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马铃薯（Solanum tuberosum L.）是世界第四大栽培作物，其产量因坏死营养型真菌病原菌茄链格孢（Alternaria solani）引起的早疫病而可损失高达40%–50%。在本研究中，我们采用基于气相色谱-质谱联用（GC-MS）的非靶向代谢组学，对印度感病马铃薯品种Kufri Jyoti在接种后四天内（DPI）感染叶片、未感染叶片以及与病斑相关的坏死组织的代谢物组成时序变化、代谢通路调控及判别性生物标志代谢物进行了表征。 代谢物注释共鉴定出58种化合物，包括糖类、有机酸、氨基酸和次生代谢物。多变量分析解析出对照组、感染叶片（1–4 DPI）以及病斑组织（Bs1–Bs3）之间彼此分离且大体不重叠的代谢聚类。研究观察到一种双相代谢响应：早期感染阶段（1–2 DPI）以初级代谢的普遍抑制为特征，而晚期感染阶段（3–4 DPI）则表现出糖酵解、三羧酸循环（TCA循环）、GS/GOGAT途径以及莽草酸途径的显著上调。关键判别性代谢物包括天冬酰胺、氧代脯氨酸、γ-氨基丁酸（GABA）、苯丙氨酸以及芳香族氨基酸。病斑组织表现出独特的代谢指纹特征，早期呈现氨基酸再循环受扰，随后在晚期出现与防御相关代谢物的回升。值得注意的是，与防御相关的酚类物质仅在病斑组织中检测到，而在整叶谱中未见，表明具有空间分辨率的病斑取样能够捕获仅靠整叶分析所无法发现的防御化学特征。所鉴定的生物标志代谢物，尤其是与莽草酸途径和GS/GOGAT途径相关的代谢物，是用于马铃薯早疫病代谢物辅助育种和定向作物保护策略的有前景候选对象。
马铃薯（Solanum tuberosum L.）作为世界第四大栽培作物，其产量因坏死营养型真菌病原菌茄链格孢（Alternaria solani）引起的早疫病而可损失高达40%–50%。在本研究中，我们采用基于气相色谱-质谱联用（GC-MS）的非靶向代谢组学方法，对印度感病性马铃薯品种Kufri Jyoti在接种后4天（DPI）内受感染叶片、未感染叶片及病斑相关坏死组织的代谢物组成时序变化、代谢通路调控以及判别性生物标志代谢物进行了表征分析。
代谢物注释共鉴定出58种化合物，包括糖类、有机酸、氨基酸和次生代谢物。多变量分析解析出对照组、感染叶片（1–4 DPI）和病斑组织（Bs1–Bs3）各自独特且在很大程度上彼此不重叠的代谢聚类。研究观察到一种双相代谢响应：感染早期（1–2 DPI）以初级代谢的普遍抑制为特征，而感染后期（3–4 DPI）则表现出糖酵解、三羧酸循环、GS/GOGAT途径以及莽草酸途径的显著上调。关键判别性代谢物包括天冬酰胺、氧代脯氨酸、GABA、苯丙氨酸和芳香族氨基酸。病斑组织呈现出独特的代谢指纹，其特征为氨基酸再循环在早期即发生紊乱，而后期防御相关代谢物出现回升。值得注意的是，防御相关酚类物质仅在病斑组织中检测到，而在整叶谱图中未见，表明具有空间分辨率的病斑取样能够捕获仅依赖整叶分析所无法发现的防御化学特征。所鉴定的生物标志代谢物，尤其是与莽草酸途径和GS/GOGAT途径相关的代谢物，为马铃薯早疫病的代谢物辅助育种和靶向作物保护策略提供了有前景的候选对象。
📄 原文链接：https://www.biorxiv.org/content/10.64898/2026.08.17.745268v1?rss=1
🏷️ 马铃薯早疫病 链格孢菌 非靶向代谢组学 GC-MS 防御代谢标志物 莽草酸途径