揭开神秘面纱：解读UPSIDE?诱导的葡萄藤对灰葡萄孢（Botrytis cinerea）的生化反应

《Frontiers in Plant Science》：Unveiling the shield: decoding UPSIDE?-induced biochemical responses against Botrytis cinerea in grapevine

葡萄灰霉病防控研究中，UPSIDE?（酵母提取物）通过诱导抗性机制增强葡萄防御反应，显著提高H2O2水平（平均+50%），促进Et/JA比值升高（3hpi达3倍），同时抑制SA（1hpi下降42%-63%）。显微观察显示，处理组真菌菌丝发育受阻，形成畸形菌管。统计分析表明，UPSIDE?兼具直接抗真菌（抑制菌丝生长36%）和间接诱导植物免疫的双重作用，为有机 viticulture提供了新方案。

　　植物病害对农业生产构成了重大威胁，不仅导致产量下降，还可能影响作物及其产品的质量，并增加生产成本。传统农业实践中用于病害管理的方法包括植物育种、物理手段以及化学农药的使用。然而，近年来对环境可持续性的关注增加，使得一些化学杀菌剂的使用受到限制。此外，病原菌对化学杀菌剂产生抗性，以及人类健康方面的担忧，促使农业界寻求更环保、更经济的替代方案。生物防治作为一种植物病害管理策略，利用有益微生物及其代谢产物来抑制病原菌、增强植物自身防御机制，并改变环境条件以减少病害的影响。因此，探索新的生物防治产品，如基于酵母的制剂，成为应对植物病害的重要方向。

本研究聚焦于一种新的酵母提取物产品UPSIDE?（简称U），旨在评估其在葡萄栽培中的应用效果，特别是在对抗灰霉病原菌Botrytis cinerea（简称Bc）方面的潜力。U是一种酵母提取物，适用于有机葡萄种植。研究中，对盆栽葡萄植株进行了为期三周的叶面喷洒处理，每周一次。对照组则使用了无菌水。在处理结束后，每组的植物被分为两部分：一部分进行Bc接种（Bc+），另一部分则作为未接种对照（Bc-）。在每次喷洒后24小时，以及在接种后的0、1、3、24和48小时，对叶片进行了生化分析和显微观察。

研究结果显示，U的使用显著影响了葡萄植株的防御机制。在未接种Bc的U+组中，氢过氧化物（H?O?）水平在所有分析时间点均有所上升，平均增加了50%。此外，乙二烯/茉莉酸（Et/JA）的比值在3小时后增加了三倍。这些变化表明，U能够触发葡萄植株的防御反应，从而增强其对病原菌的抵抗力。而在未接受U处理但接种Bc的U-组中，Et/JA比值在整个实验过程中保持较高水平，48小时后达到峰值，同时，水杨酸（SA）在1小时后显著下降，比对照组降低了超过7倍。相比之下，接受U处理并接种Bc的U+组中，Et/JA比值从3小时到48小时持续上升，同时SA在1小时后也明显减少，降低了63%。此外，脱落酸（ABA）在3小时后增加了5倍，表明U的使用可能促进了植物体内多个防御信号通路的激活。

显微镜下的观察进一步支持了这些结果。在未接种Bc的U-组中，未观察到任何病原菌的结构，而接种Bc的U-组中，病原菌的菌丝在叶片上广泛扩展。然而，在接受U处理并接种Bc的U+组中，菌丝形成较为轻微且形态不规则，这表明U可能在一定程度上抑制了Bc的生长。这些结果表明，U不仅能够诱导植物的防御反应，还可能具有直接的抗真菌作用。

在生化分析中，H?O?和MDA（丙二醛）作为氧化应激的指标，其水平的变化反映了植物对病原菌的反应。U+组在未接种情况下，H?O?水平持续上升，而MDA水平在三周处理结束后保持稳定，表明U的使用并未对植物细胞造成明显的氧化损伤。在接种Bc后，U+组的H?O?水平在不同时间点表现出不同的变化趋势，例如在1小时后显著下降，但在24小时和48小时后有所回升。这些变化可能反映了植物对Bc的防御反应，包括初始的抗氧化机制和随后的信号传导过程。

此外，植物激素如Et/JA、SA和ABA的水平变化也揭示了U对葡萄植株防御系统的影响。在未接种Bc的U+组中，Et/JA比值在3小时后显著上升，而在接种Bc的U+组中，这一比值在24小时和48小时后达到峰值，说明U可能通过激活这些激素来增强植物的防御能力。同时，SA在接种后的1小时和24小时后显著减少，而ABA在3小时后显著增加，这些变化可能表明U的使用触发了植物体内的一系列防御信号通路，有助于提高其对病原菌的抵抗力。

通过主成分分析（CDA）和皮尔逊相关系数分析，进一步验证了这些激素和氧化应激指标在不同处理组中的差异性。结果表明，Et/JA比值与CDA的主成分1（Can 1）高度相关，而SA与主成分2（Can 2）相关。这些分析支持了U在葡萄植株防御系统中的作用，表明其能够通过多种途径激活植物的防御反应，从而减少Bc的侵袭。

研究还发现，U的使用可能对葡萄植株的生长和代谢产生积极影响。例如，U+组的植物在未接种Bc的情况下，H?O?水平持续上升，但未出现明显的细胞损伤，这可能与其对氧化应激的调控能力有关。而在接种Bc后，U+组的植物表现出更高效的防御反应，包括对病原菌生长的抑制和对病原菌侵入的抵抗。这些结果不仅证明了U在诱导植物抗性方面的潜力，还表明其可能具有直接的抗真菌作用。

综上所述，本研究的结果表明，UPSIDE?作为一种基于酵母的生物制剂，能够有效诱导葡萄植株的防御反应，从而减少Bc的侵袭。其作用机制可能涉及多个生化途径，包括氢过氧化物的积累、植物激素的调控以及对病原菌结构的改变。这些发现为有机葡萄种植提供了新的工具，有助于减少对化学杀菌剂的依赖，同时提高作物的可持续性。然而，进一步的研究仍需深入探讨U的具体作用机制及其在不同葡萄病害系统中的应用效果，以全面评估其在农业实践中的潜力。