外源免疫诱导剂ATaiLing防控刺梨果斑病(Diaporthe cercidis致病)及提升果实品质的机制研究

【字体: 时间:2025年06月16日 来源:Physiological and Molecular Plant Pathology 2.8

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  针对贵州刺梨主产区新发果斑病(病原菌Diaporthe cercidis LX13)导致产量锐减的难题,研究人员通过病原鉴定、诱导剂筛选及田间试验,首次证实ATaiLing(含3%氨基寡糖+3% PeaT1蛋白)能通过激活植物免疫(14天防效达91.54%)并提升果实抗病物质(木质素/类黄酮等)含量,为生态防控提供新策略。

  

在贵州连绵的喀斯特山区,一种被誉为"维C之王"的野生果树——刺梨(Rosa roxburghii),正面临着一场前所未有的危机。这种富含超氧化物歧化酶(SOD,活性达33,005–44,650 U/100 g)、维生素C(VC含量是红枣3倍)和类黄酮(含量超猕猴桃20倍)的药用植物,近年来因规模化种植导致病虫害激增。2021年起,一种新型果斑病在贵州主产区爆发,发病率超20%,染病果实先是出现褐色小斑,继而溃烂连片,严重时整果腐烂,给当地特色农业带来巨大经济损失。更棘手的是,这种病害的病原一直未被明确,传统化学防治又面临环境压力。

针对这一困境,贵州大学作物保护研究所的研究团队展开系统研究,首次锁定果斑病"元凶"为Diaporthe cercidis菌株LX13,并创新性采用植物免疫诱导剂ATaiLing(ATL)实现生态防控,相关成果发表于《Physiological and Molecular Plant Pathology》。这项研究不仅破解了病原之谜,更通过激活植物自身"免疫系统",同时提升果实品质,为绿色农业提供双赢方案。

关键技术方法
研究团队采用多学科交叉策略:从贵州病果分离13株真菌,通过柯赫氏法则验证LX13致病性;结合形态学观察(分生孢子器特征)和多基因系统发育分析(ITS-TEF1-TUB2-CAL-HIS3五基因联合);测定病原最适生长条件(28°C/pH7.0/光照);筛选4种诱导剂(ATL/VDAL/Pulvtong/ProAct)的体外抑菌率;开展3次喷施的田间试验(记录14-35天防效动态);测定成熟果实品质参数(可溶性糖/木质素/总酚等)及抗氧化活性。

研究结果

病原鉴定与生物学特性
从病果棘刺基部病变交界处分离的LX13菌株,在PDA培养基上产生黑色分生孢子器,分生孢子呈透明纺锤形。接种健康果实7天后重现典型病斑,再分离获得相同菌株,符合柯赫氏法则。五基因系统发育树显示其与D. cercidis CBS 133088聚为一支(自展值100%),首次证实该菌可侵染刺梨。值得注意的是,该菌在含葡萄糖/酵母浸粉的PDA培养基中生长最快,28°C时菌落直径达8.9 cm,暗示高温高湿季节需重点防控。

免疫诱导剂筛选机制
体外试验中,传统杀菌剂对LX13的抑制率超80%,但4种植物免疫诱导剂直接抑菌效果有限(均<50%)。其中ATL表现最佳(49.02%抑制率),其活性成分氨基寡糖可模拟病原相关分子模式(PAMPs),而PeaT1蛋白能触发水杨酸信号通路。这种"双组分"设计使其显著优于单组分诱导剂VDAL(18.96%抑制率),预示其可能通过模式识别受体(PRRs)激活系统获得抗性(SAR)。

田间防效与品质提升
三次喷施ATL后,刺梨叶片中病程相关蛋白(PRs)表达量激增,14天时防效达峰值91.54%,但35天时降至68.30%,提示需每半月补充喷施。更令人惊喜的是,ATL处理组成熟果实的抗病相关物质全面提升:木质素沉积增加47%(强化细胞壁物理屏障),类黄酮和总酚含量分别提高35%和28%(激活苯丙烷代谢途径),SOD活性提升22%,使果实抗氧化能力显著增强。这种"防病提质"双效合一的特点,使其比单纯杀菌剂更具市场竞争力。

结论与展望
该研究首次构建了"病原鉴定-诱导剂筛选-田间验证-机制解析"的完整研究链条,不仅将D. cercidis LX13纳入刺梨病害预警名录,更开创性地证明ATL可通过激活PTI(模式触发免疫)和ETI(效应因子触发免疫)双重通路实现持久防控。其诱导产生的抗病物质(如木质素/酚类)与营养品质(VC/ SOD)的协同提升,为功能性水果生产提供新思路。未来研究可深入解析PeaT1蛋白与刺梨茉莉酸信号通路的互作机制,并优化ATL在喀斯特山区的施用周期。这项成果对推动我国西南地区特色林果产业绿色发展具有重要实践意义。

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