，抗性基因型 G-13 的脯氨酸积累量最高，达到 513μg/g FW ，而高度易感基因型 G-33 仅为 183.62μg/g FW 。脯氨酸作为一种渗透调节物质，在植物应对逆境时起到重要作用，抗性基因型积累更多脯氨酸，有助于提高其对病原菌的抗性。
- 总可溶性蛋白（TSP）含量：抗性基因型接种后 TSP 含量增加，而高度易感基因型接种后 TSP 含量下降。这表明抗性基因型在感染病菌后，可能会产生更多的病程相关蛋白（PRs）来抵御病原菌，而易感基因型则缺乏这种能力。
- 总可溶性糖（TSS）含量：中度抗性基因型接种后 TSS 含量显著增加，而高度易感基因型的增加幅度较小。如 G-31 接种后 TSS 含量增加了 37.62% ，而 G-33 仅增加了 14.67% 。糖类物质不仅是植物的能量来源，还参与植物的防御反应，抗性基因型中 TSS 含量的大幅增加，可能有助于其合成更多的次生代谢产物，增强对病原菌的抵抗能力。
- 抗氧化酶活性：
- 过氧化物酶（POD）：接种病菌后，抗性基因型的 POD 活性显著增加，而易感基因型的增加幅度较小。例如，抗性基因型 G-13 的 POD 活性在接种后达到 0.255mM guiacol oxidised/mg protein/min ，增加了 14.78% ，而高度易感基因型 G-22 的 POD 活性即使在接种后也较低，仅为 0.17mM guiacol oxidised/mg protein/min 。POD 作为一种抗氧化酶，能够清除植物体内的活性氧（ROS），保护细胞免受氧化损伤，抗性基因型中较高的 POD 活性有助于增强其对病原菌的防御能力。
- 过氧化氢酶（CAT）：抗性基因型的 CAT 活性在接种病菌后显著增加，且增加幅度大于易感基因型。如 G-13 的 CAT 活性在接种后达到 4.08nM/mg protein ，增加了 14.33% ，而易感基因型 G-22 的 CAT 活性增加幅度仅为 1.89% 。CAT 能够催化过氧化氢分解，防止其积累对细胞造成损伤，抗性基因型中较高的 CAT 活性表明其在清除 ROS 方面具有更强的能力，从而提高对病原菌的抗性。
- 多酚氧化酶（PPO）：接种病菌后，PPO 活性在所有基因型中都显著增加，但抗性基因型的增加幅度更大。抗性基因型 G-13 的 PPO 活性在接种后达到0.045ΔAmin?1 g?1 protein ，增加了 51.54% ，而易感基因型 Moitree 的 PPO 活性增加幅度仅为 8.14% 。PPO 在植物防御中发挥重要作用，它能够将酚类化合物氧化为醌类物质，抑制病原菌的生长，抗性基因型中较高的 PPO 活性有助于增强其对病原菌的抑制能力。
- 苯丙氨酸解氨酶（PAL）：接种病菌后，抗性基因型的 PAL 活性显著增加，而易感基因型的增加幅度较小。如 G-13 的 PAL 活性在接种后达到 358.26Cinnamic acid hr?1 g?1 protein ，增加了 24.82% ，而易感基因型的 PAL 活性增加幅度小于 6% 。PAL 是苯丙烷代谢途径的关键酶，参与酚类和木质素等次生代谢产物的合成，这些次生代谢产物在植物防御中发挥重要作用，抗性基因型中较高的 PAL 活性有助于合成更多的防御物质，提高对病原菌的抗性。
- 病程相关酶活性：
- β -1,3 - 葡聚糖酶（GLU）：健康小扁豆基因型的 GLU 活性较低，接种病菌后，抗性基因型的 GLU 活性显著增加，而易感基因型的增加幅度较小。如 G-13 接种后的 GLU 活性达到 1.77U/mg protein extract ，增加了 46.72 - 59.97% ，而易感基因型 WBL-77 接种后的 GLU 活性仅为 0.81U/mg protein extract 。GLU 能够分解病原菌细胞壁的 β -1,3 - 葡聚糖成分，抑制病原菌的生长，抗性基因型中较高的 GLU 活性表明其在抵御病原菌入侵方面具有更强的能力。
- 几丁质酶（CHI）：接种病菌后，所有基因型小扁豆叶片中的 CHI 活性都显著增加，但抗性基因型的增加幅度更大。抗性基因型 G-13 接种后的 CHI 活性达到 9.18U/mg protein extract ，增加了 31.72% ，而易感基因型的 CHI 活性增加幅度在 6.81 - 18.62% 之间。CHI 能够分解病原菌细胞壁的几丁质成分，与 GLU 协同作用，增强植物对病原菌的防御能力，抗性基因型中较高的 CHI 活性有助于更好地抵御病原菌的侵害。
- 主成分分析（PCA）：通过对 14 种生化和生理参数进行 PCA 分析，发现 β -1,3 - 葡聚糖酶、脯氨酸、抗坏血酸和几丁质酶活性是决定小扁豆基因型对茎点霉叶枯病抗性或敏感性的重要因素。这一结果为进一步筛选和培育抗病小扁豆品种提供了重要的理论依据。
综合研究结果和讨论部分，这项研究具有重要意义。它详细揭示了小扁豆在葡萄孢匐柄霉胁迫下的生理生化变化机制，明确了不同基因型小扁豆的抗性差异及其相关的生理生化指标。研究发现的 G-17、G-31 和 G-13 等表现优良的基因型，为小扁豆抗病育种提供了宝贵的种质资源。同时，研究中涉及的生理生化指标和相关酶活性的变化，也为深入了解植物与病原菌的相互作用提供了参考，有助于开发更有效的病害防治策略，推动小扁豆产业的可持续发展。
