茶炭疽病是全球茶园最重要的叶部病害之一,其病原 Colletotrichum 属真菌普遍采取“半活体营养型”生活史,先潜伏侵染、后转入坏死取食,导致防控难度极大。经典植物免疫理论多源自草本植物,认为水杨酸途径对抵御半活体营养型病原菌至关重要。然而,茶树作为富含次生代谢物的多年生木本作物,其免疫调控是否遵循这一经典规律,此前尚缺乏系统性的表型证据与因果验证。
近日,我所遗传育种团队联合东北林业大学、安徽农业大学,研究解析了多激素信号通路调控茶树防御反应的机制。相关研究成果以“Signaling pathways mediated by jasmonic acid, ethylene, and IAA jointly regulate tea plant defense against hemibiotrophic fungal pathogens(茉莉酸、乙烯和植物生长素介导的信号通路共同调控茶树对半活体营养型真菌的防御反应)”为题在线发表在国际学术期刊 Horticultural Plant Journal 上。
研究人员通过接种实验首次获得了直接的表型证据,发现茶炭疽菌侵染不仅能抑制病斑的局部扩展,诱导信号还能在枝条内传递,激发相邻叶片的系统性抗病性。研究揭示,茶树抵御该半活体真菌并非由水杨酸通路主导,而是依赖茉莉酸、乙烯以及植物生长素介导的信号通路。进一步研究锁定了5种关键的次生代谢物(异槲皮苷、大波斯菊苷、异牡荆素、异夏佛塔苷和阿魏酰腐胺),病原菌侵染显著诱导了这些物质的积累,且体外实验证实它们对茶炭疽菌具有明确的抑制效果。此外,通过外用茉莉酸甲酯、植物生长素或乙烯前体处理茶树,均能有效促进上述抗病代谢物的积累,并显著减小随后接种的病斑直径。
已毕业的硕士研究生王佳和博士研究生于永晨为该论文的共同第一作者,我所孙晓玲研究员、东北林业大学王占斌副研究员和安徽农业大学高婷助理研究员为该文的共同通信作者。该研究得到中央级公益性科研院所基本科研业务费专项和中国农业科学院科技创新工程项目的资助。

茶炭疽菌诱导的茶树防御反应模式图