《Food Production, Processing and Nutrition》：Metabolomics profiling reveals p-aminobenzoic acid enhances resistance to Fusarium head blight in wheat
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为解决小麦赤霉病（FHB）危害及防治难题，研究人员以连麦 12 等品种为材料开展代谢组学研究。结果发现连麦 12 经 FHB 侵染后多种代谢物变化，且对氨基苯甲酸（PABA）可抑制病菌生长，降低发病率。该研究为防治 FHB 提供新思路和潜在生物防治剂。
小麦作为全球重要的粮食作物，其产量和品质直接关系到粮食安全与人们的生活。然而，赤霉病（Fusarium head blight，FHB）却如同一颗毒瘤，严重威胁着小麦的生产。FHB 主要由镰刀菌属的多种真菌引起，不仅会导致小麦产量大幅下降，还会使麦粒中积累真菌毒素，如脱氧雪腐镰刀菌烯醇（deoxynivalenol）和雪腐镰刀菌烯醇（nivalenol）等，这些毒素对人和动物的健康构成了严重威胁。在全球气候变暖和种植系统改变的背景下，FHB 的发生范围不断扩大，在中国，长江中下游地区一直是 FHB 的高发区域，近年来，黄淮麦区也频繁受到 FHB 的侵袭，给农业生产带来了巨大损失。
目前，化学杀菌剂是防治 FHB 的常用手段，但长期大量使用化学杀菌剂不仅会破坏生态环境，还会促使真菌产生抗药性。因此，寻找新型、有效且低风险的防治方法迫在眉睫。研究小麦对 FHB 的抗性机制，对于挖掘更多的遗传资源，培育抗性品种，以及开发新型生物防治剂具有重要意义。
连云港市农业科学院的研究人员开展了一项针对小麦赤霉病的研究。研究以多年来在黄淮麦区表现出赤霉病抗性的商业小麦品种连麦 12（Lianmai12）为主要材料，通过对其进行禾谷镰刀菌（Fusarium graminearum）接种和模拟接种，利用超高效液相色谱 - 串联质谱（Ultra-performance liquid chromatography-tandem mass spectrometry，UPLC-MS/MS）技术分析代谢物变化，并对 PABA 的抗 FHB 活性进行探究。研究结果发表在《Food Production, Processing and Nutrition》上。
研究人员用到的主要关键技术方法包括：利用 UPLC-MS/MS 技术对连麦 12 接种病菌后的小穗进行代谢物提取和分析；通过化学敏感性试验检测 PABA 对镰刀菌的抑制作用；进行外源 PABA 处理试验，观察其对感染赤霉病小麦小穗发病率的影响；运用主成分分析（Principal component analysis，PCA）、正交偏最小二乘法判别分析（Orthogonal partial least squares discriminant analysis，OPLS-DA）等统计方法筛选差异积累代谢物（Differentially accumulated metabolites，DAMs）并分析相关代谢通路。
研究结果如下：
- 小麦品种连麦 12 表现出 FHB 抗性：接种禾谷镰刀菌 21 天后，连麦 12 的病穗率显著低于其他测试品种，且其穗轴保持绿色，受病害影响较小，表明连麦 12 在黄淮麦区对 FHB 具有较好的抗性。
- 代谢对病原体感染的响应：研究共鉴定出 1001 种代谢物，PCA 和 OPLS-DA 分析显示，对照组和接种组之间代谢物存在显著差异。通过筛选得到 109 种 DAMs，主要包括生物碱、黄酮类、酚酸、脂质和有机酸等。
- KEGG 通路富集：差异代谢物映射到 KEGG 数据库后发现，苯丙烷生物合成和黄酮类生物合成通路中富集的 DAMs 数量最多，植物激素信号转导通路在感染后也显著富集，这些通路中的代谢物可能与连麦 12 对 FHB 的防御反应机制相关。
- PABA 对小麦的抗 FHB 活性：体外试验表明，PABA 能显著抑制镰刀菌菌丝生长和分生孢子产生，且其浓度与菌丝生长抑制率呈正相关。田间试验发现，在小麦扬花期早期喷施 PABA 可显著降低病穗率，表明 PABA 对小麦 FHB 具有保护作用。
研究结论和讨论部分指出，该研究揭示了植物激素信号转导通路和苯丙烷生物合成通路在小麦抗 FHB 过程中的关键作用。首次证明了 PABA 对小麦 FHB 的抗真菌活性和保护作用，为开发基于 PABA 的生物防治剂提供了理论依据。不过，虽然 PABA 及其衍生物在医药行业广泛应用且一般被认为无毒，但仍需进一步研究其环境安全性。未来，研究人员将深入探究 PABA 抗 FHB 的机制，挖掘其在农业领域作为生物防治剂的潜力，致力于开发高效、安全、环保的新型生物农药，为保障小麦安全生产、维护粮食安全和公众健康贡献力量。
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