Pinus taeda（火炬松）是北美种植最广泛的森林树种（McKeand等人，2021年），也是美国南部主要的商业用树种。这得益于该树种在多种生境条件下通过遗传改良和集约化林业管理所实现的高产性（Schultz，1997年）。美国东南部每年种植的火炬松面积超过140万公顷（Haase等人，2021年；Enebak等人，2022年）。
然而，火炬松容易受到病虫害的侵袭，这些病虫害会对其生理功能和生长产生不利影响。多项研究表明，诸如Grosmannia alacris、Leptographium terebrantis、L. serpens和L. procereum等真菌经常从美国东南部衰弱火炬松的木质根部分离出来，并具有致病性（Eckhardt等人，2004年；Matusick等人，2013年、2016年）。这些真菌由根食性甲虫（如Hylastes salebrosus和Hylastes tenuis）以及象鼻虫（Hylobius pales和Pachylobius picivorus）传播并沉积到木质根部（Barras和Perry，1971年；Klepzig等人，1991年；Eckhardt等人，2004年）。这些真菌会在木质部组织中生长并干扰树液的传导性（Mensah等人，2020年）。
尽管火炬松容易受到昆虫和病原体的侵害，但它具有多种结构防御机制和化学防御系统来抵御这些攻击（Paine等人，1987年；Seybold等人，2006年；Mets?muuronen和Sirén，2019年；Turner等人，2019年）。这些防御机制既包括机械性的也包括化学性的，它们共同作用以抵御入侵的昆虫和病原体（Nebeker等人，1992年；Ruel等人，1998年；Franceschi等人，2005年）。从机械角度来看，树皮是最主要的防御屏障，松科植物通过细胞内积累草酸钙（C?H?CaO?）来增强这一屏障。嵌入韧皮部的草酸钙晶体为树皮提供了额外的支撑（Hudgins等人，2003年；Franceschi和Nakata，2005年）。虽然草酸钙晶体对病原体的传播没有直接影响，但它们能阻止蛀皮昆虫进入树木（Hudgins等人，2003年）。根据Runyon等人（2022年）的研究，先天性防御是在病原体入侵前就已存在的基线防御机制，而诱导性防御则是在受到攻击或压力后激活的。当机械防御屏障被突破时，防御性化学物质会被激活。诱导产生的次生代谢物的数量和质量会受到影响宿主生理和生化过程所受压力的影响（Burke和Carroll，2016年；Yang等人，2018年）。病原体入侵后这些代谢物浓度的变化可能反映了宿主对疾病的易感性。
对于松树而言，已知具有抗菌特性的次生代谢物（如萜烯、酚类化合物和生物碱）的合成可能受到病原体入侵的刺激（Franceschi等人，2005年）。这些化合物能够对入侵的昆虫、病原体及其复合体产生防御作用（Lewinsohn等人，1991年；Lieutier，1993年）。在次生代谢物中，源自萜烯的油树脂是松树的主要防御物质，它们在树脂导管中合成并储存（Ruel等人，1998年；Turner等人，2019年）。当树脂细胞受损时，油树脂会被释放出来，从而阻止入侵者的进一步蔓延或杀死入侵者（Franceschi等人，2005年）。最终，随着油树脂中的挥发性成分蒸发，伤口会被封闭，留下粘性的非挥发性结晶成分。
油树脂是由单萜、二萜和倍半萜组成的复杂混合物（Keeling和Bohlmann，2006年），研究表明单萜能够抑制真菌的生长和繁殖。例如，Raffa和Smalley（1995年）发现成熟的Pinus resinosa和Pinus banksiana在接种与树皮甲虫相关的真菌Ophiostoma ips、O. nigrocarpa和L. terebrantis后，其单萜浓度增加，从而抑制了真菌的生长。同样，Klepzig等人（1995年）证明了25年的Pinus resinosa树在接种L. terebrantis后会在韧皮部形成树脂病变。
酚类化合物是研究最广泛的植物次生代谢物之一，具有多种生物学功能（Beckman，2000年）。这些化合物具有抗菌和抗氧化作用，有助于植物抵御病原体感染并保护植物组织免受有毒活性氧的伤害（Maddox等人，2010年；Daayf等人，2012年；Kumar等人，2020年）。酚类化合物由叶绿体和质体合成，并储存在液泡中，其释放通常由伤口或病原体/昆虫的侵害触发（Wink，1997年）。
在众多的植物酚类化合物中，芪类、黄酮类和羟基肉桂酸具有抗真菌作用（Viiri等人，2001年；Witzell和Martín，2008年）。在针叶树中，芪类和黄酮类已被广泛研究（Lieutier等人，1996年；Bois和Lieutier，1997年；Hammerbacher等人，2013年）。例如，在Pinus sylvestris中，研究发现芪类化合物（如pinosylvin和pinosylvin单甲醚）以及黄酮类化合物（如儿茶素）会在Ophiostoma brunneo-ciliatum的感染区域积累，从而抑制病原体的传播（Lieutier等人，1996年；Bois和Lieutier，1997年）。
本研究旨在评估人工接种由树皮甲虫传播的真菌Leptographium terebrantis后，火炬松人工林中防御性化学物质的诱导情况。具体而言，我们使用三种不同的病原体接种密度，评估了成熟火炬松树干中油树脂和顶端枝条中可溶性酚类化合物的诱导情况。我们提出了一个假设：较高的病原体接种密度会促进接种树木中油树脂和酚类化合物的显著产生。此外，我们还进行了体外实验，研究儿茶酚对Pinus属病原体Leptographium terebrantis、L. procereum和Grosmannia alacris径向生长的影响（Matusick等人，2013年、2016年）。我们进一步假设，在含有儿茶酚的培养基MEA中，这些病原体的径向生长会受到抑制。选择儿茶酚作为测试化合物是因为它已在多种落叶树和针叶树的叶片和针叶层中被分离出来（Topal等人，2006年）。研究表明，儿茶酚对Colletotrichum circinans（Farkas和Kiraaly，1962年）、Fusarium oxysporum（Koca?al??kan等人，2006年）和Penicillium italicum（Koca?al??kan等人，2006年）具有抗真菌作用。此外，儿茶酚还对Pseudomonas putida、Pseudomonas pyocyanea和Corynebacterium xerosis等细菌具有抗菌作用（Koca?al??kan等人，2006年）。
