黄酮类化合物对植物病害的防治：作用机制与未来发展方向

《Physiological and Molecular Plant Pathology》：Control of plant diseases by flavonoids: modes of action and the way ahead

　　

摘要

各种植物病原体引发的疾病对农作物生产、粮食安全以及农业可持续性构成了严重威胁。由于这些病原体对环境的影响、抗药性的出现以及合成化学物质使用受限等问题，人们越来越关注作为更安全、更可持续替代品的植物源生物活性化合物。在各类天然化合物中，黄酮类化合物因其广谱抗菌特性和能够增强植物抗性而被视为极具潜力的代谢物。本综述总结了目前关于利用黄酮类化合物进行植物病害管理的研究成果，重点探讨了其作用机制及未来应用前景。文中研究了黄酮类化合物对植物病原体的抗菌和保护作用，包括它们破坏细胞膜、抑制孢子萌发和菌丝生长、干扰代谢途径、抑制致病因子、调节群体感应以及诱发目标病原体氧化失衡的能力。此外，还探讨了黄酮类化合物通过激活植物防御途径来增强宿主抗性的作用。尽管黄酮类化合物具有巨大潜力，但由于稳定性较差、在实际田间条件下的效果不稳定，以及对其结构与活性关系的理解尚不完整，其在作物保护中的实际应用仍面临诸多限制。本综述介绍了黄酮类化合物在应用及综合病害管理方面的最新进展，这些进展有助于克服上述局限。最后，本文指出了当前的研究空白及未来方向，旨在推动以黄酮类化合物为基础的植物保护策略的发展，使其成为可持续农业中高效且环保的工具。

引言

植物病害是全球农业生产面临的最重要威胁之一，它不仅会影响作物产量和质量，还会危及粮食安全与经济稳定。世界各地的各类植物病原体造成了巨大的采前和采后损失。传统上，控制植物病害主要依靠有害的合成化学物质。虽然这些方法有效，但它们的广泛使用引发了人们对环境污染、非目标生物毒性、人类和动物健康问题以及抗性病原体种群出现的严重担忧（Popp等人，2013；Sharma等人，2020）。日益严格的监管要求以及对可持续农业系统的需求，使得人们更加关注寻找更安全、更环保的替代方案。

在这种背景下，从植物、真菌、藻类等自然来源中提取的次生代谢产物，因有望用于设计新型、高效且环保的病害管理策略而受到了广泛关注（Kumar等人，2025；Soweizy等人，2025 A）。其中，黄酮类化合物是一类种类繁多、分布广泛的多酚类化合物，因其在维持植物健康及抵御多种胁迫方面的多重功能而备受重视（Guleria等人，2026；Sinha等人，2026）。通过苯丙素途径合成的黄酮类化合物，如黄酮、黄酮醇、黄烷酮、异黄酮和花青素，可通过构成性和诱导性防御机制，帮助植物抵抗或耐受生物胁迫（Treutter，2006；Falcone Ferreyra等人，2012；Patil等人，2024）。它们的抗菌、抗氧化和信号传导功能，使其成为开发新型植物保护策略的理想候选物质（Moin等人，2024；Zhongdong等人，2025；Wang等人，2022）。越来越多的证据表明，许多黄酮类化合物对植物病原体具有直接的抗菌活性。例如，槲皮素和山柰酚可通过破坏细胞膜完整性并导致细胞内成分泄漏，从而抑制如灰葡萄孢菌和尖孢镰刀菌等真菌病原体的菌丝生长（Cushnie & Lamb，2011）。在卵菌类植物病原体中，某些黄酮类化合物可抑制孢子囊的萌发和游动孢子的运动能力，进而限制这类病原体的感染进程（Mierziak等人，2014）。

同样，橙皮苷和芹菜苷也能通过影响细菌病原体如丁香假单胞菌和黄单胞菌属的DNA复制、蛋白质合成以及关键代谢途径，发挥抑制作用（Wu等人，2013；Yan等人，2024）。最近的研究还发现，黄酮类化合物能够抑制革兰氏阴性细菌的外排泵并加剧其细胞膜损伤，从而提高其抗菌效果（Zhang等人，2025）。

除了对病原体结构具有直接毒性作用外，黄酮类化合物还能影响植物病原体的多种致病因子。例如，木犀草素和儿茶素可破坏细菌病原体的群体感应机制，进而降低其致病因子生成和生物膜形成能力（Vandeputte等人，2011；Vikram等人，2010）。其他黄酮类化合物则通过在病原体细胞内引发氧化应激，导致活性氧积累，最终造成细胞损伤，从而发挥抗菌作用（Cushnie & Lamb，2011）。此外，结构与活性关系研究显示，羟基化模式和糖基化程度会显著影响黄酮类化合物的抗菌效果，这凸显了化学结构在决定这类天然化合物生物活性中的作用（Treutter，2006）。

