胆酸钠有助于接种了巴西根癌菌（Pectobacterium brasiliense）和核盘菌（Sclerotinia sclerotiorum）的向日葵幼苗的细胞防御反应

《Biocatalysis and Agricultural Biotechnology》：Sodium cholate contributes to the cellular defense response of sunflower seedlings inoculated with Pectobacterium brasiliense and Sclerotinia sclerotiorum

钠胆酸（NaC）对接种Pectobacterium brasiliense和Sclerotinia sclerotiorum向日葵幼苗的氧化应激影响研究，测定了活性氧、抗氧化酶活性及脂质过氧化等指标。结果显示NaC在P. brasiliense接种下显著降低氧化应激，优于S. sclerotiorum接种，且不同浓度对酚类物质含量影响差异显著。

　　

马琳娜·克恩科维奇（Marina Crnkovi?）|约瓦娜·舒丘尔·埃莱兹（Jovana ?u?ur Elez）|米拉·格拉霍瓦茨（Mila Grahovac）|玛尔塔·洛克（Marta Loc）|克里斯蒂娜·克拉雅克（Kristina Kljak）|德拉加娜·布达科夫（Dragana Budakov）|苏扎娜·约瓦诺维奇-尚塔（Suzana Jovanovi?-?anta）

塞尔维亚诺维萨德大学农业学院，Trg Dositeja Obradovi?a 8号，21000诺维萨德

摘要

本研究测试了胆酸钠（NaC）对向日葵幼苗（Helianthus annuus L.）的诱导作用，通过测量其诱导氧化应激的影响以及对接种了细菌Pectobacterium brasiliense（P. brasiliense）或真菌Sclerotinia sclerotiorum（S. sclerotiorum）的向日葵幼苗的影响进行了为期七天的观察。在叶片和根部的样本中，评估了以下氧化应激参数：O₂^•-自由基的产生、抗氧化酶活性（超氧化物歧化酶（SOD，EC 1.15.1.1）、过氧化氢酶（CAT，EC 1.11.1.6）和吡咯烷醇过氧化物酶（PPX，EC 1.11.1.7）、脂质过氧化强度、总酚类、单宁和黄酮类化合物的含量，以及DPPH^•和ABTS^•+自由基的清除能力。在未接种微生物的向日葵幼苗中，结果显示所有测试浓度的NaC均导致了氧化应激，表现为O₂^•-自由基和脂质过氧化强度的增加。高效液相色谱（HPLC）分析表明，溶解在培养基中的大部分NaC在3至5天内被吸收。在接种了P. brasiliense的向日葵幼苗中，NaC减少了O₂^•-自由基的产生、SOD活性以及根部的脂质过氧化；在高浓度NaC处理下，总酚类和单宁的含量也有所下降，这表明氧化应激强度有所减轻。而在接种了S. sclerotiorum的幼苗中，NaC仅影响了根部O₂^•-自由基的产生，因此NaC在减少P. brasiliense感染向日葵幼苗的氧化应激方面的效果优于S. sclerotiorum感染的情况。

引言

当今农业面临的一个重大问题是使用杀菌剂、杀虫剂和杀真菌剂——这些化学物质对植物有害，旨在减少产量损失。然而，这种作物保护方法已经对人类健康和环境造成了严重损害，因为农药残留物会污染食物和饮用水（Damalas和Eleftherohorinos，2011）。因此，有必要寻找环保的植物保护方法，以保持良好的产量。

实现这一目标的一种方法是采用生化方法，即通过帮助植物准备应对微生物攻击并自我防御来预防植物疾病。许多分子已被证实能诱导植物的防御反应，例如茉莉酸、花生四烯酸和水杨酸，以及某些寡糖、糖蛋白、肽和磷脂。这些被称为诱导剂的化合物通常来自植物病原体或宿主植物（Thakur和Sohal，2013），其作用原理是增强植物对压力的抵抗力（Tripathi等人，2024）。动物机体的代谢产物——胆盐也被发现具有诱导氧化应激的诱导活性。这些分子不是在植物体内合成的，而是通过肥料成分从土壤中进入植物体内的。一些测试过的人类胆酸及其衍生物能够通过诱导水稻叶片中抗菌化合物（植保素）的产生或其他机制表现出诱导活性。在所有测试的胆酸及其衍生物中，含有三个羟基和一个羧酸基团的胆酸（图1）诱导了最高的植保素生物合成，从而表现出最强的诱导活性（Koga等人，2006）。

