植物抗病机制的解析是保障作物产量与品质的关键。青稞鞘腐病作为新发病害相关研究报道较少。探索青稞核心防御代谢和关键抗病因子,不仅有助于揭示植物—病原互作规律,也为抗病育种和绿色防控提供理论依据。
近日,植保所农业病理研究室联合南京农业大学、西北农林科技大学在《Journal of Integrative Plant Biology》(中科院一区,植物科学领域Top 2%期刊,IF5y=10.8)上发表了题为《Coniferyl Aldehyde from the Phenylpropanoid Pathway Targets Pyruvate Kinase in Dactylobotrys graminicola to Confer Sheath Rot Resistance in Hulless Barley》的研究论文,该研究揭示了青稞通过激活苯丙烷生物合成途径积累并分泌松柏醛(Coniferyl aldehyde),进而靶向抑制青稞鞘腐病菌(Dactylobotrys graminicola)丙酮酸激酶(Pyruvate kinase)的活性、削弱其生长与致病性的分子机制,为青稞抗病育种和植物源绿色杀菌剂创制提供了新思路。
青稞鞘腐病是近年来威胁青藏高原青稞生产的重要新发病害,不仅影响产量和品质,还存在真菌毒素污染风险。针对这一问题,研究团队系统开展抗病机制研究,发现抗病青稞品种在鞘腐病菌侵染后,可显著激活苯丙烷生物合成通路,积累并分泌关键代谢物松柏醛。生物活性研究发现,松柏醛能够显著抑制青稞鞘腐病菌菌丝生长、孢子萌发和毒素积累,并具有良好的作物安全性。分子靶标互作证明,松柏醛可直接靶向病原菌丙酮酸激酶,抑制其能量代谢过程,从而削弱鞘腐病菌生长和致病能力,提升青稞抗病性。揭示了抗病青稞通过增强松柏醛的合成与分泌,形成“直接抑菌&提升自抗”的双重防御机制。
该研究首次揭示了青稞通过苯丙烷代谢产物—松柏醛精准靶向病原关键酶、实现抗病防御的分子机制,为青稞抗病育种和植物源绿色农药创制提供了新的理论依据。
该论文第一作者为我院在读博士研究生郑昊文和陈李一凡助理研究员,姚强研究员、张海峰教授和康振生院士为共同通讯作者。研究得到青海省杰出青年基金(2023-ZJ-944J)和“昆仑英才·高端创新创业人才”计划资助。
