花生四烯-2能够抑制荔枝疫霉（Peronophythora litchii）的侵害以及荔枝果实采后腐烂现象

《Food Chemistry》：Arachidin-2 suppresses Peronophythora litchii and postharvest decay of litchi fruit

本研究探讨花生次生代谢物ACD2对荔枝疫病病原菌Peronophythora litchii的抑制效果，发现ACD2通过抑制AOX酶活性，降低NAD和ATP水平，上调cAMP，从而抑制菌丝生长和孢子萌发，并减少体内发病率和褐变，表明ACD2有望作为生物农药防治荔枝疫病。

　　

李柏霖|孟雪莹|刘芬|杨宝|张瑞杰|蒋月明

华南国家植物园，广州510650，中国

摘要

荔枝霜霉病由Peronophythora litchii（P. litchii）引起，是对荔枝果实极具破坏性的疾病。本研究的目的是探讨花生中天然存在的次级代谢产物花生四烯-2（ACD2）对P. litchii的抑制作用。扫描电子显微镜观察结果显示，ACD2在体外抑制了病原菌的菌丝生长和孢子囊萌发，同时导致菌丝和孢子囊发生变形。ACD2还降低了病原菌相关基因的表达。代谢组学分析表明，ACD2处理显著降低了17种代谢物的水平，包括烟酰胺腺嘌呤二核苷酸（NAD）和三磷酸腺苷（ATP），并增加了环腺苷单磷酸（cAMP）的含量。分子对接分析表明，ACD2与交替氧化酶（AOX）有很强的结合能力，从而抑制了该酶的活性。此外，作为AOX激活剂的丙酮酸能够抵消ACD2对ATP含量、过氧化氢水平、菌丝生长和叶片病斑的影响。ACD2在体内实验中减轻了疾病严重程度并抑制了荔枝果实的褐变。这些发现表明，ACD2是一种有前景的荔枝霜霉病生物防治剂。

引言

由微生物引起的采后果实腐烂是一个全球性问题，会造成经济损失（Fenta等人，2023年）。荔枝极易感染由Peronophythora litchii（P. litchii）引起的霜霉病。这种病原菌可以感染多种植物组织，包括幼嫩的枝条、花序和未成熟的果实。在储存过程中，病原菌也可能通过机械性伤口感染已采收的果实。P. litchii引起的初期感染症状表现为果皮褐变，随后会形成白色霉状菌丝并产生大量孢子囊（Zhang、Zhu等人，2021年）。由于P. litchii的普遍存在及其持续感染健康荔枝果实的能力，它会导致果实迅速腐烂（Kong G、Feng D等人，2021年）。因此，开发有效且安全的防腐剂是减少荔枝果实采后腐烂的重要策略。

合成杀菌剂已被用于控制园艺作物的采后病害。然而，过度和不当使用合成杀菌剂可能导致病原菌产生抗药性、环境污染以及潜在的健康风险（Palmieri等人，2022年）。因此，研究人员越来越关注更安全的替代方法。其中，通过生物、化学或物理方式诱导果实对病害的抵抗力已被证明是非常有效的策略（Chowdhury等人，2023年）。许多天然化合物，如丁香酚、多酚和褪黑素，已被证明是合成杀菌剂的有效替代品。这些化合物在增强果实抗病性方面表现出巨大潜力，同时避免了合成杀菌剂的负面影响（Gong等人，2016年；Xiang等人，2022年；Zhang、Wang等人，2021年）。

