段雅婕，楊寶明，郭志祥，尹可鎖，胡會剛，曾 莉，白亭亭*

外源水楊酸誘導香蕉苯丙烷類代謝提高對枯萎病抗性

段雅婕1，楊寶明2，郭志祥2，尹可鎖2，胡會剛1，曾 莉2，白亭亭2*

1. 中國熱帶農業(yè)科學院南亞熱帶作物研究所/農業(yè)農村部熱帶果樹生物學重點實驗室/海南省熱帶園藝產品采后生理與保鮮重點實驗室，廣東湛江 524091；2. 云南省農業(yè)科學院農業(yè)環(huán)境資源研究所/云南省農業(yè)跨境有害生物綠色防控重點實驗室，云南昆明 650205

由尖孢鐮刀菌古巴?；蜔釒?號生理小種（f. sp.tropical race 4, TR4）引起的香蕉枯萎病嚴重阻礙我國香蕉產業(yè)的綠色可持續(xù)發(fā)展。外源水楊酸（SA）處理能誘導香蕉體內SA合成及信號傳導途徑關鍵酶基因上調表達，激活香蕉植株內系統(tǒng)獲得抗性，增強對各種生物和非生物脅迫的抵抗能力，在此基礎上，本研究對香蕉感病品種‘巴西蕉’和抗病品種‘農科1號’進行SA誘導處理，隨后接種TR4，結果顯示2個品種的病情指數(shù)均降低。為了進一步探究水楊酸信號途徑下游的苯丙烷類途徑在SA誘導的香蕉植株抗病過程中的作用，本研究運用實時熒光定量PCR技術（RT-qPCR），對SA處理的感病品種‘巴西蕉’和抗病品種‘農科1號’中苯丙烷類途徑關鍵基因的表達情況進行分析，結果發(fā)現(xiàn)分支途徑中常規(guī)苯丙烷類途徑關鍵酶基因和、木質素合成途徑關鍵酶基因和、黃酮類物質生物合成途徑關鍵酶基因和，對SA處理和TR4接種均有響應。在僅接種TR4的情況下，‘巴西蕉’相關基因主要表現(xiàn)為顯著下調表達，而‘農科1號’相關基因主要表現(xiàn)為上調表達；僅用SA處理時，2個品種的和被誘導上調表達；SA處理并接種TR4，2個品種和依然保持上調表達的趨勢，變化幅度在‘農科1號’中偏高；‘巴西蕉’經SA誘導上調表達，但在接種TR4后，相對表達量降低，而‘農科1號’被SA誘導顯著上調表達，SA和TR4共同作用下，表達水平亦顯著升高；‘巴西蕉’被TR4誘導顯著上調表達，在SA處理并接種TR4的‘巴西蕉’植株中也表現(xiàn)為上調表達，‘農科1號’在SA處理或SA、TR4共同作用下表現(xiàn)為強烈上調表達；和在SA處理的2個品種中主要表現(xiàn)為上調表達，SA和TR4雙重作用下，依然表現(xiàn)為上調表達。結果表明外源SA處理可誘導感病和耐病香蕉根組織中苯丙烷類途徑關鍵酶基因上調表達，該途徑在SA誘導的香蕉抗枯萎病過程中起著重要作用。

香蕉枯萎?。徽T導抗病性；苯丙烷類途徑；基因表達

香蕉是我國重要的熱帶經濟作物，香蕉產業(yè)在推動農業(yè)經濟中發(fā)揮著巨大的作用。目前，我國乃至全球香蕉生產正面臨香蕉枯萎病的嚴重威脅，該病由尖孢鐮刀菌古巴專化型熱帶4號生理小種（f. sp.tropical race 4, TR4）引起，TR4由根部侵染，其厚垣孢子可在土壤中存活長達30年之久[1-2]。在香蕉枯萎病防控方面，國內外學者開展了大量的研究工作，包括對香蕉抗病品種進行選育與評價、基于土壤消毒劑進行化學防治、利用拮抗菌進行生物防治、圍繞輪作和土壤改良等措施進行農業(yè)防控；針對這些單一防控措施存在的諸多問題，又提出了多種防治措施相結合的綜合防控方法，并在盆栽試驗或部分蕉園中取得了良好的效果，還初步建立了針對無病區(qū)、輕病區(qū)和重病區(qū)的三大綜合防控核心技術體系，在遏制香蕉枯萎病的進一步蔓延和擴展方面發(fā)揮著重要的作用[2]。然而，香蕉枯萎病是一種土傳的維管束病害，一旦土壤被病原菌污染，仍然存在防治難度大、防控技術復雜的問題。因此，開展香蕉抗病基礎研究，將為綜合利用防控措施提供理論依據(jù)，為從根本上防治香蕉枯萎病、保障香蕉產業(yè)的健康和可持續(xù)發(fā)展奠定基礎。

