黄酮类化合物作为胡萝卜抗链格孢叶枯病（Alternaria dauci）的早期筛选标记及其育种应用研究

这篇综述揭示了黄酮类化合物（Api7R/Lut7R/Chry7R）在胡萝卜抗链格孢叶枯病（ALB）中的关键作用。通过多环境、多发育阶段的代谢组学分析，证实黄酮积累量与抗性呈正相关，且差异从2叶期持续至成熟期。研究为开发基于代谢标记的早期抗性筛选技术提供了理论依据，可显著提升胡萝卜育种效率，减少化学杀菌剂依赖。

　　

摘要

胡萝卜链格孢叶枯病（Alternaria leaf blight, ALB）由Alternaria dauci（A. dauci）真菌引起，是威胁全球胡萝卜生产的主要病害。传统抗性筛选依赖耗时费力的田间评估，而本研究创新性地提出以黄酮类化合物作为早期抗性标记。通过UHPLC-Orbitrap质谱技术，发现三种黄酮苷——芹菜素-7-O-芸香糖苷（Api7R）、木犀草素-7-O-芸香糖苷（Lut7R）和柯因醇-7-O-芸香糖苷（Chry7R）在抗性材料I2中的含量是感病材料H1的10倍，且差异从2叶期持续至12叶期。多环境验证显示该标记稳定性不受发育阶段和地理环境影响，为育种实践提供了可靠工具。

材料与方法

研究设计四个连续试验：

1. 发育动力学试验：比较H1与I2在7个发育阶段的黄酮积累模式，发现抗性材料从2叶期即启动黄酮合成。
2. 抗性种质验证：6个抗性材料中，Reg 21、Lob 69和Bolero与I2类似，黄酮含量显著高于感病对照（Presto和H1）。
3. 感病种质筛查：26个感病材料均显示低黄酮水平，证实高含量黄酮与抗性的排他性关联。
4. 育种应用验证：从126份材料中筛选出6份高黄酮材料，温室接种证实其中3份达到商业抗性品种Bolero水平。

结果

• 早期标记性：I2在2叶期的Api7R含量已达300 μg/g DW，而H1仅30 μg/g DW（p<0.001）。
• 通路相关性：三种黄酮的合成途径共享前体芹菜素（Apigenin），导致含量高度正相关（Lut7R/Chry7R r=0.99）。
• 抗性预测价值：黄酮含量>75%分位数的材料中，83%表现抗性，而<25%分位数材料100%感病。

讨论

研究首次系统验证黄酮类化合物作为胡萝卜ALB抗性的通用标记。尽管Valor等品种通过其他机制（如萜类化合物）抗病，但黄酮标记可覆盖80%已知抗源。未来研究将聚焦：

1. 解析黄酮合成关键基因（如7-O-糖基转移酶）的等位变异；
2. 开发基于KEGG map00944通路的分子标记；
3. 探索黄酮直接抑制A. dauci的分子机制。

该成果为胡萝卜抗病育种提供了可规模化的早期筛选方案，显著缩短传统育种周期，助力可持续农业实践。