连作重茬引发的番茄镰刀菌茎基腐病（Fusarium foot rot，FFR）主要由茄病镰孢菌Fusarium solani (Mart.) Sacc.引起。该病原菌能够在土壤和病残体中长期存活，并从根颈部或茎基部伤口侵入植株，导致根系腐烂、茎基部坏死、植株萎蔫甚至倒伏死亡。目前，番茄与茄病镰孢菌互作的核心抗病代谢通路与关键功能代谢物尚不清晰，这制约了高效绿色防控技术的开发。
近日，山东农业大学园艺科学与工程学院包志龙、马方放教授团队在Microbiological Research在线发表了题为Integrative multi-omics analysis uncovers the critical role of plant-derived ferulic acid influencing the occurrence of tomato Fusarium foot rot disease的研究论文。该研究结合转录组学、代谢组学及外源物质功能验证，首次系统阐明了苯丙烷通路核心代谢物阿魏酸（FA）调控番茄抗镰刀菌茎基腐病的双重分子机制，为番茄土传病害的绿色防控与抗病育种提供了关键的理论依据与应用靶点。
1. 茄病镰孢菌侵染显著抑制番茄植株生长：茄病镰孢菌侵染导致番茄叶片叶绿素荧光参数（Fv/Fm）下降，植株变矮，茎粗变细，且根系生长受到阻碍、活力明显减弱。主成分分析表明，病原菌侵染对番茄的生长发育具有显著的抑制作用。
2. 转录组与代谢组联合分析锁定苯丙烷生物合成通路及关键防御物质阿魏酸（FA）：病原菌侵染诱导了番茄代谢组和转录组发生大规模重编程，差异表达基因与差异代谢物共同映射至苯丙烷生物合成通路，表明茄病镰孢菌侵染能够激活番茄以苯丙烷代谢为核心的防御反应。分析发现，阿魏酸的含量与该通路的关键合成基因呈强正相关，且侵染后番茄茎基部的木质素含量显著上升。阿魏酸既是细胞壁木质素的合成前体，又是具备抑菌活性的功能代谢物，是连接转录调控与抗病表型的核心中间物质。
3. 体外及体内功能试验证实阿魏酸能够显著提高番茄抗病性：体外抑菌试验表明，阿魏酸以浓度依赖的方式直接抑制茄病镰孢菌的菌丝生长和孢子萌发。在番茄植株上外源施用阿魏酸后，由茄病镰孢菌侵染引起的病害症状明显减轻，植株生长受到的抑制也得到了有效缓解。
综上所述，该研究系统整合了生理、转录组、代谢组等多维度手段，解析出阿魏酸是番茄-茄病镰孢菌互作中的核心抗病代谢物。阿魏酸源于植物自身次生代谢，具有环境友好性，具备开发为新型生物农药的巨大潜力，有望成为传统高化学残留杀菌剂的绿色替代品。
山东农业大学园艺科学与工程学院已毕业硕士研究生李超宇、青年教师刘根忠博士为论文共同第一作者，包志龙教授、马方放教授及刘根忠博士为论文共同通讯作者，该研究得到了国家自然科学基金和中国博士后科学基金的资助。
论文链接：
https://linkinghub.elsevier.com/retrieve/pii/S0944501326001825
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