寄主植物在應對外界壓力的漫長過程中，進化形成一系列快速有效的防衛(wèi)體系，即病原相關分子激發(fā)的非特異性防衛(wèi)反應PTI（也稱作基礎防衛(wèi)反應）和效應子激發(fā)的ETI，防衛(wèi)反應首先在受侵染部位產生一系列的細胞響應，包括水楊酸（SA）的產生；隨后SA作為關鍵信號分子，激發(fā)植株整體對同一病原或其他病原產生系統(tǒng)抗性[3]。研究認為，外源SA能誘導植物體內SA合成途徑，其中關鍵酶苯丙氨酸解氨酶（PAL）亦連接苯丙烷類代謝途徑，植物苯丙烷類代謝途徑主要包括常規(guī)苯丙烷類途徑及下游分支途徑的木質素合成途徑和黃酮類合成途徑[4]，在抵抗病害方面具有非常重要的作用[5-7]，它產生的二級代謝物，如木質素、香豆素、黃酮類物質、植物保衛(wèi)素是防衛(wèi)反應的重要組成部分[8]，與苯丙烷類代謝緊密相關的木質化作用更是能加固寄主植物細胞壁從而避免病原菌的傷害[9]。外源SA預處理，香蕉植株體內的PAL、過氧化物酶（POD）和多酚氧化酶（PPO）的活性均有所提高[10]；預處理2 d后接種TR4，感病香蕉品種SA合成途徑關鍵基因的相對表達量顯著上升，對香蕉枯萎病的抗性明顯提高[11]，推測SA預處理也能提高香蕉耐病品種對TR4的抗病性，其具體的誘導抗病效果需要實驗明確，誘導抗病機制有待深入研究。

本課題組前期轉錄組學研究初步發(fā)現(xiàn)香蕉抗病品種受TR4脅迫，其苯丙烷類途徑相關基因、、等被誘導顯著上調表達[12]，與ASCENSAO等[13]研究結果一致，表明苯丙烷類代謝途徑中的香蕉植保素的積累和細胞壁加厚是有效抵抗枯萎病侵染的重要機制，但該途徑在香蕉耐病品種中參與誘導抗性的情況不明確。為了探究苯丙烷類途徑在外源SA誘導的香蕉抗病過程中的響應情況，明確苯丙烷類代謝途徑在誘導抗病過程中的作用，進一步解析SA誘導的香蕉抗枯萎病機制，本研究運用熒光定量PCR技術對外源SA處理的香蕉感病和耐病品種中苯丙烷類途徑關鍵基因進行分析，目的是在激發(fā)香蕉對枯萎病的抗性機制方面為香蕉的綠色綜合防控提供理論依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 實驗設計及樣品收集

供試TR4菌株為華南農業(yè)大學植物保護學院李敏慧副教授惠贈。香蕉感病品種‘巴西蕉’（L. AAA group, ‘Brazilian’）和耐病品種‘農科1號’（L. AAA group, ‘Nongke No.1’）組培苗購于中國科學院華南植物研究所香蕉組培中心，將上述組培苗栽種于盛有無菌泥炭土和椰糠（比例為1∶1）的直徑10 cm的盆缽內，置于溫室中培養(yǎng)約80 d，選擇6～7片葉且長勢一致的香蕉幼苗用于SA處理，實驗期間溫室氣溫為25～37℃，每月施用1次復合肥，保障香蕉生長所需的營養(yǎng)。稱取SA（酷來搏CS9641-10g）溶于甲醇配成300 mmol/L母液，再將母液溶于單蒸水中配成300 μmol/L的工作液。對‘巴西蕉’和‘農科1號’香蕉幼苗采用300 μmol/L SA進行灌根處理，每株澆灌50 mL SA溶液，每2 d處理1次，連續(xù)處理5次，以澆灌等量清水作對照，連續(xù)處理5次后間隔1 d，采用傷根灌根法接種TR4，接種濃度為5×106CFU/mL。

