综合组学研究揭示，苯丙素类化合物的生物合成是黄瓜（Cucumis metuliferus）抵御根肿菌（Meloidogyne incognita）的关键防御途径

《BMC Plant Biology》：Integrated omics reveal phenylpropanoid biosynthesis as a key defense pathway against Meloidogyne incognita in Cucumis metuliferus

南方根结线虫威胁黄瓜生产，野生种Cucumis metuliferus（CM064）具抗性。通过转录组和代谢组分析，揭示其防御策略动态变化：早期激活激素信号和 chitin 应答，抑制细胞壁合成；后期强化细胞壁，维持氧化还原平衡，限制韧皮部运输。感型（CM083）则表现为细胞骨架调控异常及防御抑制。多组学整合证实苯丙烷途径持续激活是关键抗性机制，过表达C4H基因显著增强抗性。为作物改良提供新策略。

　　

摘要

南方根结线虫（Meloidogyne incognita）对葫芦科作物的生产构成了严重威胁，但目前栽培品种中尚不存在抗性种质资源。尽管野生葫芦科植物Cucumis metuliferus对M. incognita具有抗性，且先前的转录组学研究已经确定了关键的响应基因和信号通路，但对这种动态的转录和代谢重编程机制仍缺乏全面理解。本研究对具有抗性的C. metuliferus品系（CM064）和易感品系（CM083）在感染M. incognita过程中的转录组及代谢组进行了综合分析。抗性品系CM064的防御策略存在明显的时间差异：早期激活了防御通路（激素信号传导和几丁质响应），同时抑制了细胞壁生物合成；而在后期则上调了细胞壁强化机制、维持了氧化还原平衡，并限制了韧皮部物质运输。相比之下，易感品系CM083表现出逐渐增强的易感性，其防御机制表现为早期细胞骨架活性改变和防御反应受到抑制，随后在后期上调了氨基酸生物合成途径，并下调了丝氨酸/苏氨酸激酶信号通路。多组学数据分析表明，在感染过程中苯丙烷类化合物生物合成途径持续活跃。在外源过表达Cinnamate 4-hydroxylase（C4H）的情况下，黄瓜表现出显著的抗性。总体而言，本研究揭示了C. metuliferus针对M. incognita的多层防御机制，强调了苯丙烷类化合物代谢途径激活在抗线虫中的重要作用，为作物改良提供了潜在策略。