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解码麦类作物抗病“密码”：BTH诱导转录调控机制探秘

引言：麦类作物病害与BTH的抗病潜能

麦类作物作为全球重要的粮食来源，在保障粮食安全方面发挥着举足轻重的作用。然而，各类病害的频繁侵袭严重威胁着麦类作物的产量与质量。小麦条锈病便是其中极具破坏力的一种，其病原菌为条形柄锈菌小麦专化型（Pucciniastriiformisf.sp.tritici）。在2002年，我国小麦条锈病大面积爆发，发病面积高达667万公顷，致使小麦减产约60亿公斤，给农业生产带来了巨大损失。小麦白粉病同样不容小觑，其病原菌为禾本科布氏白粉菌小麦专化型（Blumeriagraminisf.sp.tritici），在我国各主要麦区均有分布，流行频率高，一旦爆发，严重影响小麦的光合作用和物质积累，导致麦粒干瘪，产量大幅下降。小麦赤霉病则是由禾谷镰刀菌（Fusariumgraminearum）等多种镰刀菌引起，在世界湿润和半湿润地区广泛分布。在我国淮河以南以及长江中下游麦区发病尤为严重，不仅造成小麦产量损失10%-30%，严重时可达80%-90%甚至绝收，而且感病籽粒中产生的脱氧雪腐镰菌醇和玉米赤霉烯酮等真菌毒素，还会对人畜健康构成威胁，引发发热、呕吐、腹泻等中毒反应。

传统的防治方法，如选育抗病品种，虽然是一种较为理想的策略，但抗病基因的挖掘和利用面临诸多挑战，许多抗病基因易因病原菌的变异而丧失抗性，且抗病品种的选育周期长、成本高。使用杀菌剂虽能在一定程度上控制病害，但长期大量使用不仅导致病原菌抗药性增强，还引发了环境污染和农药残留等一系列问题。因此，探寻一种绿色、高效、可持续的病害防治途径迫在眉睫。

苯并噻二唑（BTH）作为一种新型的植物诱导抗病剂，其化学名称为2,1,3-苯并噻二唑-7-硫代羧酸甲酯，具有与植物内源信号分子水杨酸相似的结构。研究表明，BTH能够激活植物自身的防御机制，诱导植物产生系统获得抗性（SAR），从而有效抵御多种病原菌的侵染。在小麦条锈病的防治中，BTH处理后的小麦抗锈性显著提高，病情指数降低，防治效果可达90%左右。在小麦白粉病的研究中，浓度大于0.2mmol/L的BTH处理能显著诱导小麦幼苗产生对白粉病的抗性，且抗性持久期在7d以上。然而，BTH诱导麦类作物抗病的具体转录调控机制尚未完全明晰，深入探究这一机制，对于充分发挥BTH的抗病作用，优化病害防治策略，提高麦类作物的产量和品质具有重要的理论与实践意义。

一、BTH与麦类作物抗病的基础认知

（一）BTH的特性与作用

BTH，化学名称为2,1,3-苯并噻二唑-7-硫代羧酸甲酯，是一种白色结晶性粉末，其分子结构中包含苯环、噻二唑环以及硫代羧酸甲酯基团，这种独特的结构赋予了BTH在植物抗病领域的重要作用。从理化性质来看，BTH难溶于水，易溶于甲醇、乙醇、丙酮等有机溶剂，在酸性和中性条件下较为稳定，但在碱性条件下可能会发生水解反应。

在植物抗病过程中，BTH主要通过激活植物的系统获得抗性（SAR）来发挥作用。当BTH施用于植物后，它能够模拟植物内源信号分子水杨酸（SA）的功能，与植物细胞内的受体蛋白结合，启动一系列复杂的信号传导途径。研究表明，BTH处理后的植物会诱导病程相关蛋白（PR蛋白）基因的表达，促使PR蛋白的合成与积累，这些蛋白具有抗菌活性，能够直接参与对病原菌的防御。BTH还能诱导植物产生植保素，植保素是一类具有抗菌活性的低分子量次生代谢产物，能够抑制病原菌的生长和繁殖，增强植物的抗病能力。

（二）麦类作物常见病害与抗病研究意义

麦类作物在生长过程中面临着多种病害的威胁，严重影响其产量和质量。除了前文提及的小麦条锈病、白粉病和赤霉病外，大麦条纹病也是一种常见病害，其病原菌为大麦条纹病菌（Pyrenophoragraminea），主要通过种子带菌传播。发病初期，叶片上出现淡黄色斑点，随后斑点沿叶脉纵向扩展，形成条纹状病斑，严重时病叶枯黄，影响光合作用和养分运输，导致大麦减产10%-30%。燕麦冠锈病由冠柄锈菌（Pucciniacoronata）引起，在燕麦的叶片、叶鞘和茎秆上均可发病，病部产生橙黄色至红褐色的夏孢子堆，严重时病斑密布，叶片早衰，影响燕麦的灌浆和结实，造成产量损失20%-40%。

开展麦类作物抗病研究具有至关重要的意义。从粮食安全角度来看，麦类作物作为全球重要的粮食作物，其产量和质量直接关系到人类的食物供应。据统计，全球每年因麦类作物病害导致的粮食损失高达数亿吨，严重威胁着粮食安全。通过抗病研究，培育抗病品种，采用有效的病害防治措施，能够减少病害损失，保障粮食产量的稳定增长，满足不断增长的人口对粮食的需求