分別在SA處理3次（SA-3）和5次（SA-5）、TR4接種3 d（SA+TR4-3）和5 d（SA+TR4-5）、僅接種TR4后3 d（TR4-3）和5 d（TR4-5）時，采集根組織樣品，樣品置于–80℃冰箱，保存?zhèn)溆?。每個時間點處理與對照設5個生物重復，重復3次。

1.2 病情指數(shù)調查

對SA預處理并接種TR4后30 d的香蕉進行病情指數(shù)調查，每個處理調查40株苗，病情指數(shù)等級及詳細調查方法參照徐勝濤等[14]的方法。

1.3 RNA抽提及cDNA合成

根組織中總RNA采用德國QIAGEN公司生產的植物總RNA提取試劑盒（Code No. 74903）提取，用Thermo核酸蛋白測定儀（NanoDrop 2000c）進行RNA濃度和完整度檢測，質量合格的RNA用于下一步cDNA合成。以RNA為模板，采用TaKaRa反轉錄試劑盒（Code No. RR047A）反轉錄成cDNA鏈。

1.4 引物設計與基因相對表達量檢測

根據(jù)本實驗室獲得的轉錄組測序結果（SRA accession number SRP026137），獲得苯丙烷類途徑關鍵基因，以Primer 5.0軟件設計特異性熒光定量引物（表1），實時熒光定量反應中內參基因選用香蕉基因[15]。以擴增效率95%<< 105%、相關性2≥0.99、溶解曲線為單峰曲線為引物篩選標準，引物序列和退火溫度見表1。使用熒光定量PCR儀（TaKaRa公司Thermal Cycler Dice Real Time System, TP700）對基因進行定量分析，熒光定量試劑盒為SYBR Premix ExTM（TaKaRa公司）。每個測定樣品中的每個基因設置3個技術重復，以2–DDCT法計算各基因的表達量。

1.5 數(shù)據(jù)處理

使用SPSS 20.0軟件單因素方差分析法對不同處理間各基因的相對表達量進行差異顯著性分析，使用Excel 2010軟件進行制表和制圖。

2 結果與分析

2.1 SA預處理增加香蕉對TR4的抗病性

以300 μmol/L濃度的SA，預處理80 d苗齡的感病香蕉品種‘巴西蕉’和耐病品種‘農科1號’，然后接種TR4，1個月后調查香蕉的發(fā)病情況。如圖1所示，2個香蕉品種的對照與SA處理的植株出現(xiàn)了葉片變黃、球莖變褐等枯萎病癥狀，但是SA預處理的香蕉，無論是‘巴西蕉’還是‘農科1號’，發(fā)病情況明顯比對照輕，與WANG等[11]的研究結果一致。調查結果顯示，水楊酸預先處理的‘農科1號’病情指數(shù)為15.7，低于對照病情指數(shù)30.8；‘巴西蕉’用SA處理后，接種TR4，病情指數(shù)為32.9，而其對照病情指數(shù)為49.2，這些結果表明SA能夠誘導香蕉的抗病性，但這種誘導作用并不能賦予香蕉百分百的抗病能力，并且它也不針對特定的感病或耐病的香蕉起作用，這正體現(xiàn)了SA誘導的系統(tǒng)獲得抗性具有廣譜性。

表1 苯丙烷類途徑關鍵基因引物序列

A：TR4侵染的‘巴西蕉’，左圖為清水+TR4處理，右圖為SA+TR4處理；B：TR4侵染的‘農科1號’，左圖為清水+TR4處理，右圖為SA+TR4處理；C：清水+TR4處理的‘巴西蕉’球莖；D：SA+TR4處理的‘巴西蕉’球莖；E：清水+TR4處理的‘農科1號’球莖；F：SA+TR4處理的‘農科1號’球莖。