此外，黄酮类化合物还能通过激活宿主抗性机制，间接发挥作用控制植物病害。它们参与调节多种关键的防御信号通路，比如由水杨酸、茉莉酸和乙烯等植物激素介导的通路。例如，黄酮类化合物的积累与系统获得性抗性和诱导系统抗性的激活有关，这些抗性机制能提升与病原体侵染相关的蛋白及防御酶的表达水平（Mierziak等人，2014；Sharma等人，2019）。另外，黄酮类化合物的抗氧化特性有助于减少病原体侵染期间宿主植物所遭受的氧化损伤，从而维持活性氧平衡，增强植物对各种环境胁迫的抵抗力。

尽管黄酮类化合物具有巨大潜力，但由于存在诸多挑战，其在植物保护中的实际应用仍受到限制。这些挑战包括在不同环境条件下的稳定性不足、田间应用效果不稳定，以及对其作用机制和结构与活性关系的理解尚不深入。近年来，封装技术和纳米递送系统等制剂技术的进步，为提高基于黄酮类化合物的植物保护策略的稳定性和效果带来了新可能（Campos等人，2018；Miguel-Rojas和Pérez-de-Luque，2023；Nagar等人，2026；Pan等人，2023）。此外，将黄酮类化合物整合到现有的病害管理体系中，或许能够产生协同效应，减少对传统农用化学品的依赖。

鉴于迫切需要采用可持续的作物保护策略，全面了解黄酮类化合物的应用方式及其作用机制，对于设计出有效的病害管理策略至关重要。

本综述系统梳理了2023年至2026年间关于黄酮类化合物在植物病害管理中作用的最新研究文献，更新了不同黄酮类化合物类别在抗菌效果和作用机制方面的结构与活性关系认识，指出了当前的研究空白以及未来制定实用应用策略的重点方向。同时，本文还探讨了相关技术进展，分析了当前面临的挑战，并提出了未来研究指南，以推动基于黄酮类化合物的植物保护策略在现代可持续农业中的应用。

章节节选

黄酮类化合物：分类与生物学重要性

黄酮类化合物属于最重要的次生代谢产物之一，它们不仅在植物中存在，也在藻类和真菌中存在。从结构上看，黄酮类化合物都具有相同的C6–C3–C6碳框架，该框架由两个芳香环（A和B）通过一个三碳桥相连，通常会形成一个杂环吡喃环（C）。由于这种核心结构的氧化状态、羟基化模式、糖基化以及取代基的不同，黄酮类化合物衍生出了多种亚类。

黄酮类化合物在植物病害防治中的效果

黄酮类化合物的结构多样性及其生物学灵活性，使其成为有效的天然化合物，可用于抵御多种植物病原体。这些次生代谢物的不同亚类具有不同的抗菌活性和作用机制，因此其在控制病原体方面具有巨大潜力。此外，它们既能影响病原体，又能调控植物生理机能，这种双重作用机制十分有用。

黄酮类化合物针对不同植物病原体的结构相关抗菌活性

黄酮类化合物对植物病原体的抗菌效果与其化学结构密切相关。这类化合物的抗菌活性取决于多种结构特征之间的复杂相互作用，包括羟基化、甲氧基化的程度与位置、糖基化情况，以及是否存在萜烯基和香叶基等亲脂侧链（Vieira和das Neves，2022；Sharma等人，2024）。亲水性与亲脂性之间的平衡，也体现在分子的极性表面特征上。

黄酮类化合物在植物病害防治中作用机制概述

黄酮类化合物可通过多种复杂的机制发挥在植物病害控制中的作用。在不同的病害系统中，这类化合物的防护效果可能源于其对病原体生理机能和代谢途径的直接抑制作用、对病原体致病因子的抑制，或是通过诱导植物自身的结构和生化抗性、调节植物防御信号传导，以及影响叶面、根际和内生境中的微生物群落来间接发挥作用。

黄酮类化合物在植物病害管理中的应用策略

从植物病害防治的角度来看，黄酮类化合物的效能在于它们能够干扰植物与微生物相互作用的多个阶段，影响各类病原体的感染过程，并调节植物的防御反应（见图3）。因此，黄酮类化合物有望被用于开发天然杀菌剂和杀虫剂、种子包衣剂、采后保护剂、叶面喷施剂以及土壤处理剂等。

结论与未来展望

本综述系统总结了2023年至2026年间关于黄酮类化合物在植物病害管理中作用的最新研究文献，更新了不同黄酮类化合物类别在抗菌效果和作用机制方面的结构与活性关系认识，同时指出了当前的研究空白以及未来制定实用应用策略的重点方向。总体而言，关于黄酮类化合物的应用方法

未引用参考文献

Ashwini等人，2024；Daroodi等人，2024；Kim等人，2020；Sharma等人，2025；Wang等人，2011。

利益冲突声明

作为《生理与分子植物病理学》杂志的主编，Parissa Taheri博士并未参与本文的同行评审工作，也未获取过任何与同行评审相关的信息。本文的编辑工作完全由另一位期刊编辑负责。

Parissa Taheri

伊朗马什哈德费尔多西大学农业学院植物保护系，马什哈德