《Plants》：Differentiating Resistance Levels and Biochemical Responses of Soybean Cultivars Infected by Diverse Diaporthe Species Using Two Inoculation Methods
Behnoush Hosseini,
Kristina Petrovi?,
Jovana ?u?ur Elez,
Marina Crnkovi?,
Febina Mathew,
Nitha Rafi and
Tobias Immanuel Link
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本文聚焦大豆生产中的关键病原菌Diaporthe属真菌，该病原菌群体种类复杂、致病力各异，而目前仅有针对其中两种的抗性育种。为解决此问题，研究人员采用茎段切割（Stem Cut）和茎部划伤（Stem Wound）两种接种方法，系统评估了八个不同早熟大豆品种对四种Diaporthe菌（D. longicolla, D. caulivora, D. novem, D. goulteri）的抗性水平，并测定了超氧化物歧化酶（SOD）、脂质过氧化（LP）、总酚和总黄酮等生化指标。研究发现，D. caulivora致病力最强，Magnolia品种表现出最强的广谱抗性。该研究为大豆抗性育种和栽培品种选择提供了重要依据。
大豆是全球重要的粮油作物，但其生长过程常常受到多种病害的威胁，其中由Diaporthe属真菌引起的茎溃疡、荚腐、种子腐烂等一系列病害尤为严重，可造成巨大的产量损失。更为复杂的是，Diaporthe并非单一物种，而是一个包含众多在致病力、侵染特性和地理分布上存在显著差异的物种复合体。目前，大豆的抗性育种工作主要集中在D. aspalathi和D. caulivora等少数物种上，而对于其他同样具有潜在威胁的Diaporthe种类，我们尚不清楚不同大豆品种对其抗性如何。这种知识的匮乏，既限制了抗性基因源的挖掘，也给农民在面对特定病原菌流行时选择适宜品种带来了困难。为了解决这些问题，一个由Behnoush Hosseini, Kristina Petrovi?, Jovana ?u?ur Elez, Marina Crnkovi?, Febina Mathew, Nitha Rafi和Tobias Immanuel Link组成的研究团队开展了一项系统研究，旨在评估不同欧洲早熟大豆品种对多种Diaporthe物种的抗性差异，并探索其背后的生化响应机制。相关研究成果已发表在学术期刊《Plants》上。
为了评估抗性，研究人员采用了两种成熟的温室接种方法：茎段切割法（Stem Cut）和茎部划伤法（Stem Wound）。他们选用了八种欧洲早熟大豆品种（Magnolia, Salsa, Nessie, Tofina, Kofu, Orakel, Selena, Lela）和四种Diaporthe物种（D. longicolla, D. caulivora, D. novem, D. goulteri），每种组合接种15株植物。通过视觉评估病害严重程度，并测定感染后5天植株的脂质过氧化（LP）水平、超氧化物歧化酶（SOD）活性、总酚和总黄酮含量等生化指标，综合分析品种抗性与病原菌致病力。
视觉评估病害严重程度
通过视觉症状评估和相对处理效应（Relative Treatment Effect, RTE）分析，研究清晰地揭示了不同病原菌-品种组合间的互作差异。在两种接种方法中，D. caulivora consistently ranked as the most aggressive, followed by D. longicolla。相比之下，D. novem和D. goulteri的致病力较弱，通常只引起轻微至中度的症状。在供试的所有大豆品种中，Magnolia表现出最低的整体病害严重度，显示出对四种Diaporthe物种具有增强的抗性或耐受性。特别是对D. longicolla的抗性最为明显。而其他品种间的抗性差异较小且不显著。在第一次试验中，品种Lela也显示出较低的抗性水平，但由于该结果未重复，其可靠性不如Magnolia。综合分析表明，D. caulivora是最具攻击性的物种，其次是D. longicolla。D. novem的攻击性要弱得多，但仍显著强于D. goulteri。
受感染大豆植株的生化响应
除了视觉评估，研究还通过测定一系列生化指标来探究植物的防御反应。结果显示，不同实验重复之间的生化参数存在较大变异，例如Selena品种的SOD活性在不同重复中表现不一致。总体而言，与病害严重度的关联性分析发现，最抗病的品种Magnolia在两次实验中均显示出轻微升高的总酚和总黄酮含量，但这种升高并不总是显著。最具攻击性的D. caulivora和D. longicolla在第一次实验重复中能显著诱导Magnolia的SOD活性，这种诱导在第二次重复中也有所体现。SOD是应对氧化应激的关键酶，但其高水平主要与植物应激相关，而非抗性的可靠预测指标。同样，作为细胞膜损伤标志的丙二醛（MDA）积累，也与病害严重度部分重合，表明严重的Diaporthe感染确实会导致细胞损伤。研究人员得出结论，所测定的这些生化标记物（SOD、MDA、总酚、总黄酮）未能提供抗病性或感病性的可靠预测指标。视觉病害严重度仍然是衡量Diaporthe攻击性和大豆品种响应的最一致且最具生物学意义的指标。
研究结论与重要意义
本研究通过系统的接种实验，明确了不同Diaporthe物种对大豆致病力的显著差异，确认了D. caulivora和D. longicolla是风险最高的病原菌。同时，研究成功鉴定出大豆品种Magnolia对测试的四种Diaporthe物种，尤其是对D. longicolla，具有相对较强的广谱抗性。这一发现具有直接的实践价值：在Diaporthe高发地区，特别是D. longicolla流行时，可向农民推荐种植Magnolia品种。更重要的是，Magnolia中未知的抗性遗传资源为未来的抗性育种计划提供了宝贵的材料。研究所采用的茎段切割法和茎部划伤法被证明是可靠、可重复且适用于大规模大豆基因型筛选的接种方法。尽管生化指标未能明确揭示抗性的具体机制，但该研究为深入理解复杂的Diaporthe-大豆互作奠定了基础。未来的研究需要纳入更多病原菌分离株和栽培品种，采用标准化的接种程序，以更精确地解析物种和基因型特异性的致病行为，从而为大豆病害的可持续防控提供更全面的科学依据。