2.2 SA誘導常規(guī)苯丙烷類途徑關鍵基因表達變化

苯丙烷類途徑的核心酶包括PAL、肉桂酸-4-羥化酶（cinnamate 4-hydroxylase, C4H）和4-香豆素輔酶A連接酶（4-coumarate: coenzyme A ligase, 4CL）[16-17]。PAL作為關鍵酶在SA合成途徑發(fā)揮著重要作用，香蕉植株經SA誘導，體內PAL基因顯著上調表達[11]。本研究對外源SA處理的抗病和感病品種植株內和基因相對表達量進行測定，RT-qPCR結果如圖2所示，未經SA處理的‘巴西蕉’中2個基因被TR4抑制略微下調表達，基因在接種TR4后3 d小幅度下調表達，到接種5 d后又出現(xiàn)輕微上調表達，差異表達的幅度均低于2倍；在SA處理的‘巴西蕉’植株中，能被SA誘導強烈上調表達，上調幅度達到3.5倍，和被SA誘導輕微上調表達；在SA預處理后接種TR4的‘巴西蕉’植株中，3個基因表現(xiàn)出顯著上調表達。在僅接種TR4的‘農科1號’香蕉植株中，3個基因均表現(xiàn)為上調表達，并且在SA處理的‘農科1號’植株中也被誘導上調表達，接種TR4后上調表達水平更高（圖2）。基因在‘巴西蕉’接種TR4后5 d被顯著抑制表達，與對照相比下調3.3倍，‘巴西蕉’中其他基因受TR4影響較小，只表現(xiàn)輕微的上調或下調，這與抗感品種受TR4侵染后的表達譜分析結果一致[12]；SA處理的‘巴西蕉’中基因顯著上調表達，說明SA能夠誘導‘巴西蕉’中基因表達，該基因在接種TR4后依然保持較高的表達量，其中在SA預處理的‘巴西蕉’接種TR4后表達量為對照的6.1倍。在‘農科1號’中，3個受TR4影響上調表達，與對照相比最高上調幅度為4.3倍，1個基因被TR4抑制下調表達；4個基因或直接被SA誘導顯著上調表達，或被SA誘導暫時處于潛在激活狀態(tài)，當TR4侵染時被顯著誘導上調表達（圖2）。以上結果說明，相比‘巴西蕉’，‘農科1號’植株內和基因較易被誘導上調表達以抵抗TR4的侵染，這與‘農科1號’具有較強的耐病性相一致；另一方面，SA可誘導2個品種中和基因顯著上調表達，且在‘農科1號’中的被誘導水平高于‘巴西蕉’。

2.3 SA誘導木質素合成途徑關鍵基因表達變化

肉桂醇脫氫酶（cinnamyl alcohol dehydrogenase, CAD）和咖啡酰輔酶A-O-甲基轉移酶（caffeoyl CoA- O-methyltransferase, CCoAOMT）在苯丙烷類途徑下游起作用，催化木質素單體形成的最后一步反應[18]，結果顯示，TR4脅迫下‘巴西蕉’中和基因被顯著抑制下調表達，在SA處理的植株中被誘導上調表達，SA處理并接種TR4，2個基因表達水平降低，但仍然比對照高，推測TR4也能抑制已被SA激活的基因的表達，基因表達模式與前2個基因相反，它能被TR4誘導上調表達，但卻被SA抑制表達，而且表達水平極低。‘農科1號’中和基因能被TR4和SA誘導上調表達，二者共同作用下表達水平亦比對照高，而被SA和TR4抑制表達，僅在用SA預處理并接種TR4后5 d的植株中出現(xiàn)上調表達，在‘巴西蕉’和‘農科1號’中的表達模式也許表明該基因對木質素的合成起負調控作用（圖3）?；蛟凇臀鹘丁锌杀籘R4誘導上調表達，這與抗感品種受TR4侵染后的表達譜分析結果一致[12]，在先用SA處理再接種TR4的‘巴西蕉’植株中表現(xiàn)出更顯著的上調表達；能被TR4誘導上調表達，表達水平為對照的1.5倍，SA單獨作用對其無明顯的誘導效果，與僅接種TR4的植株相比，在用SA處理并接種TR4的植株中表達無顯著性差異。TR4脅迫下，‘農科1號’中2個基因表達水平上調；SA處理強烈誘導‘農科1號’植株基因上調表達，最高上調6倍，再接種TR4后基因表達水平與對照相比仍處于上調狀態(tài)（圖3）。

