近期一篇研究苹果腐烂病与高钾水平下香豆素等植保素抗菌能力的文章系统地揭示了在不同钾离子水平下，植保素—香豆素与苹果的抗腐烂病机制，研究表明一系列植保素和植物抗毒素强化了植物在高钾状态下的抗病性。特别是植物香豆素被发现对苹果抗腐烂病很重要。基因分析表明合成香豆素的基因也能增强低钾情况下苹果的抗病性。
植物利用植保素防御病原菌的能力在进化上是一种较古老的方式。很多植保素被发现可以提高植物抗性，例如拟南芥中的sulforaphane和燕麦中的saponins。植保素是一种抗微生物的化合物，直接抑制病菌的侵染和扩展，它们也被病菌的尝试性侵染而诱导增加。研究发现在高钾的苹果组织中有12个能抑制腐烂病菌的植保素的提高。作者利用AIV系数定量表示抗菌的水平，当AIV大于0.25时，5种植保素具有潜在的抑菌性。其中抗菌系数最高的是香豆素，其系数是1.24，苹果仅靠香豆素一种植保素就可以完全抑制腐烂病菌的生长，因此它被认为是很好的抗腐烂病的化合物（图1表明香豆素浓度与腐烂病病斑大小呈负相关）。
图1. 香豆素浓度与腐烂病病斑大小的关系
对于钾与腐烂病的关系，本研究发现在低钾水平下，苹果没有表现出明显的胁迫和异常生长，但对病原菌很敏感。当植物处于最佳生长状态下且钾离子较高水平，苹果对腐烂病表现出较高抗性。若钾不足，增加钾营养使其调整到最佳状态，则可以提高苹果对腐烂病的抗性，这一发现表明确定钾不足到最佳钾水平与抗病性相关的阈值很重要（图2表明培养基中钾离子浓度与腐烂病菌菌丝生长呈负相关）。最后，文章建议提高钾的营养水平来增加植物抗病性的病害防控策略。
图2. 钾离子浓度与腐烂病菌丝生长的关系
参考文献：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.
日期：2023-04-26
