植物抗毒素是低分子量抗菌化合物,是植物受到病原体侵染后从头合成的抗病低分子化合物。多酚作为茶树重要的次级代谢产物,不仅为茶树的风味和保健功能提供了重要的作用,然而其在茶树抵御生物胁迫中的作用却鲜有报道。研究酚类化合物在茶树的抗性中的作用有利于我们对抗病品种的选育,也利于栽培条件的改良。
近日Horticulture Research在线发表了安徽农业大学夏涛团队题为“Phosphate deficiency induced by infection promotes synthesis of anthracnose-resistant anthocyanin-3-O-galactoside phytoalexins in the Camellia sinensis plant” 的研究论文,该研究发现茶树感染炭疽病后引起的生理性缺磷促进抗毒素花青素-3-O-半乳糖苷的合成。
研究人员发现茶树感染炭疽病的总会在病斑周围出现粉色环状物将其命名为“粉圈”。并且经过多次观察发现“粉圈”的大小与病斑的大小总是成反比,因此猜测其或许是具有局部抗性的抗毒素。Q-TOF-LC/MS鉴定发现“粉圈”的主要成分是花青素半乳糖苷,属于酚类化合物。石蜡切片结果表明,“粉圈”主要积聚在栅栏组织中,并通过体内外实验证明其具有炭疽病抗性。这是首次在茶树中发现和鉴定抗炭疽病的植物抗毒素。
茶树和反义寡核苷酸(AsODN)和茶树体内瞬时过表达证实了酚类生物合成途径关键基因CsF3Ha、CsANSa、CsUGT78A15、CsUGT75L43和CsMYB113在“粉圈”的形成中起着至关重要的作用。进一步研究发现具有“粉圈”的病叶中磷酸盐转运蛋白的表达水平降低。低磷营养液水培处理感病茶树扦插苗可以诱导“粉圈”的产生。响应低磷的转录因子CsWRKY75-1、CsWRKY75-2和CsMYB62确实通过调控“粉圈”的产生增强了茶树对炭疽病的抗性。
本文不仅确定了调控茶树抗炭疽病植物抗毒素生物合成的关键基因和信号通路,而且为进一步研究酚类化合物在茶树免疫系统中的作用提供了一条简单的途径。
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