CK：未處理的健康植株；SA-3：SA處理3次：SA-5：SA處理5次；TR4-3：接種TR4后3 d；TR4-5：接種TR4后5 d；SA+TR4-3：SA預處理并接種TR4后3 d；SA+TR4-5：SA預處理并接種TR4后5 d。*表示處理與對照間差異顯著（P<0.05）。

CK：未處理的健康植株；SA-3：SA處理3次：SA-5：SA處理5次；TR4-3：接種TR4后3 d；TR4-5：接種TR4后5 d；SA+TR4-3：SA預處理并接種TR4后3 d；SA+TR4-5：SA預處理并接種TR4后5 d。*表示處理與對照間差異顯著（P<0.05）。

2.4 SA誘導黃酮類物質生物合成關鍵基因表達變化

查爾酮合成酶（chalcone synthase, CHS）催化苯丙烷類生物合成途徑分支黃酮類色素合成的第一步，也是最關鍵的一步反應[19]。研究結果如圖4所示，TR4侵染下，‘巴西蕉’中3個基因表達被抑制，但下調倍數(shù)小于2；‘農科1號’接種TR4后，和被誘導上調表達，最高上調7.4倍，被抑制下調表達，下調倍數(shù)小于2；SA處理后，‘巴西蕉’和‘農科1號’基因都表現(xiàn)為上調表達；SA處理后接種TR4的‘巴西蕉’中3個基因比對照顯著上調表達，比僅接種TR4的植株基因表達水平顯著升高；SA處理后接種TR4的‘農科1號’中，表達水平顯著高于僅接種TR4的植株（圖4）。查爾酮異構酶（chalcone isomerase, CHI）也是黃酮類分子生物合成的關鍵酶，基因在‘巴西蕉’接種TR4后3 d被抑制下調表達，到接種后5 d又恢復為正常水平，基本不受TR4脅迫影響；2個基因在‘農科1號’接種TR4后主要被誘導上調表達，最高上調表達6.6倍；SA處理‘巴西蕉’誘導其體內基因輕微上調表達，再接種香蕉枯萎病5 d后，表達量上調3.3倍，而SA處理的‘農科1號’中，基因被強烈誘導上調表達，最高上調6.0倍，再接種TR4后依然保持較高的表達水平，但是與僅接種TR4的‘農科1號’相比差異不大；‘農科1號’基因在TR4脅迫下略微上調，但受SA影響不顯著（圖4）。

3 討論

當前香蕉主栽品種多為三倍體且高度不育，面對香蕉枯萎病毀滅性病害，生產上沒有完全抗病的栽培品種，因此，研究香蕉誘導抗病性及抗病機制在香蕉綠色防控方面具有重要的意義。外源SA能誘導感病香蕉植株中游離態(tài)SA積累，促使SA合成及信號傳導途徑關鍵酶基因上調表達，提高香蕉感病品種對枯萎病的抗性[11, 20]。位于SA合成及信號傳導途徑的下游，苯丙烷類途徑在植物防衛(wèi)反應中具有重要作用，病原物誘導的植物防衛(wèi)反應，包括侵染點周圍細胞壁加固、PR蛋白積累、H2O2的產生、細胞過敏性壞死，以及胼胝質、酚類化合物、木質素的積累[21-22]，本研究使用外源SA處理香蕉感病品種‘巴西蕉’并接種TR4，結果表明SA可誘導感病品種抗病性；外源SA處理耐病品種‘農科1號’并接種TR4一個月后，植株病情指數(shù)和球莖褐化程度明顯比僅接種TR4的對照低，表明外源SA處理耐病香蕉品種，也能誘導耐病香蕉提高對土傳病害香蕉枯萎病的抗病能力，耐病品種和外源SA誘導抗性對香蕉枯萎病的防控效果達到68.09%。

