近期一篇研究蘋果腐爛病與高鉀水平下香豆素等植保素抗菌能力的文章系統(tǒng)地揭示了在不同鉀離子水平下，植保素—香豆素與蘋果的抗腐爛病機(jī)制，研究表明一系列植保素和植物抗毒素強(qiáng)化了植物在高鉀狀態(tài)下的抗病性。特別是植物香豆素被發(fā)現(xiàn)對(duì)蘋果抗腐爛病很重要。基因分析表明合成香豆素的基因也能增強(qiáng)低鉀情況下蘋果的抗病性。
植物利用植保素防御病原菌的能力在進(jìn)化上是一種較古老的方式。很多植保素被發(fā)現(xiàn)可以提高植物抗性，例如擬南芥中的sulforaphane和燕麥中的saponins。植保素是一種抗微生物的化合物，直接抑制病菌的侵染和擴(kuò)展，它們也被病菌的嘗試性侵染而誘導(dǎo)增加。研究發(fā)現(xiàn)在高鉀的蘋果組織中有12個(gè)能抑制腐爛病菌的植保素的提高。作者利用AIV系數(shù)定量表示抗菌的水平，當(dāng)AIV大于0.25時(shí)，5種植保素具有潛在的抑菌性。其中抗菌系數(shù)最高的是香豆素，其系數(shù)是1.24.蘋果僅靠香豆素一種植保素就可以完全抑制腐爛病菌的生長(zhǎng)，因此它被認(rèn)為是很好的抗腐爛病的化合物(圖1表明香豆素濃度與腐爛病病斑大小呈負(fù)相關(guān))。
對(duì)于鉀與腐爛病的關(guān)系，本研究發(fā)現(xiàn)在低鉀水平下，蘋果沒有表現(xiàn)出明顯的脅迫和異常生長(zhǎng)，但對(duì)病原菌很敏感。當(dāng)植物處于最佳生長(zhǎng)狀態(tài)下且鉀離子較高水平，蘋果對(duì)腐爛病表現(xiàn)出較高抗性。若鉀不足，增加鉀營養(yǎng)使其調(diào)整到最佳狀態(tài)，則可以提高蘋果對(duì)腐爛病的抗性，這一發(fā)現(xiàn)表明確定鉀不足到最佳鉀水平與抗病性相關(guān)的閾值很重要(圖2表明培養(yǎng)基中鉀離子濃度與腐爛病菌菌絲生長(zhǎng)呈負(fù)相關(guān))。最后，文章建議提高鉀的營養(yǎng)水平來增加植物抗病性的病害防控策略。
參考文獻(xiàn)：Du Y, Jia H, Yang Z, et al. Sufficient coumarin accumulation improves apple resistance to Cytospora mali under high potassium status[J]. Plant Physiology, 2023: kiad184.
2023年4月23日
來源：煙臺(tái)農(nóng)科院
