山东省果树研究所陈新团队揭示核桃青皮酚类物质抵御胶孢炭疽菌的机制

核桃又称胡桃, 系胡桃科 (Juglandaceae) 胡桃属 (Juglans) 植物, 是世界上重要的坚果树种之一,也是我国重要的栽培经济树种，遍布我国南北。

在核桃生产中，由胶孢炭疽菌(C.gloeosprioidesPenz.)引起的炭疽病会使核桃烂果严重，甚至绝收，是一种灾难性的病害。目前，核桃炭疽病防治主要以化学药剂为主，不仅使病菌产生抗药性，还对环境造成污染。因此，鉴定核桃青皮中的抑菌物质，对于下一步开发植物源核桃炭疽病绿色防控生物农药具有重要意义。

近日，农林科学一区TOP期刊Postharvest Biology and Technology(IF= 6.751/ Q1)在线发表了(Advance Access)山东省果树研究所陈新团队研究成果Identification of phenolic compounds and active antifungal ingredients of walnut in response to anthracnose (Colletotrichumgloeosporioides)。该研究利用转录-代谢联合分析、体外敏感性实验等技术首次揭示了核桃青皮酚类物质抵御胶孢炭疽菌的机制。

研究团队首先对国家核桃种质资源圃内187份核桃品种进行炭疽病抗性精准鉴定，分成感病组和抗病组，并从中选择代表性抗病品种“Amigo”和感病品种“Huote”，进行体外接种胶孢炭疽菌后发现在侵染第6 d时，病斑存在显著差异。

对胶孢炭疽菌侵染前和侵染后病斑存在差异的青皮进行转录组分析发现，胶孢炭疽菌侵染后，两个品种差异基因均富集在酚类化合物合成途径，且分支酸代谢和苯丙氨酸上游代谢通路被激活，相关基因诱导表达。

进一步对相应的酚类代谢物质分析发现，胶孢炭疽菌侵染后分支酸代谢产物对羟基苯甲酸、水杨酸、龙胆酸等含量增加，同时苯丙氨酸上游代谢产物对香豆酸和阿魏酸也增加，且两个品种之间存在明显差异。为了筛选受胶孢炭疽菌诱导并且在两个品种中也存在差异的酚类化合物，进行了韦恩集合分析，初步筛选到11个差异酚类化合物，可能与核桃青皮对炭疽病的抗性相关。

因此，通过设计体外敏感性试验，通过添加含有11种酚类化合物的培养基检测这些物质对胶孢炭疽菌的抑制作用，结果发现咖啡酸、对羟基苯甲酸、对香豆酸和咖啡酰酒石酸对胶孢炭疽菌有抑制作用，进一步研究发现对羟基苯甲酸和对香豆酸的复混液能显著抑制胶孢炭疽菌的生长。本研究首次从植物中挖掘出两种具有抗炭疽菌活性的酚类化合物——对香豆酸和对羟基苯甲酸，研究结果在核桃病虫害防治、果蔬贮藏保鲜等领域得到广泛应用。