CK：未處理的健康植株；SA-3：SA處理3次：SA-5：SA處理5次；TR4-3：接種TR4后3 d；TR4-5：接種TR4后5 d；SA+TR4-3：SA預處理并接種TR4后3 d；SA+TR4-5：SA預處理并接種TR4后5 d。*表示處理與對照間差異顯著（P<0.05）。

通過RT-qPCR進一步研究外源SA誘導香蕉體內苯丙烷類途徑關鍵酶基因表達變化情況，解析外源SA誘導的抗病機制。苯丙烷類途徑包含常規(guī)苯丙烷類途徑、木質素合成途徑、黃酮類物質生物合成途徑，分別對應的關鍵酶基因為、和，和，和[4]。PAL是SA合成及信號傳導途徑的關鍵酶，亦是苯丙烷類途徑的關鍵酶和限速酶[6, 23]。PAL催化苯丙氨酸去氨基形成肉桂酸，再由C4H氧化形成香豆酸，香豆酸在4CL硫酯化作用下形成香豆酰-CoA，其后的2個分支途徑可產生木質素和黃酮類物質；CAD和CCoAOMT參與木質素單體形成的最后一步[18]，CHS作用于苯丙烷類途徑黃酮類分子形成分支途徑的第一步，催化查兒酮的形成，CHI催化查兒酮環(huán)化形成黃酮類分子[16, 24]。本研究結果顯示，僅接種TR4，‘巴西蕉’苯丙烷類途徑關鍵酶基因表達水平無顯著差異或呈顯著下調趨勢，表明感病品種‘巴西蕉’中抗病反應被抑制[25]，而‘農科1號’相關基因表達水平呈顯著上調趨勢，說明TR4侵染時耐病品種根系細胞壁木質化作用較強，黃酮類植保素積累較快，因此，耐病香蕉對TR4的抵抗力增強。但是水楊酸誘導的木質化作用和黃酮類合成關鍵酶基因的表達在耐病品種‘農科1號’和‘巴西蕉’中仍具有差異，大部分基因在‘農科1號’中誘導上調幅度強于‘巴西蕉’，這可能就是SA處理的‘農科1號’對TR4的抵抗能力強于‘巴西蕉’的原因。值得注意的是，SA處理后接種TR4，‘農科1號’和‘巴西蕉’仍有部分植株表現(xiàn)出典型的枯萎病癥狀，其原因一方面可能是接種的TR4孢子濃度（5×106CFU/mL）過高，高濃度的TR4產生大量的鐮刀菌酸，破壞香蕉組織的細胞壁功能[26]；另一方面，該現(xiàn)象說明SA誘導的系統(tǒng)獲得抗性在TR4侵染的初始階段延緩了TR4的入侵及在根組織的擴散，而當外源SA補給終止時，SA誘導的系統(tǒng)抗病性減弱甚至消失。

苯丙烷類途徑位于SA合成及信號傳導途徑的下游，外源SA處理誘導感病香蕉品種和耐病香蕉品種根組織中苯丙烷類途徑與木質素產生和黃酮類合成的關鍵酶基因上調表達，提高對TR4的抗病性；水楊酸誘導的大部分木質化作用和黃酮類合成關鍵酶基因在‘農科1號’中誘導上調幅度強于‘巴西蕉’，因此，SA誘導的耐病品種‘農科1號’對TR4的抵抗能力強于感病品種‘巴西蕉’；SA處理后接種TR4，‘農科1號’和‘巴西蕉’仍有部分植株表現(xiàn)出典型的枯萎病癥狀，表明高濃度TR4接種條件下，SA誘導的香蕉系統(tǒng)獲得抗性并不能賦予香蕉完全的抗病能力，但抗病品種結合SA抗性誘導處理相比感病品種，在降低香蕉枯萎病病情指數(shù)以及香蕉病害的防控方面具有顯著效果。本研究確定了外源SA對耐病品種的誘導抗病效果，明確了苯丙烷類代謝途徑參與SA誘導的香蕉抗病過程，揭示了SA誘導的香蕉抗枯萎病機制。

