柑橘溃疡病由柑橘黄单胞菌柑橘亚种(Xanthomonas citri subsp. citri)引起,是一种高传染性细菌性疾病,威胁着全球大多数商业柑橘品种 [1], [2], [3]。该病害在早熟甜橙(Citrus sinensis)中广泛存在,包括‘Hamlin’、‘Pineapple’和 Navel 类型,以及葡萄柚(Citrus × paradisi),严重限制了有利于细菌生长和传播的湿润热带和亚热带地区的盈利种植 [4], [5]。铜基杀菌剂如氢氧化铜、氧化氯铜和氧化铜长期以来一直是病害管理的中心,以 7-15 天的间隔施用链霉素与氧化氯铜(0.1%)结合已显示出有效的抑制作用 [5], [6], [7]。然而,长期依赖铜已引起严重的环境和农学关注,包括铜抗性细菌菌株的发展和土壤中铜的有毒积累,对树木健康、土壤微生物群和生态系统质量产生负面影响 [8], [9]。链霉素和铜抗性X. citri subsp. citri菌株的出现进一步降低了传统化学控制的可靠性,而对抗生素耐药性的担忧导致欧洲对链霉素实施监管禁令 [10], [11], [12], [13]。日益增加的病害发生率和不断上升的管理成本强调了对有效、经济且可持续替代方案的需求 [14]。
这些挑战增加了对减少铜依赖策略的兴趣,特别是基于诱导植物防御途径的方法。增强植物免疫力的非生物激发子代表了可持续病害管理的有前途的途径,并已证明对作物如拟南芥(Arabidopsis thaliana)、油菜(Brassica napus)、辣椒(Capsicum annuum)、鹰嘴豆(Cicer arietinum)、黄瓜(Cucumis sativus)、烟草(Nicotiana tabacum)、水稻(Oryza sativa)和番茄(Solanum lycopersicum)中的细菌病原体有效 [15], [16], [17]。诱导抗性提供持久、广谱的保护,即使在缺乏病原体的情况下,也可以通过外源化学诱导剂诱导 [18], [19], [20], [21]。氨基苯磺酸-S-甲基(ASM),SA 的功能类似物,在柑橘中已被广泛研究;然而,田间应用通常涉及与传统农药的交替或组合,这可能仍然促进抗性细菌种群的选择 [10], [12], [22], [23], [24], [25]。
植物防御诱导剂激活宿主免疫,并提供铜基杀菌剂的环境友好替代方案 [17], [24], [26]。在木村 - 斯库格(MS)培养基中外源应用钾(K)、钙(Ca)和氮(N)降低了香蕉对香蕉黄单胞菌(Xanthomonas campestris pv. musacearum)的易感性 [27]。矿物元素通过调节氧化还原酶活性、根际微生物群、土壤养分有效性、pH 值、木质素沉积和植物抗毒素生物合成,在增强植物健康和植物保护方面发挥直接作用 [28]。尽管水杨酸(SA)和氨基苯磺酸-S-甲基(ASM)已被广泛研究作为针对多种植物病原体的抗性诱导剂,但关于在印度条件下不同的化学和生化激发子对抗柑橘溃疡病的比较功效的信息仍然有限。此外,诸如β-氨基丁酸(BABA)、烟酰胺腺嘌呤二核苷酸(NAD)、氨基酸(精氨酸、蛋氨酸和鸟氨酸)以及基于磷酸盐和钾的盐等化合物,尽管据报道能在其他宿主 - 病原体系统中激活植物防御机制,但在柑橘溃疡病管理中受到的关注相对较少。有效部署诱导抗性化合物不仅需要病害抑制,还需要理解支撑诱导抗性的生理和生化机制。如果没有这样的比较信息,识别在田间条件下提供一致保护的化合物仍然很困难,同时提供环境可持续和经济可行的铜依赖病害管理替代方案。此外,对化学性质不同的激发子的比较评估可能提供见解,说明不同的防御信号通路如何促成对抗X. citri subsp. citri的抗性,从而支持基于机制的病害管理策略的开发。因此,本研究的进行基于以下前提:具有不同作用机制的诱导抗性化合物在激活宿主防御反应和抑制柑橘溃疡病发展方面可能存在差异。通过系统比较成熟的诱导剂(SA 和 ASM)与较少探索的生物化学激发子和矿物盐在半控制和田间条件下的表现,本研究旨在识别柑橘溃疡病管理的有效替代方案,同时阐明它们在甜橙(C. sinensis)中的生理和生化作用机制。假设属于不同化学类别的抗性诱导剂在刺激防御相关生化途径和增强对柑橘溃疡病抗性方面的能力会有所不同。因此,本研究的目标是:评估选定的诱导抗性化合物在半控制和田间条件下对抗柑橘溃疡病的功效;调查它们对关键生理和生化防御标志物的影响;并识别传统抗性诱导剂的可替代方案,用于柑橘溃疡病的可持续管理。