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为探究草莓对果生炭疽菌（Colletotrichum fructicola）的抗性机制，研究人员对易感品种‘Benihoppe’和抗性品种‘Sweet Charlie’进行转录组和代谢组分析。结果发现苯丙烷生物合成等途径在抗性调控中起重要作用，该研究为揭示草莓抗炭疽病机制提供依据。
草莓，作为全球深受欢迎的园艺水果，因其独特的风味和丰富的营养，备受消费者青睐。然而，炭疽病却如同悬在草莓产业头顶的 “达摩克利斯之剑”，严重威胁着草莓的产量和质量。其中，果生炭疽菌（
Colletotrichum fructicola）作为引发草莓炭疽病的重要病原菌，采用半活体营养型的感染策略，让草莓植株防不胜防。尽管此前已有一些关于草莓与病原菌相互作用的研究，但对于草莓抵抗果生炭疽菌的具体机制，人们仍然知之甚少。在此背景下，上海市农业科学院林业果树研究所（上海保护地园艺技术重点实验室）的研究人员开展了深入研究，相关成果发表在《BMC Plant Biology》上。
研究人员为了深入了解草莓对果生炭疽菌的抗性机制，选用了具有典型抗性差异的八倍体草莓品种‘Sweet Charlie’（抗性品种，R）和‘Benihoppe’（易感品种，S）。研究采用了转录组测序（RNA-seq）和液相色谱 - 质谱（LC-MS）代谢组学技术，全面分析了感染果生炭疽菌后不同阶段草莓的基因表达和代谢物变化。
在研究过程中，运用了多种关键技术方法。首先是转录组测序技术，从感染果生炭疽菌后的草莓叶片中提取总 RNA，经过质量检测、文库构建等一系列操作后，在 Illumina Novaseq 平台上进行测序，从而获取基因表达信息。代谢组学分析则是对冻干的草莓叶片样本进行处理，通过特定的提取溶液提取代谢物，利用 LC-MS/MS 技术进行检测和分析。此外，还使用了实时定量 PCR（qPCR）技术对部分基因的表达进行验证。
研究结果如下：
- 草莓对果生炭疽菌的差异响应：通过观察叶片症状和计算疾病指数（DI），证实了‘Sweet Charlie’对果生炭疽菌具有抗性，而‘Benihoppe’易感，这与以往研究结果一致。
- 代谢物变化特征：对感染果生炭疽菌后的草莓进行非靶向 LC-MS 分析，在正负离子模式下分别检测到 498 和 171 种代谢物。不同阶段感染样本与健康对照样本相比，许多代谢物成分在抗性和易感草莓中差异积累。进一步分析发现，易感‘Benihoppe’和抗性‘Sweet Charlie’在感染后不同阶段分别有 46 和 52 种常见差异积累代谢物（DAMs），且二者的 DAMs 表达模式不同，相关代谢物相互作用网络也存在差异。同时，在代谢组水平上，鉴定出了二者共有的和各自特有的富集代谢途径123。
- 转录组变化特征：对转录组数据进行分析，评估了 RPKM 值的总体分布并通过主成分分析验证数据质量。在两个品种感染果生炭疽菌后的不同阶段，分别获得 3598 和 855 个重叠的差异表达基因（DEGs）。还分析了核心 DEGs 的表达模式，并鉴定出在抗性和易感草莓中显著富集的代谢途径4。
- DAMs 和 DEGs 的综合分析：构建共表达网络发现，在易感‘Benihoppe’中，常见 DAMs 与大多数 DEGs 呈负相关；在抗性‘Sweet Charlie’中，常见 DAMs 与大多数 DEGs 呈正相关，但 L - 苯丙氨酸在两个品种中均显著富集。
- 苯丙烷生物合成途径的变化：在转录水平上，两个抗性差异草莓品种感染果生炭疽菌后，苯丙烷生物合成相关途径的核心 DEGs 表达模式被激活，相关代谢物也发生相应变化。此外，淀粉和糖代谢途径中的基因和代谢物在感染后也呈现出差异积累56。
研究结论与讨论部分指出，该研究通过多组学分析系统地揭示了不同八倍体草莓对果生炭疽菌的抗性机制。苯丙烷途径与叶绿体以及淀粉和糖代谢在调控果生炭疽菌抗性中发挥了重要作用。感染后，苯丙氨酸在不同阶段显著诱导，且在抗性‘Sweet Charlie’中的诱导程度高于易感‘Benihoppe’，这可能更有利于激活其水杨酸（SA）依赖的防御反应。此外，淀粉和糖代谢途径相关基因的不同响应，以及叶绿体相关基因表达的变化，都与草莓对果生炭疽菌的抗性密切相关。这些发现为深入理解草莓抗炭疽病机制提供了重要线索，也为草莓抗病育种和病害防控提供了理论依据。
