柑橘生防菌34-9活性代谢物-苯乙醇抑制青霉发生的作用机制

我国柑橘青、绿霉等采后病害造成损失严重，尽管国内外学者在柑橘贮藏保鲜方面作了大量的工作，但因化学药剂的残留量，病原菌的抗药性以及对人体健康危害等原因，难以满足柑橘生产发展的需求。本课题拟以柑橘采后生防菌柠檬形克勒克酵母（34-9）活性代谢产物-苯乙醇为材料，研究该物质抑制柑橘青霉菌发生的作用机制以及对柑橘果实抗性方面的影响。通过纸片法、稀释法、果实抗逆性试验及基因芯片杂交等技术和抗性酶、激素等生理、生化指标的测定，研究苯乙醇诱导柑橘果实的抗性及其相关基因的响应；利用透射电子显微镜（TEM）、柑橘青霉数字基因表达谱升级版测序和生物信息学等技术阐明苯乙醇抑制柑橘青霉菌发生的分子机理；探索苯乙醇抑制柑橘青霉菌主要作用的亚细胞器及其代谢途径；明确它对于柑橘果实抗性相关基因的影响；拓宽柑橘果品采后防腐保鲜的研究领域，为开发一种安全有效的、低毒或无毒的柑橘采后病害防腐保鲜剂奠定理论基础。

目前我国柑橘采后青、绿霉等病害造成腐烂严重，尽管国内外学者在柑橘贮藏保鲜方面作了大量的工作，但因化学药剂的残留量，病原菌的抗药性以及对人体健康的关注等原因，难以满足柑橘生产发展的需求。本项目以苯乙醇（PEA）为材料，利用纸片法、稀释法，TEM电子显微镜，基因芯片杂交、青霉数字基因表达谱升级版测序等技术研究PEA抑制柑橘青霉的作用机理，以及对柑橘贮藏保鲜的影响。结果表明：“In vitro”，PEA稀释750倍 (0.13 %) 即可很好的抑制柑橘青、绿霉在PDB中生长；“In vivo”， PEA可以明显改善纽荷尔脐橙 (Citrus sinensis Osbeck cv. Newhall) 贮藏性能，防腐效果与咪酰胺 (PCZ) 相当且对果实的维生素C、可溶性固形物和可滴定酸等品质没有影响。数字表达谱升级版测序对所有 |log2Ratio|≥1的1933和1909条差异表达基因进行分析，揭示PEA抗菌机理涉及如下几点：（1）抑制病菌青霉DNA复制与修复；（2）抑制RNA转率与翻译；（3）抑制氨基酸、氨基酸-tRNA等合成；（4）抑制细胞周期循环；（5）促进蛋白和酶类代谢与降解；（6）诱导过氧化氢酶体和吞噬小体的形成，最终促使细胞程序性死亡。PEA在早期可以明显诱导H2O2大量产生，随后柑橘果皮SOD、POD、CAT、β-1, 3-葡聚糖酶和几丁质酶等抗性酶活性也明显上升。柑橘基因芯片 (Genechip) 的结果表明：（1）PEA刺激柑橘果皮产生抗性；（2）PEA通过快速诱导柑橘SOD酶活性的提高及H2O2的大量产生，H2O2再作为初级信号分子诱导JA/ET介导的信号防卫途径，最终刺激柑橘PR蛋白、木质素等抗性相关的代谢途径及果实蜡质等基因表达，从而抑制青、绿霉侵染。本项目拓宽了柑橘果品采后防腐保鲜的研究领域，为开发一种新型的的、安全有效的柑橘采后病害防腐保鲜剂奠定基础。