花生四烯-2（ACD2），也称为4-戊烯基白藜芦醇（图1A），是一种天然存在于花生（Arachis hypogaea）中的生物活性芪类化合物，属于植物的防御系统成分（Sobolev，2013年）。在受控诱导条件下，可以通过花生毛状根培养获得这种次级代谢产物（Sharma等人，2022年）。ACD2是一种具有独特1,2-二苯乙烷骨架的戊烯基芪类化合物。作为植物抗性物质，ACD2在植物应对生物和非生物胁迫时起到关键信号分子的作用（Park等人，2011年）。ACD2及其衍生物具有多种有益作用，包括抗氧化、抗糖尿病和抗脂质生成能力（Bo、Chang、Shan等人，2022年；Li、Bo等人，2024年；Mikulski & Molski，2012年）。与未戊烯基化的化合物相比，这些戊烯基化化合物的代谢速度较慢，生物利用度更高（Bo、Chang、Zhu等人，2022年）。与其他天然抗菌剂相比，ACD2作为新型采后防腐剂具有多个优势：其天然来源和相对较低的生产成本使其在经济上更具可行性（Sobolev，2013年）。此外，ACD2较高的生物利用度意味着它可以在较低浓度下发挥作用，从而降低总体成本和环境影响（Bo、Chang、Shan等人，2022年）。这些特性使ACD2成为减少荔枝果实采后腐烂的有希望的候选物质，为合成杀菌剂提供了可持续的替代方案。然而，ACD2如何诱导荔枝果实对霜霉病的抵抗力仍不清楚。本研究探讨了ACD2在抑制荔枝果实采后霜霉病发生方面的潜力及其潜在的作用机制。这些发现可能为减少荔枝果实采后损失提供一种有前景的替代方法。

植物材料与卵菌病原体

荔枝叶片（品种：桂伟）采自中国广州从化的一个商业果园，仅选择了大小和发育阶段一致的叶片。荔枝果实（品种：怀志）在成熟度约为80%时，同样从广州从化的一个商业果园中采集，用于接种实验。用于接种实验的果实形状、颜色均匀且无病害症状。P. litchii菌株SHS3由广东省微生物重点实验室提供。

ACD2对P. litchii的浓度依赖性抑制作用

首先研究了ACD2对P. litchii菌丝生长和孢子囊萌发的影响。ACD2以浓度依赖的方式显著抑制了P. litchii的菌丝生长，在1000 μM浓度下完全抑制了其生长（图1C）。ACD2处理同样抑制了孢子囊的萌发（图1D），在1000 μM浓度下4小时后未观察到孢子囊萌发。与对照组相比，300 μM、100 μM、30 μM和10 μM浓度的ACD2处理均降低了孢子囊的萌发率。

结论

本研究表明，花生四烯-2（ACD2）在100至1000 μM的浓度范围内能有效抑制P. litchii并减少荔枝果实的采后腐烂。生化和分子分析显示，ACD2特异性地干扰了P. litchii的替代呼吸途径，导致NAD耗竭、ATP缺乏和三羧酸循环受阻。关键致病基因（PlPAE5、PlBZP32和PlAvh142的表达下调进一步削弱了病原菌的致病能力。

作者贡献声明

李柏霖：撰写初稿、软件应用、方法设计、实验实施、数据管理、概念构建。孟雪莹：软件应用、方法设计、实验实施、数据管理。刘芬：软件应用、方法设计、实验实施、数据管理。杨宝：撰写、审稿与编辑、结果验证、实验监督。张瑞杰：撰写、审稿与编辑、数据可视化、结果验证、实验监督。蒋月明：撰写、审稿与编辑、数据可视化、结果验证、实验监督、方法设计。

写作过程中使用生成式AI和AI辅助技术的声明

在准备本稿时，作者使用了DeepSeek工具来提升手稿的可读性和语言表达。使用该工具后，作者根据需要对内容进行了审查和编辑，并对发表文章的内容负全责。

未引用的参考文献

Jiang等人，2017年

Kong G H.、Feng D、N.、W.、L.、Lian S、L.、Xi P、G.和Jiang Z D，2021年

Kong等人，2019年

Xu等人，2018年

利益冲突声明

作者声明没有已知的财务利益冲突或个人关系可能影响本文的研究结果。

致谢

我们感谢华南农业大学植物保护学院的江子德教授和 Situ Junjian博士慷慨捐赠了P. litchii样本。本工作得到了国家自然科学基金（编号：32302180）的财政支持。