巴西大豆抗亚洲锈病研究：挖掘部分抗性机制助力育种

《European Journal of Plant Pathology》：The value of chemical and physical barriers against Asian rust in soybean genotypes with partial resistance

为解决巴西大豆亚洲锈病（ASR）防治难题，研究人员开展相关研究，发现部分抗性相关机制，助力培育抗 ASR 品种。

　　巴西约占全球大豆总产量的 40%，是世界最大的大豆生产国和出口国。在 2023/2024 收获季，种植面积达 4600 万公顷，产量约 1.5 亿吨。然而，巴西大豆生产面临诸多挑战，其中亚洲大豆锈病（ASR）危害极大，它由真菌豆薯层锈菌（Phakopsora pachyrhizi）引起，若防治不当，损失可达 100%。目前推荐使用 QoI、SBI 和 SDHI 化学类杀菌剂防治 ASR，但巴西部分P. pachyrhizi菌株已对这些杀菌剂产生抗性。因此，ASR 的防治不能仅依赖杀菌剂，应采用综合合理的方式，其中种植抗性品种是对抗 ASR 最有效的策略。抗性可由显性或主隐性基因（垂直抗性）表达，但这种抗性可能不持久，因为基因对某些菌株存在局限性。所以，大豆育种计划致力于培育由微效基因表达的部分（水平）抗性植株，以延长品种寿命。这些基因通过调节生化途径、抵御生物胁迫的机制，以及构建植物防御的结构屏障发挥作用。

本研究旨在温室条件下，评估感染P. pachyrhizi的大豆植株中，过氧化物酶（POX）、苯丙氨酸解氨酶（PAL）的活性，水平屏障（表皮蜡质和细胞壁厚度）的形成，以及光合参数的变化。研究测试了 6 个对 ASR 具有部分抗性的基因型和 1 个商业品种（Desafio RR 8473 RSF，易感品种）。利用扫描电子显微镜（SEM）对小叶的正面和背面表皮蜡质层进行结构分析，以确定其在形成对抗 ASR 物理屏障中的作用。

两次试验结果显示，不同基因型在 ASR 严重程度进展过程中存在差异。基因型 2、3 和 6 表现出部分抗性迹象，病情严重程度最低；而 Desafio 8473SFR 品种则表现出较高的易感性，病情严重程度较高。在易感基因型中，P. pachyrhizi感染会损害光合参数，而抗性基因型则不受影响，这得益于部分抗性带来的结构和生化限制。在易感基因型中，光合作用受损程度与 ASR 的发展成正比。抗性基因型的叶片细胞壁（0.89 - 0.95 μm）比易感对照（0.35 μm）更厚。接种前，抗性基因型的木质素含量显著更高，但接种四天后含量趋于一致。接种后 24 至 72 小时，抗性基因型中 PAL 酶的活性大幅增加。病情严重程度较低的基因型总体上保持较高的酶活性（PAL 和 POX）。

这项研究突出了赋予大豆植株部分抗性的化学和物理反应的重要性。这些反应可用于大豆育种计划，培育抗 ASR 的植株。部分抗性能够延长田间品种的寿命，有效减缓 ASR 的发展速度，从而减少杀菌剂的使用。