兰州百合生长和鳞茎营养品质受病毒影响研究获新进展
发表日期:2024-07-22来源：
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兰州百合（Lilium davidii var. unicolor）是多年生草本作物，栽培历史悠久，是世界上唯一的甜百合。兰州百合药食同源，然而在生长过程中易受细菌、真菌和病毒感染，导致产量和质量下降。研究发现，兰州百合病毒病主要是由百合无症病毒 (lily symptomless virus，LSV；Carlavirus，Betaflexiviridae) 和黄瓜花叶病毒 (cucumber mosaic virus，CMV；Cucumovirus，Bromoviridae) 引起，其中复合感染率高达 41.9%。然而对 LSV 和 CMV 感染（特别是两者复合感染）如何操纵宿主代谢过程研究尚不足，其中病毒对百合营养和药用品质的影响需要进一步探明。
中国科学院西北生态环境资源研究院百合研究团队选取兰州生态农业试验研究站百合观测样地，对连续生长4年的兰州百合进行取样，分析了病毒感染对百合生长、营养参数、初级和次级代谢产物积累和鳞茎代谢途径及网络的影响。
研究发现LSV和CMV复合感染对生长和营养的影响比LSV或CMV单一感染更大。与健康植株相比，复合感染植株的高度、茎粗和单株产量分别显著降低了19.9%、16.9%和61.7%，同时总酚和总黄酮含量增加了20.3%和34.8%（图 1）。复合感染和 LSV 感染有助于增加百合鳞茎的药用成分含量，而 CMV 感染可能不利于这些药用成分在百合鳞茎中的积累。
代谢组学分析表明，复合感染影响酪氨酸代谢，同时增加黄酮、糖苷等的积累；LSV 影响碳水化合物代谢，增加类固醇、萜类化合物等的积累；CMV 影响脂肪酸和色氨酸代谢，导致不饱和脂肪酸、生物碱和其他代谢物水平改变。复合感染和LSV感染均可诱导药用活性成分的积累，但在生防剂研发方面，LSV可能具有更大的潜力。此外，功能代谢物与生长和营养参数等经济性状显著相关，通过多元线性回归得到验证。
研究表明，LSV和CMV复合感染显著影响了百合的生长和营养，增强了宿主黄酮、糖苷等抗氧化物质积累。这项研究加强了对LSV和CMV感染影响百合代谢过程和品质的认识，为培育优质高产抗病毒百合新品种提供了科学依据。
研究成果以Metabolomics strategy reveals the effects of lily symptomless virus and cucumber mosaic virus on growth and nutrition quality traits of Lanzhou lily (Lilium davidii var. unicolor)为题发表在Industrial Crops & Products上，西北研究院博士研究生苏学思为论文第一作者，张玉宝正高级工程师为通讯作者。该研究得到了国家自然科学基金和中国科学院区域发展青年学者等项目的共同资助。
论文链接：https://doi.org/10.1016/j.indcrop.2024.119158
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