抗菌肽作为番茄种子渗出物中固有和诱导性种子防御机制的一部分，用于抵御病原体

《Molecular Plant Pathology》：Antimicrobial Peptides as Part of the Arsenal of Constitutive and Inducible Seed Defences in Tomato Seed Exudates Against Pathogens

番茄种子在发芽阶段的抗菌活性研究揭示了先天和诱导性防御机制，基因SlPDF2.3编码的DEF2.3蛋白在MeJA处理下显著抑制Alternaria brassicicola。通过转录组和代谢组学分析，发现种子分泌物中的脂肪酸、生物碱及防御相关转录因子（如WRKY、MYB）的表达差异与抗菌活性呈正相关。研究为种子阶段可持续植保策略提供了分子基础。

　　本研究聚焦于种子免疫反应这一在宿主-病原体相互作用中相对较少被关注的领域，揭示了种子在面对病原体时所具有的潜在防御机制。番茄种子作为植物繁育过程中极为重要的部分，其在病原体传播和抑制方面的作用尚未被充分认识。然而，种子阶段在植物生命周期中具有较高的脆弱性，不仅容易受到病原体侵袭，而且在种子发芽过程中，还可能对作物产量造成严重影响。因此，探索种子的免疫反应对于开发可持续的植物保护策略具有重要意义。

在研究中，我们通过评估种子在发芽过程中分泌物的抗菌活性（AA），对番茄种子的防御机制进行了系统分析。结果表明，不同品种的种子展现出与品种相关的、构成性的和可诱导的防御反应。例如，当种子经过特定诱导物（如甲基茉莉酮，MeJA）处理后，某些品种的种子分泌物显示出增强的抗菌活性，这表明种子具有可诱导的防御能力。同时，我们发现构成性的和诱导性的防御机制在面对非宿主病原体 *Alternaria brassicicola*（Abra43）时表现出更高的有效性，而面对宿主病原体时则显得较弱，这提示宿主病原体可能已经进化出一些策略，以中和种子分泌物的抗菌活性。

为了更全面地理解种子防御的分子机制，我们结合了转录组和非靶向代谢组分析。通过这些方法，我们识别出了一些可能的抗菌分子和基因，这些分子和基因与种子分泌物的抗菌活性存在显著相关性。此外，我们还通过功能验证的方式，确认了一个与抗菌活性相关的潜在防御素基因 *Solyc07g007755*，该基因编码的防御素（命名为 SlPDF2.3）在面对 Abra43 时表现出较强的抗菌活性。这些发现不仅有助于理解种子防御的复杂性，也为开发针对种子阶段的植物保护策略提供了理论依据。

在研究过程中，我们采用了多种方法来评估种子防御的各个方面。首先，我们通过分析不同品种种子在不同病原体上的抗菌活性，发现种子的抗菌能力存在显著的品种特异性。接着，我们通过分析不同诱导物（如 MeJA、Bion 和 BAB）对种子抗菌能力的影响，发现这些诱导物能够显著改变种子的防御反应。通过这些分析，我们识别出了一些可能的基因和代谢物，这些分子可能在种子防御中发挥关键作用。

此外，我们还对种子分泌物中的蛋白质成分进行了分析，发现这些蛋白质在抗菌活性中扮演了重要角色。通过蛋白酶 K 处理实验，我们发现如果去除蛋白质成分，种子分泌物的抗菌活性几乎完全丧失，这表明蛋白质在种子防御中具有直接的抗菌效果。同时，我们还通过质谱分析识别出了一些防御相关的蛋白质，如防御素、蛋白酶和热休克蛋白，这些蛋白质可能在种子与病原体的相互作用中发挥重要作用。

本研究的发现为种子免疫反应和病原体相互作用提供了新的视角。尽管种子通常被视为病原体传播的载体，但我们的研究结果表明，种子在发芽过程中具有动态的防御机制。这种动态性可能与种子在不同环境条件下的适应性有关。通过结合转录组和代谢组数据，我们发现种子防御机制可能涉及多种分子路径，包括激素信号通路、转录因子调控和酶活性变化。这些机制可能在种子与病原体的相互作用中发挥协同作用，从而提高种子的抗菌能力。

研究结果还表明，MeJA 治疗能够显著增强种子的抗菌能力，同时对种子发芽的活力产生一定的负面影响。这种影响可能与 MeJA 激活的多个防御相关基因有关，这些基因包括转录因子和酶类基因。尽管 MeJA 的作用被广泛研究，但其在种子阶段的具体机制仍需进一步探索。此外，我们还发现某些基因在 MeJA 激活后表现出较高的表达水平，这些基因可能在种子防御中发挥关键作用。

通过这些研究，我们不仅揭示了种子防御机制的复杂性，还为未来的植物保护策略提供了理论支持。例如，我们发现种子防御素的表达与抗菌活性之间存在显著的正相关性，这表明这些防御素可能在种子与病原体的相互作用中发挥重要作用。同时，我们还发现种子分泌物中的代谢物可能通过某些酶的作用获得抗菌活性，这些代谢物可能在种子与病原体的相互作用中发挥关键作用。

综上所述，本研究不仅为种子免疫反应和病原体相互作用提供了新的研究视角，还为开发针对种子阶段的植物保护策略提供了重要的理论依据。通过分析种子的抗菌活性，我们识别出了一些潜在的抗菌分子和基因，这些分子和基因可能在种子与病原体的相互作用中发挥重要作用。此外，我们的研究还揭示了种子防御机制的多样性，这为未来在不同作物中探索种子防御提供了新的思路。