Роль теобромина и кофеина в устойчивости к Phytophthora spp. у Theobroma cacao.
Role of theobromine and caffeine in resistance to Phytophthora spp. in Theobroma cacao.
Knollenberg BJ, Maximova SN, Guiltinan MJ
Аннотация (перевод)
Метилксантины, такие как теобромин и кофеин, представляют собой алкалоиды, вырабатываемые многими широко потребляемыми видами растений, включая чай, кофе, йерба мате и шоколад. Хотя люди ценят эти соединения за их стимулирующие свойства, считается, что растения производят их преимущественно в целях защиты. Какао (Theobroma cacao; шоколадное дерево), источник пищевого какао и шоколадных продуктов, является важной сельскохозяйственной культурой в тропиках, которая несет значительные потери урожая из-за болезней. В данной работе мы сообщаем, что толерантный к болезням генотип какао преимущественно накапливает кофеин в тканях молодых листьев, тогда как восприимчивый к болезням генотип накапливает в основном теобромин. Мы также показываем, что кофеин более токсичен, чем теобромин, для трех патогенных оомицетов рода Phytophthora (P. palmivora, P. megakarya, P. tropicalis), которые поражают какао и вызывают заболевание, известное как черная гниль стручков. Мы предполагаем, что сдвиг от накопления теобромина к накоплению кофеина выгоден с точки зрения устойчивости к болезням, и обсуждаем потенциальное использование кофеина в качестве химического маркера для селекции какао. Мы также обсуждаем роль метилксантинов в контексте многофакторной, олигогенной и количественной устойчивости какао к Phytophthora spp. Был проведен филогенетический анализ и анализ экспрессии генов для идентификации генов-кандидатов биосинтеза метилксантинов для последующей характеристики.
Оригинальная аннотация
Methylxanthines, such as theobromine and caffeine, are alkaloids produced in a variety of widely consumed plant species including tea, coffee, yerba mate, and chocolate. While these compounds are favored by humans for their stimulating properties, plants are thought to produce them primarily for defense purposes. Cacao (Theobroma cacao; the chocolate tree), the source of edible cocoa and chocolate products, is an important crop in the tropics that suffers considerable yield losses due to diseases. Here, we report that a disease-tolerant cacao genotype predominantly accumulates caffeine in young leaf tissue, while a disease-susceptible genotype favors theobromine. We also show that caffeine is more toxic than theobromine to three oomycete pathogens in the genus Phytophthora (P. palmivora, P. megakarya, P. tropicalis) that infect cacao and cause the disease known as black pod rot. We hypothesize that a shift from theobromine to caffeine accumulation is beneficial in terms of disease resistance and discuss the potential use of caffeine as a chemical marker for cacao breeding. We also discuss the role of methylxanthines in the context of cacao's multi-factor, oligogenic, and quantitative resistance to Phytophthora spp. Phylogenetic and gene expression analyses were done to identify candidate methylxanthine biosynthetic genes for future characterization.
Идентификаторы
Canonical: https://research.holos.house/w/8e6a95e5-3050-428e-a14a-fac13fb01b9d
DOI: 10.1038/s41598-026-59311-2