芹菜黄酮提取物：防治黄瓜白粉病的绿色新希望 —— 显著降低病情，激发植物防御反应

《Scientific Reports》：Celery flavonoid-rich extract significantly reduces cucumber powdery mildew severity and enhances plant defense responses

黄瓜白粉病严重影响黄瓜产量，化学杀菌剂存在诸多弊端。研究人员开展芹菜黄酮提取物（CFRE）对黄瓜白粉病防治效果的研究，发现 CFRE 可使病情降低约 97%，还能诱导植物防御反应。这为防治黄瓜白粉病提供了环保新途径。

　　在蔬菜种植领域，黄瓜（Cucumis sativus L.）作为一种经济价值高且广泛种植的蔬菜，深受人们喜爱。然而，黄瓜的生长却面临着诸多挑战，其中由 Podosphaera fusca（Fr.）U. Braun & Shishkoff（syn. Sphaerotheca fuliginea（Schlecht Ex Fr.）Pollacci）引起的黄瓜白粉病是一大难题。这种病害可侵袭黄瓜的果实、叶片、嫩枝和茎，从植株下部老叶和背阴叶片开始发病，随着病情发展，叶片会出现斑点变密、颜色灰白，最后发黄变脆等症状，严重影响黄瓜的产量和品质。在印度，黄瓜因白粉病导致的产量损失约为 25%，在巴基斯坦这一比例甚至高达 60% 。

为了应对黄瓜白粉病，人们尝试了多种方法，目前全球普遍使用化学合成杀菌剂。但频繁使用化学杀菌剂不仅会使病原体产生抗药性，还会在植物中残留，对人体健康和环境造成危害。基于这些问题，寻找安全有效的替代方法迫在眉睫。植物中含有的天然生物活性化合物成为研究焦点，其中芹菜（Apium graveolens L.）富含多种具有抗菌和抗真菌活性的成分，其黄酮提取物（CFRE）有望成为防治黄瓜白粉病的绿色选择。

来自伊朗设拉子大学植物保护系和伊斯法罕医科大学药用植物学系的研究人员，开展了关于 CFRE 对黄瓜白粉病防治效果的研究。研究成果发表在《Scientific Reports》上，为黄瓜白粉病的防治提供了新的思路和方法。

在研究过程中，研究人员主要运用了以下关键技术方法：首先，通过高效液相色谱（HPLC）分析 CFRE 的化学成分；接着，在温室环境下，对不同处理组的黄瓜幼苗接种 P. fusca，观察 CFRE 对黄瓜白粉病病情严重程度的影响；同时，测定黄瓜叶片中叶绿素、总黄酮化合物（TFC）、总酚化合物（TPC）含量以及防御相关酶活性；最后，利用定量实时 PCR 技术检测 β-1,3 - 葡聚糖酶（β -Glu）、几丁质酶（CHI）和苯丙氨酸解氨酶（PAL）基因的表达情况。

研究结果如下：

1. CFRE 的化学成分：HPLC 分析显示，CFRE 中含量最高的黄酮类化合物是芹菜素（apigenin）（66.57 μg 100mg?1干重提取物），其次是芦丁（rutin）；含量最多的酚类化合物是香草酸（vanilic acid） 。
2. CFRE 对黄瓜白粉病的防治效果：研究表明，CFRE 处理能显著降低黄瓜白粉病的病情严重程度。在接种前后，用 2.5、4 和6mgmL?1的 CFRE 处理黄瓜幼苗，与接种未处理的对照组相比，病情严重程度均显著降低（P≤0.001）。其中，6mgmL?1浓度的 CFRE 处理使病情严重程度降低了约 97%。
3. CFRE 对黄瓜防御机制的影响
   • 叶绿素含量：在所有采样时间间隔（0、1、2、4 和 8 d），接种后用 CFRE 处理的黄瓜幼苗叶片叶绿素浓度相较于接种未处理的幼苗显著增加；而未接种但用 CFRE 处理的黄瓜幼苗叶片叶绿素浓度在各采样时间均低于未接种未处理的幼苗。
   • 总黄酮和总酚化合物含量：CFRE 处理使接种和未接种的黄瓜叶片中 TFC 和 TPC 含量增加。在接种的黄瓜叶片中，TFC 在处理后各采样时间均增加，从处理后 2 d 起保持稳定；TPC 在处理后 0、2、4 和 8 d 分别增加 16.9%、10.7%、12.7% 和 22% 。
   • 防御相关酶活性：β -Glu、CHI、过氧化物酶（POX）、PAL 和多酚氧化酶（PPO）的活性在接种和未接种的 CFRE 处理黄瓜叶片中均显著提高。例如，接种后 CFRE 处理的黄瓜叶片中，β -Glu 活性在各采样时间分别增加 35.7%、53.3%、61.8%、54.7% 和 31.1% 。
   • 基因表达：CFRE 处理显著上调了黄瓜叶片中 β -Glu、CHI 和 PAL 基因的表达。在接种的黄瓜幼苗中，β -Glu 基因在各采样时间的表达均显著增加（除 0 h 时P≤0.05外，其余P≤0.001）；CHI 基因在处理后大部分时间表达显著增加；PAL 基因在处理后 1 d 起表达显著增加 。
   
   

研究结论和讨论部分指出，CFRE 能显著降低黄瓜白粉病的病情严重程度，其主要成分包括多种黄酮类和酚类化合物。CFRE 处理不仅提高了黄瓜叶片的叶绿素浓度，增强了光合作用，还通过增加 TFC 和 TPC 含量，加强了植物细胞壁的结构，提高了对真菌病原体的抵抗力。同时，CFRE 激活了防御相关酶的活性，如 β -Glu、CHI、POX、PAL 和 PPO，这些酶在分解真菌细胞壁成分、参与酚类和黄酮类化合物合成等过程中发挥重要作用，从而诱导植物产生系统抗性。此外，CFRE 处理还上调了 β -Glu、CHI 和 PAL 基因的表达，且基因表达与酶活性之间存在正相关关系，进一步证明了 CFRE 通过诱导系统抗性来抑制真菌病原体的作用机制。

综上所述，该研究表明 CFRE 作为一种天然化合物，在防治黄瓜白粉病方面具有巨大潜力，有望成为化学杀菌剂的安全替代品。未来研究可进一步开发 CFRE 的特定配方，以便在温室和露天种植中广泛应用，为黄瓜白粉病的防治提供更有效的生物防治策略。