植物对压力的最初反应是氧化爆发，这会迅速增加活性氧（ROS）的产生。ROS包括自由基（超氧化物阴离子–О₂^•-和羟基自由基–^•ОH）和非自由基物质（过氧化氢–H₂O₂和单线态氧–¹O₂）。这些分子在细胞代谢过程中自然产生。在生理条件下，当它们以少量存在时，它们充当信号分子。然而，在某些压力（如干旱、盐碱、寒冷、金属毒性、UV-B辐射、病原体攻击等）作用下，ROS的产生量会增加，从而导致细胞损伤。因此，ROS的高产生量是检测和评估氧化应激及细胞损伤的标志。为了防止由压力引起的广泛细胞损伤，植物会激活抗氧化系统，包括提高抗氧化酶的活性（超氧化物歧化酶–SOD，EC 1.15.1.1；过氧化氢酶–CAT，EC 1.11.1.6；过氧化物酶–POD，EC 1.11.1.7；L-抗坏血酸过氧化物酶–APX，EC 1.11.1.11；谷胱甘肽还原酶–GR，EC 1.8.1.7；谷胱甘肽过氧化物酶–GPX，EC 1.11.1.9）（Vives-Bauza等人，2007）以及非酶类抗氧化剂（抗坏血酸、谷胱甘肽–GSH、类胡萝卜素、酚类化合物等）的产生。此外，氧化应激的一个常见标志是脂质过氧化水平的升高，这可以通过测量细胞脂质损伤的最终产物——丙二醛（MDA）来量化（Sharma等人，2012）。

关于诱导剂类型和作用机制的研究领域仍相对较新，因此相关研究数量有限。迄今为止，关于胆酸诱导剂活性的研究仅限于少数植物模型系统，如水稻叶片（Koga等人，2006）、水稻细胞悬浮液（Shimizu等人，2008）和大豆叶片及根部（Kevre?an等人，2009；Malen?i?等人，2012）。

基于植物与病原体共同进化的已知事实（病原体发展出了多种寄生策略，而植物也发展出了相应的防御策略），以及初步研究中发现NaC能刺激向日葵幼苗的脂质过氧化（Crnkovi?等人，2022），我们提出了关于NaC诱导剂活性的工作假设，并据此进行了更广泛的研究。

部分内容摘录

种子播种和幼苗培育

幼苗的培育方法与Malen?i?等人（2012）的研究类似。本研究使用了NS OSCAR P-1398杂交向日葵种子。首先，种子在1.8%的次氯酸钠溶液中进行灭菌，并用蒸馏水多次冲洗（Sun等人，2007）。然后将种子播种在预先加热至180°C并冷却后的沙子中。七天大的幼苗被移植到装有Hoagland营养液（HS）的盆中（重复三次）。

结果与讨论

研究了NaC处理后幼年向日葵植物的抗氧化防御机制，通过测量叶片和根部的抗氧化参数来实现。初步实验表明，所有测试浓度（20、40、60和80 mg L^-1）的NaC均导致了氧化应激，表现为脂质过氧化的最终产物MDA含量的增加（Crnkovi?等人，2022）。在该研究中，氧化应激参数的值...

结论

根据本研究的结果，可以得出结论：所有测试浓度的NaC在向日葵中均表现出一定的诱导作用，表现为自由基产生增加、某些抗氧化酶活性增强以及脂质过氧化强度提高，同时在DPPH和ABTS检测中显示出较强的清除能力。然而，40和80 mg L^-1的浓度比20 mg L^-1的浓度引起的氧化应激更严重。

作者贡献声明

玛尔塔·洛克（Marta Loc）：研究工作。米拉·格拉霍瓦茨（Mila Grahovac）：写作、审稿与编辑、资料准备、方法论。德拉加娜·布达科夫（Dragana Budakov）：资料准备。克里斯蒂娜·克拉雅克（Kristina Kljak）：写作、审稿与编辑、资料准备、方法论。苏扎娜·约瓦诺维奇-尚塔（Suzana Jovanovic-Santa）：写作、审稿与编辑、初稿撰写、概念构建。约瓦娜·舒丘尔·埃莱兹（Jovana ?u?ur Elez）：写作、审稿与编辑、方法论、概念构建。马琳娜·克恩科维奇（Marina Crnkovi?）：初稿撰写、数据可视化、研究工作、数据分析。

利益冲突

所有作者均声明无利益冲突。

资金支持

本研究的资金支持来自塞尔维亚共和国科学、技术发展与创新部（项目编号SROs 200125和200117）。

利益冲突声明

? 作者声明以下可能构成潜在利益冲突的财务关系/个人关系：苏扎娜·约瓦诺维奇-尚塔（Suzana Jovanovic-Santa）表示得到了塞尔维亚共和国科学、技术发展与创新部（项目编号SRO200125）的财政支持；约瓦娜·舒丘尔·埃莱兹（Jovana ?u?ur Elez）表示得到了塞尔维亚共和国科学、技术发展与创新部（项目编号SRO 200117）的财政支持。如果有其他作者，他们...

致谢

本研究中的HPLC分析结果是在克罗地亚萨格勒布大学的农业学院获得的。所用向日葵种子来自塞尔维亚诺维萨德大学的田间与蔬菜作物研究所。微生物菌株选自该大学农业学院的微生物培养物库。