本研究探讨了茉莉酸的功能类似物冠菌素（COR） 诱导玉米抵抗禾谷镰刀菌（Fusarium graminearum）** 引起的茎基腐病（GSR）的生理与分子机制。研究发现，外源施加10μg/mL COR能显著增强玉米抗病性，表现为促进气孔关闭、H₂O₂积累、提高抗氧化酶（SOD、POD、CAT）和防御相关酶（PPO、PAL、LOX）活性，并降低丙二醛（MDA）含量。通过转录组与代谢组联合分析，鉴定出多个核心基因（如WRKY转录因子、钙结合蛋白、谷胱甘肽S-转移酶等）和代谢通路（如α-亚麻酸代谢、黄酮生物合成），这些基因和通路与茉莉酸-乙烯信号途径及抗氧化系统高度相关。此外，COR处理提高了玉米体内茉莉酸酯（JA-Ile和Me-JA）水平。结果表明，COR通过协同调控抗氧化水平和JA信号通路，正向调节玉米对禾谷镰刀菌的抗性，为绿色防控玉米茎基腐病提供了理论依据和新策略。

1题目

文章题目：Coronatine-Induced Maize Defense against Gibberella Stalk Rot by Activating Antioxidants and Phytohormone Signaling

发文单位：中国农业大学、北京市农林科学院、北京农学院

2杂志

Journal of Fungi；IF=4.5分

3链接

Liu, M.; Sui, Y.; Yu, C.; Wang, X.; Zhang, W.; Wang, B.; Yan, J.; Duan, L. Coronatine-Induced Maize Defense against Gibberella Stalk Rot by Activating Antioxidants and Phytohormone Signaling. J. Fungi2023, 9(12), 1155. https://doi.org/10.3390/jof9121155

4检测方法

Norminkoda提供了CAT, SOD，POD，PPO，PAL，LOX，MDA检测

5主要内容

本研究采用多组学整合策略，系统解析了COR诱导玉米抗病的多层次机制。

1. 表型与生理响应

• 最佳浓度筛选：10μg/mL COR处理效果最佳，显著降低病害斑长度。

• 气孔防御：COR处理促使气孔关闭，减少病原菌侵入的物理通道。

• 氧化爆发与清除：COR诱导H₂O₂早期积累（信号作用），并后期提升SOD、POD、CAT等抗氧化酶活性以清除过量ROS，维持氧化还原平衡，减轻膜脂过氧化损伤（MDA含量下降）。

2. 防御与激素调控

• 防御酶激活：COR显著提升多酚氧化酶（PPO）、苯丙氨酸解氨酶（PAL）和脂氧合酶（LOX）的活性，强化植物直接防御能力。

• 激素水平变化：COR处理显著提高了茉莉酸-异亮氨酸（JA-Ile）和茉莉酸甲酯（Me-JA）的含量，同时降低了水杨酸葡萄糖苷（SAG）和1-氨基环丙烷-1-羧酸（ACC，乙烯前体）的水平，表明JA信号通路在COR诱导的抗性中发挥核心作用。

3. 多组学整合分析揭示分子机制

• 转录组学（RNA-seq）：通过WGCNA分析，鉴定出10个核心基因（Hub Genes），它们构成一个协同调控网络：

• LOC100279570 (WRKY TF)：调控防御基因表达。

• LOC100382070 (钙结合蛋白)：连接钙信号与JA信号。

• LOC541830 (谷胱甘肽S-转移酶)：抗氧化与解毒。

• LOC100191608 (HXXXD型酰基转移酶)：参与酚酰胺合成，介导系统抗性。

• LOC100501564 (富含脯氨酸扩展蛋白样受体激酶)：感知细胞壁损伤并启动防御。

• LOC100384380 (AP2/ERF TF)：整合乙烯与黄酮合成通路。

• 代谢组学：共鉴定742种代谢物。COR处理显著调控了：

• α-亚麻酸代谢：JA生物合成的前体通路。

• 黄酮生物合成：产生抗菌化合物。

• 苯丙烷生物合成：提供防御性次生代谢物。

4、主要结论

1. COR有效诱导抗病性：10μg/mL COR是诱导玉米对禾谷镰刀菌产生最佳抗病效果的浓度，其作用机制包括激活早期气孔关闭和系统性的抗氧化与激素信号通路。

2. JA信号的核心作用：COR通过模拟JA-Ile，激活JA信号通路，是启动玉米防御反应的核心驱动力。

3. 基因-代谢物协同网络：通过多组学分析，鉴定出一个由转录因子（WRKY, ERF）、抗氧化酶（GST）、防御蛋白等核心基因构成的调控网络，该网络与黄酮、α-亚麻酸代谢等通路协同作用，共同构筑了玉米的化学防御体系。

4. 应用潜力：本研究证实COR作为一种环境友好的植物免疫诱抗剂，通过调控植物自身免疫系统来防治玉米茎基腐病具有巨大潜力，为作物病害的绿色防控提供了新思路和理论依据。

6总结

研究亮点

• 系统性强：结合生理表型、生化指标、转录组、代谢组，全方位阐释COR的诱抗机制。

• 技术先进：应用WGCNA构建共表达网络，精准筛选出调控抗病性的核心基因。

• 应用导向：不仅阐明机理，更筛选出最佳有效浓度（10μg/mL），具备直接指导田间应用的潜力。

• 创新发现：揭示了COR通过HXXXD型酰基转移酶（LOC100191608）介导酚酰胺合成以产生系统抗性的新机制。

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