摘要
植物在生长和发育过程中，无论是在最佳条件下还是受到压力时，都发展出了调节碳代谢的机制。在咖啡（Coffea）属植物与Hemileia vastatrix真菌的共生关系中，植物会限制病原体对养分的获取，而真菌则试图改变宿主的代谢过程。本研究通过整合代谢组学、淀粉分析、酶活性分析及基因表达分析，探讨了Kawisari咖啡杂交种对H. vastatrix的抗性机制，以区分抗性（R）和敏感性（S）反应。极性非靶向代谢组学（GC-TOF-MS）分析发现，抗性和敏感性反应中糖类、氨基酸、多胺和酚类物质的代谢存在显著差异。结合这些代谢组学数据、淀粉含量测定、半高通量酶活性检测以及RT-qPCR基因表达分析，发现抗性反应中碳的重新分配具有特定的模式。具体而言，抗性与戊糖磷酸途径的早期（4天病后）转录激活有关，这体现在RPE（核酮糖-1,5-二磷酸-3-差向异构酶）和TK（转酮醇酶）的显著上调，这些酶的活性提升有助于生成用于酚类防御物质（如咖啡酰奎宁酸、水杨酸和黄酮类化合物）的还原力及前体骨架。在后期（7-16天病后），细胞质/液泡invertase（cytInv, vacInv）和磷酸葡糖变位酶（PGM）的活性也有所增强，这与淀粉利用和氮素再利用的调控过程一致，涉及L-天冬酰胺、L-鸟氨酸和精胺等物质。这些发现强调了初级代谢网络在抵抗H. vastatrix中的关键作用，并为培育具有更强抗锈病能力的咖啡品种指出了有前景的生化靶点。
