小麦种子引发剂诱导生化防御机制对抗斑枯病(Bipolaris sorokiniana)的研究

本研究针对小麦斑枯病(Bipolaris sorokiniana)造成的严重产量损失问题，通过四种引发剂(BTH、SA、JA、H2O2)处理小麦种子，系统评估了其对三种抗性差异基因型的防御诱导效应。结果表明，引发剂显著提升种子活力、生物量及防御相关代谢物(淀粉132.68±1.55 mg/g)，激活非酶抗氧化系统，其中BTH@4mM表现最优。该研究为小麦病害绿色防控提供了新策略。

　　

在全球粮食安全面临挑战的背景下，小麦作为世界第二大粮食作物，其生产却长期受到斑枯病的威胁。这种由Bipolaris sorokiniana引起的病害在温暖湿润地区可导致高达80%的产量损失，更令人担忧的是，传统化学防治不仅带来环境风险，还加速了病原菌抗药性的产生。面对这一困境，植物免疫诱导技术逐渐成为研究热点——如果能唤醒作物自身的"防御系统"，或许能实现可持续的病害管理。

印度比丹·钱德拉·克里希·维斯瓦维迪亚拉亚大学(BCKV)的研究团队开展了一项创新研究，他们选取三种抗性差异显著的小麦品种（抗病型HD-2967、普通型DBW-107和感病型Sonalika），采用四种引发剂进行种子处理。这些引发剂包括人工合成的苯并噻二唑(BTH)、植物天然激素水杨酸(SA)和茉莉酸(JA)，以及活性氧物质过氧化氢(H₂O₂)，通过浓度梯度实验探索最佳诱导方案。研究结果近期发表在《Discover Plants》期刊，为小麦病害绿色防控提供了重要理论依据。

研究团队主要运用了以下关键技术：1) 病原菌分离培养与孢子悬浮液制备（浓度1×10⁴ conidia/ml）；2) 种子引发处理（不同浓度BTH、SA、JA、H₂O₂浸泡2小时）；3) 生理指标测定（SPAD-502叶绿素仪、Lowry法蛋白质检测等）；4) 生化分析（蒽酮法测淀粉、磺基水杨酸法测脯氨酸等）；5) 三维方差分析（处理×基因型×引发剂）。

种子引发对幼苗生长的影响

研究显示所有引发剂均显著提高种子萌发率，但存在浓度依赖性。BTH@3mM处理下HD-2967发芽率最高，而H₂O₂超过2%浓度会产生抑制。SA@0.5mM处理组的幼苗表现尤为突出，其胚轴长度(6.14 cm)和胚根长度(9.51 cm)均显著优于对照，种子活力指数(SVI)达到1538.39。值得注意的是，高浓度JA(4mM)对所有生长参数均产生抑制作用。

病原胁迫下的生化响应

在接种病原菌7天后，引发剂处理组的防御相关物质显著积累：

• 光合色素：BTH@4mM使HD-2967叶绿素含量(37.57 SPAD)比感病对照提高172%

• 能量代谢：同处理下淀粉含量达132.68±1.55 mg/g，较对照提高175%

• 渗透调节：脯氨酸在BTH@4mM处理组积累最高(29.93 μmol/g)

• 防御物质：总酚含量在SA@2mM处理下增加至18.17 μmol/g

PCA分析揭示基因型特异性

主成分分析显示，非接种条件下PC1解释85.1%变异，接种后升至87.9%。抗病基因型HD-2967在所有处理中均表现出独特的代谢特征，而普通品种DBW-107在不同条件下表现稳定，这为抗病育种提供了重要参考。

这项研究证实，种子引发技术能有效激活小麦的系统获得抗性(SAR)，其中BTH@4mM表现最优，使抗病品种的淀粉含量提升至132.68±1.55 mg/g。研究不仅阐明了不同引发剂的作用特点（BTH和SA主要激活SA通路，JA和H₂O₂则涉及JA/ROS途径），还发现抗病基因型具有更强大的代谢重组能力。该成果为减少化学杀菌剂使用提供了可行方案，通过"训练"作物免疫系统来实现可持续农业。未来研究可进一步探索这些引发剂在田间条件下的应用潜力，以及与其他病害管理策略的协同效应。