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  • 符韵林教授团队在真菌诱导白木香结香机制方面取得重要进展

沉香是瑞香科沉香属(Aquilaria)树干木质部细胞受到外界胁迫而产生防御反应后形成具有药用、香薰、工业香料和收藏等高价值的树脂,而野生沉香远不能满足市场需求。因此,人工沉香具有较大的发展前景。我国的沉香树种主要为白木香(Aquilaria sinensis),非生物胁迫法(物理伤害或化学诱导)广泛应用于促进白木香结香,但结香效果非常不理想。生物胁迫中的真菌诱导具有非常大的潜力,而高效真菌菌种是如何作用形成高质高产沉香的机制仍不清晰。

近日,香港内部精准免费资料符韵林教授团队在真菌诱导白木香结香机制方面的研究成果《Structural, defense enzyme activity and chemical composition changes in the xylem ofAquilariasinensisduring fungus induction》(白木香木质部在真菌诱导过程中的结构、防御酶活性和化学成分的变化),发表于农林科学领域期刊Industrial CropsandProducts(中国科学院一区Top,IF=5.9)。我院生态学博士研究生刘天凤、已毕业硕士研究生刘羽心为论文共同第一作者,符韵林教授为通讯作者。该研究得到了国家自然科学基金(32171702)的支持。



本研究采用高效结香真菌侵染白木香幼苗,研究了在此过程中木质部结构、组织化学、防御酶活性以及化学成分的积累和原位分布的变化。研究结果显示,随真菌接种时间的延长,在木质部形成了宏观可见的腐烂层(DL),沉香层(AL)过渡层(TL)和健康层(HL),AL的占比不断增加,其中TL是沉香持续积累的关键层。由HL至DL,木质部内具有生命活动的薄壁细胞活性下降甚至死亡。树木为保持持续的生命活动,淀粉粒和可溶性还原糖等营养物质发生改变。与此同时,防御反应启动,使TL和AL中PAL,CAT,SOD活性以及丙二醛含量均增加。此外,真菌首先存活并聚集于木射线和内含韧皮部薄壁细胞内,为阻止真菌菌丝在木质部的扩散,出现沉香树脂等内含物堵塞纹孔,挤压菌丝以抑制真菌在木质部内继续生长和扩散。因此,射线和内含韧皮部薄壁细胞是沉香积累的主要作用部位。倍半萜和2-(2-苯基乙基)色酮(PECs)作为沉香的特征成分主要在AL和DL中积累,集中分布于细胞壁的细胞角和细胞间层。最后,该研究提出不同层的百分比、PAL和淀粉粒是PECs的驱动因素,CAT是倍半萜的驱动因素。


图一白木香接种真菌后木质部随时间的变化

图二沉香特征成分的形成与影响因素的关系


该研究是基于高效结香真菌能诱导白木香形成高品质沉香基础上而进行的深入探索。在此之前,符韵林教授团队新发现了Gongronellabutleri、Saitozymapodzolica、Cladorrhinumbulbillosum、Humicolagrisea和Tetracladiummarchalianum可作为诱导沉香形成的新菌种,它们侵染白木香诱导的沉香质量能与野生沉香相媲美,此项研究成果《The formation and quality evaluation of agarwood induced by the fungi inAquilaria sinensis》(真菌诱导白木香形成沉香及其质量评价)发表于农林科学领域期刊Industrial Crops and Products(中国科学院1区Top,IF=5.645)。而本研究揭示了沉香形成的作用部位和驱动因素,这为今后揭示优质高产的沉香形成的分子机制奠定基础。



原文链接:https://authors.elsevier.com/a/1i6cn3IipnyFCI

https://doi.org/10.1016/j.indcrop.2021.114129