转录组与代谢组整合分析揭示建兰抗炭疽病中苯丙烷代谢重编程与抗氧化活性调控新机制

本研究通过整合转录组与代谢组分析，揭示了建兰（Cymbidium ensifolium）在抵抗炭疽病菌（Colletotrichum gloeosporioides, Cog）侵染过程中，通过苯丙烷代谢途径（尤其是黄酮与黄酮醇合成）的重编程实现抗病性的机制。抗病品种特异性积累芦丁、木犀草苷等代谢物，并激活抗氧化（ROS）清除通路（如谷胱甘肽代谢），为植物抗病育种提供关键靶点与理论依据。

　　

Highlight

Plant materials, fungal isolation, pathogen inoculation, and identification

本研究选用建兰（Cymbidium ensifolium）的两个品种：抗炭疽病的‘福州荷’与感病的‘复兴奇蝶’。所有植株均保存于福建农林大学国家兰花种质资源库（119°18′ E, 26°05′ N）。

通过单孢分离法从感染建兰叶片中分离真菌。叶片表面先用流水冲洗，从健康与病斑交界处切取3–4 mm2组织块，经表面消毒后置于PDA培养基，25°C黑暗培养5天。纯化后，通过形态学观察（菌落形态、分生孢子盘与附着胞结构）及ITS、ACT、TUB2、CHS-1多基因序列分析鉴定病原菌。

Isolation, identification, and pathogenicity of Co. gloeosporioides in C. ensifolium

从具有典型炭疽病症状的建兰叶片中分离病原菌（图1A–D）。一株命名为LY14的真菌菌株被纯化。为验证其致病性（科赫法则），将LY14的分生孢子悬浮液喷洒于健康建兰叶片。接种14天后，叶片出现明显炭疽病斑（图1E）。从病斑重新分离的菌株在形态与分子特征上与LY14一致，确认为胶孢炭疽菌（Colletotrichum gloeosporioides）。

Discussion

炭疽病对兰花产业构成严重威胁（Yang et al., 2024）。鉴于化学防治带来的环境问题，解析抗病机制、挖掘关键基因与代谢物对建兰抗病分子育种至关重要。本研究通过多组学分析揭示，抗病品种通过苯丙烷代谢途径的靶向重编程，特异性积累芦丁（rutin）、芹菜苷（apiin）、尼奥托花苷（nicotiflorin）、忍冬苷（lonicerin）和松柏苷（coniferin）等防御代谢物。感病品种则表现出以抗氧化应激为核心的压力重编程，激活活性氧（ROS）清除通路（如谷胱甘肽代谢），但缺乏有效的抗真菌防御响应。这一发现揭示了植物在抗病与抗氧化之间的权衡策略，为理解植物－病原互作的多层次调控网络提供了新视角。

Conclusion

本研究通过对比分析建兰抗病与感病品种在炭疽病菌（Cog）侵染后的转录组与代谢组变化，发现苯丙烷代谢途径的防御重编程是抗病性的关键。抗病品种大量积累芦丁、芹菜苷等关键代谢物；而感病品种则激活抗氧化应激的重编程过程。该研究为建兰抗炭疽病育种提供了重要的代谢物与通路靶点，并深化了对植物免疫策略的认识。