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Exogenous Salicylic Acid Induced Phenylpropane Metabolism in Banana to Improve the Resistance AgainstWilt

DUAN Yajie1,YANG Baoming2, GUO Zhixiang2, YIN Kesuo2, HU Huigang1, ZENG Li2, BAI Tingting2*

1. South Subtropical Crops Research Institute, Chinese Academy of Tropical Agriculture Sciences / Key Laboratory of Tropical Fruit Biology, Ministry of Agriculture and Rural Affairs / Key Laboratory of Hainan Province for Postharvest Physiology and Technology of Tropical Horticultural Products, Zhanjiang, Guangdong 524091, China; 2. Agricultural Environment and Resources Institute, Yunnan Academy of Agricultural Sciences / Key Laboratory of Green Prevention and Control of Agricultural Transboundary Pests of Yunnan Province, Kunming, Yunnan 650205, China

Bananawilt caused byf. sp.tropical race 4 (TR4) seriously hinders the green and sustainable development of banana industry in China. Exogenous salicylic acid (SA) treatment can induce the key enzyme genes up-regulation in SA synthesis and signaling pathway and further activate systemic resistance in bananas against a variety of biotic and abiotic stresses. In this research, the susceptible banana cultivar ‘Brazilian’ and resistant banana cultivar ‘Nongke No.1’ after treated with SA were inoculated with TR4. The results showed that the disease index of the two cultivars treated with SA decreased when it was compared with the SA-untreated control. In order to explore the role of phenylpropanoid pathway located downstream of SA synthesis and signaling pathway during banana resistance induced by exogenous SA againstwilt, the key genes’ expression of phenylpropanoid pathway in susceptible and resistant banana cultivars treated with SA was analyzed by fluorescence quantitative PCR (RT -qPCR). It was found that the key genesandin general phenylpropanoid pathway were responsive to both SA induction and TR4 inoculation. The same was true forandin lignin biosynthesis pathway andandin flavonoid pathway. When only TR4 was inoculation, the expression of related genes in ‘Brazilian’ mainly showed significant down-regulation, while it was mainly up-regulated in ‘Nongke No.1’. When treated with SA only,andwere up-regulated in the two cultivars. After SA treatment and TR4 inoculation, the expression ofandin the two cultivars’ maintained up-regulated trend. The up-regulation range in ‘Nongke No.1” was higher compared with ‘Brazilian’. The expression ofin ‘Bralizian’ was up-regulated treated with SA, while it decreased when further inoculated with TR4. The expression ofin ‘Nongke No.1’ was also up-regulated treated with SA, and so was it in ‘Nongke No.1’ under the double treatments with SA and TR4.in ‘Brazilian’ was induced by TR4 and showed significant up-regulation. After SA treatment and TR4 inoculation, the expression ofin ‘Brazilian’ still maintained strong up-regulation. The expression ofwas strongly induced up-regulation in ‘Nongke No.1’ treated only with SA or further inoculated with TR4.andshowed significant up-regulation in the two cultivars treated with SA. And it still was up-regulated after SA and TR4 double treatments. Results indicated that exogenous SA could induce the up-regulated expression of key enzyme genes of phenylpropanoid pathway in the roots of susceptible and resistant banana cultivars and phenylpropanoid pathway plays a very important role in the induced resistance against TR4 in banana.

bananawilt; induced resistance; phenylpropanoid pathway; gene expression

S432.2.3

A

10.3969/j.issn.1000-2561.2022.09.015

2022-01-20；

2022-06-06

國家重點研發(fā)計劃項目（No. 2019YFD1000903）；財政部和農業(yè)農村部國家現(xiàn)代農業(yè)產業(yè)技術體系項目（No. CARS-31）；廣東省自然科學基金項目（No. 2018A030313602）。

段雅婕（1983—），女，博士，助理研究員，研究方向：香蕉枯萎病防治。*通信作者（Corresponding author）：白亭亭（BAI Tingting），E-mail：baiting8797@126.com。