硅酸钠对粉红单端孢（Trichothecium roseum）胞外酶的调控机理

Pathogen secretes extracellular enzyme, produces of toxins and hormone to cause decay during the interaction between fruit and pathogen. Extracellular enzyme secreted by pathogen is the important factor of pathogenicity in most pathogen-host interactions. Trichothecium roseum is a major pathogen of fruit during storage. Our previous study indicated that sodium silicate effectively inhibits T. roseum, however the mechanism remains unknown. In this proposal, T. roseum was chosen as material, multidisciplinary approaches involving postharvest pathology, biochemistry, cell biology and molecular biology will be used to analyze the regulation mechanism of pH, sodium and silicon on mycelia growth, pathogenicity and extracellular enzyme secretion of T. roseum treated with sodium silicate and corresponding pH values. The regulation mechanisms will be analyzed based on cytochemical technology, biochemical assays, RT-PCR and energy-dispersive X-ray microanalysis system fitted to scanning electron microscopy (SEM-EDAX) methods at biochemical, sub-cellular and molecular levels. Expected results of this project will elucidate the gene expression of key extracellular enzyme of T. roseum and provide the new theoretical basis for application of sodium silicate on control postharvest diseases of fruit.

采后病原物与果实互作过程中，病原物通过分泌胞外酶、产生毒素和激素来引起寄主发病。在大多数采后病害的发病过程中，病原物分泌的胞外酶是重要致病因子，粉红单端孢（Trichothecium roseum）是重要的采后病原物，我们的前期研究发现硅酸钠对T. roseum具有良好的抑制效果，但其作用机理尚不明了。本项目结合前期研究基础，以T. roseum为研究对象，通过硅酸钠和对应pH处理，综合采用采后病理学、生物化学、细胞生物学和分子生物学等多学科方法，利用细胞化学定位、生物化学分析、实时荧光定量PCR（RT-PCR）及X-射线能谱扫描（SEM-EDAX）等技术手段，从生化、亚细胞和分子水平上解析硅酸钠处理过程中pH值以及硅和钠含量对T. roseum生长、致病力和胞外酶产生的调控机制。探明参与其调控的关键胞外酶基因，为硅酸钠在果实采后病害控制中的广泛应用提供新的理论依据。

粉红单端孢（Trichothecium roseum）是果蔬主要的采后病原物之一，病原真菌主要通过分泌多种细胞壁降解酶、毒素和病原菌激素，破坏寄主细胞壁，引起寄主发病。项目以T. roseum为对象，研究不同碳源和氮源对其菌丝生长和孢子萌发的影响，同时研究不同浓度硅酸钠及对应pH对T. roseum菌丝生长和孢子萌发影响，并利用扫描电镜和透射电镜对其超微结构进行比较；研究离体条件下硅酸钠对T. roseum产生胞外酶种类和活性的影响；活体条件下硅酸钠对苹果果实细胞壁降解酶活性及基因表达的影响；离体条件下T. roseum产生有机酸含量的测定；采用能谱扫描观察菌体和果皮细胞中硅的积累。. 结果表明，T. roseum生长的最适碳源为葡萄糖，最适氮源为硝酸钠；200mmol/L的硅酸钠及其相应pH值处理对T. roseum菌丝生长和孢子萌发抑制作用最为显著，但硅酸钠的效果要优于对应pH值处理，同时硅酸钠处理还会造成T. roseum菌体超微结构的破坏。T. roseum能够产生多聚半乳糖醛酸酶、果胶甲基半乳糖醛酸酶、多聚半乳糖醛酸转移消除酶、果胶甲基反式消除酶、果胶裂解酶、纤维素酶和β-葡萄糖苷酶，硅酸钠处理明显抑制了粉红单端孢产生胞外酶的活性。采后100mmol/L硅酸钠处理抑制了苹果果实多聚半乳糖醛酸酶、果胶甲基半乳糖醛酸酶、多聚半乳糖醛酸转移消除酶、果胶甲基反式消除酶、果胶裂解酶、纤维素酶和β-葡萄糖苷酶的活性及相关酶基因的表达。离体培养结果表明T. roseum的培养液中pH值随着培养时间而下降，采用HPLC分析证明培养液中产生大量的草酸。能谱扫描结果表明，在硅酸钠处理的菌体和果皮细胞中硅的积累明显高于对照。由此表明，硅酸钠通过抑制菌体本身和果实细胞壁降解酶活性来延缓果实质地的变化，从而提高果实的抗病性，并且其抑菌作用与硅的直接作用密切相关。