苹果树腐烂病(Valsa canker of apple)为苹果毁灭性病害，素有“苹果树癌症”之称。本实验室前期研究发现树体缺钾是苹果树发生腐烂病的主要原因。本研究拟在此基础上，开展钾元素增强苹果树体抗病机理研究。主要通过对不同钾水平的苹果愈伤组织茉莉酸甲酯(MEJA)含量的检测、钾元素对体内MEJA含量的影响、MEJA处理对相关病程相关蛋白基因表达水平和对抗性相关次生代谢产物表达的影响等进行研究，探究茉莉酸甲酯(MEJA)含量与树体钾水平及腐烂病发生关系，以明确高钾抗苹果树腐烂病的原因，为全面解析钾增强苹果树体抗病机理研究提供依据。取得如下研究结果：
　　1．测定高中低钾含量苹果愈伤组织中茉莉酸合成基因LOX表达情况，结果显示高钾中LOX表达上调；使用酶联免疫检测法测定不同钾愈伤组织中MEJA含量，结果显示低钾中MEJA含量为36.78pmol/L，中钾56.85pmol/L，高钾68.47pmol/L。利用不同含量钾处理烟草，MEJA的含量分别为：低钾40.46pmol/L、中钾44.09pmol/L、高钾50.01pmol/L。不同含量钾处理拟南芥，MEJA的含量分别为：低钾36.24pmol/L、中钾42.43pmol/L、高钾58.09pmol/L。说明钾元素可以影响MEJA含量，高钾可以显著促进植物中MEJA的积累。利用外源MEJA处理后苹果叶片接种结果显示，MEJA处理病斑大小与对照组相比减少了82%；MEJA处理离体苹果枝条接种结果显示，病斑大小与对照组相比减少了39%。表明MEJA处理可增强苹果叶片和枝条对苹果腐烂菌的抗性。
　　2．利用MEJA处理苹果叶片，测定茉莉酸信号转导通路转录因子及病程相关蛋白蛋白的表达，结果显示关键转录因子MYC2表达量显著提高，与对照组相比上升达13倍；苹果病程相关蛋白MdPR2、MdPR4、MdPR8基因表达分别上调1.73倍、4.42倍、3.76倍。在异源植物烟草中过表达MdPR2和MdPR4，显著增强了烟草对灰霉菌的抗性。这些结果显示MEJA处理激活了茉莉酸信号转导通路，从而激活了下游病程相关蛋白表达、增强了寄主抗性，说明MEJA可能在苹果抗腐烂病中发挥重要作用。
　　3．用MEJA外源处理烟草，利用代谢组分析其次生代谢产物的变化，共鉴定出485种代谢物，其中225种存在差异。差异代谢物主要集中在苯丙烷及其衍生物(类黄酮)的生物合成等过程。其中显著上调代谢物61种，显著下调代谢物164种。上调代谢物中包含多种与植物抗病性相关的次生代谢产物，如与木质素合成有关的咖啡酰辅酶A和4-香豆醇，还具有多种抗微生物活性的次生代谢产物，如芥子油苷、土木香内酯、辣椒素、槲皮素、柚皮苷等。通过体外试验显示槲皮素、辣椒素、柚皮苷、土木香内酯四种代谢物对苹果腐烂菌具有显著抑制生长作用。这些结果表明，MEJA可以促进抗病相关次生代谢产物合成。MEJA诱导的次生代谢产物在抗腐烂病中可能也发挥一定的作用。
　　本研究表明，钾可以提高植物茉莉酸甲酯的含量，茉莉酸甲酯通过促进病程相关蛋白表达及抗性相关次生代谢产物的合成提高对腐烂病的抗性。推测茉莉酸甲酯可能是钾提高树体抗苹果树腐烂病的重要机制。另外，外源施用茉莉酸甲酯具有潜在防治腐烂病的应用价值。