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综述:气候变化对水果作物的影响及胁迫诱导病害动态的机制与韧性策略
【字体: 大 中 小 】 时间:2025年09月24日 来源:Applied Fruit Science
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本综述系统阐述了气候变化(如温度、干旱及CO2)通过调控病原体毒性(如Colletotrichum gloeosporioides)、植物免疫(如NLRX1降解)及防御信号通路(SA-JA串扰失调)加剧水果病害的机制,并前瞻性提出多组学技术(CRISPR表观编辑、纳米载体及时序疗法)与生态策略(生物炭-链霉菌联合固碳抑病)协同提升作物韧性的创新路径。
气候变化正迅速改变水果作物的病理系统,加速宿主与病原体间的协同进化动态。本综述综合分析了气候因子(尤其是温度)影响水果作物毒力适应的关键机制。例如,炭疽病菌(Colletotrichum gloeosporioides)在芒果中随温度每升高1?°C潜伏期缩短4.8天;而柑橘溃疡病菌(Xanthomonas citri)在32?°C以上通过劫持分子伴侣XopAM-HSP40降解柑橘免疫蛋白MnNLRX1。除温度外,干旱(水势Ψs??2.5?MPa)通过ROS介导的组蛋白超乙酰化抑制CsBPR1表达,削弱柑橘生理防御。高浓度CO2(780?ppm)破坏水杨酸(SA)与茉莉酸(JA)的信号串扰,使草莓对灰霉菌(Botrytis cinerea)的敏感性增加73%。这些气候因子还会引发物候错位:例如苹果黑星病菌(Venturia inaequalis)子囊孢子释放高峰随每1?°C升温提前9.3天,导致传统杀菌剂施用时机失效。
新兴解决方案依托前沿多组学技术:CRISPR介导的MdJMJ14表观基因组编辑在热胁迫(>35?°C)下稳定苹果NLR基因簇,使黑星病侵染减少64%。壳聚糖-γ-PGA纳米乳剂可实现昼夜节律触发的水杨酸(SA)释放,靶向白粉病菌(Erysiphe necator)分生孢子形成高峰。PhytoRisk?4.0数字孪生技术结合随机气候模型与子囊孢子成熟生物监测器(AUC=0.91),减少32%杀菌剂用量。这些创新推动集成韧性生态系统发展,例如生物炭-链霉菌联合体每年封存3.8吨碳/公顷,并通过诱导β-1,3-葡聚糖酶(活性+4.2?U/mg)抑制疫霉菌(Phytophthora)。未来研究需聚焦媒介-病原体代谢组对话(如柑橘木虱Diaphorina citri肠道宏转录组)、植物抗毒素时序疗法用于昼夜防御 priming,以及碳负排病害抑制政策的货币化框架。亟需跨学科合作以应对气候驱动的水果病害威胁。
(图文摘要概述了气候压力通过病原体适应性、宿主免疫失调及物候错位加剧病害的机制,并展示了多组学工具、生态工程及智能预测模型构成的韧性策略体系。)
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