光对病原真菌采后致病性的调节机理研究

在果蔬采后贮运与销售过程中，病原真菌是导致果蔬腐烂的主要原因之一，控制环境因素是减少病害损失的重要途径。光照是重要的环境因子，光可参与调节真菌自身的生长、代谢、繁殖等各种生命活动，但是光对病原真菌致病性的调节作用尚不清楚。申请者发现光照可显著促进采后病害的发生，但不同光质却对采后病害有不同的调节作用，其中绿色光质可显著抑制和调控病原真菌的致病性。本申请以果蔬采后这一特定的生理阶段为切入点，以侵染多种果蔬的灰霉菌（Botrytis cinerea）为研究对象，通过比较基因组学和分子遗传学等手段，结合植物病理学研究方法，应用新型节能LED光源定量调控光因子参数，研究灰霉菌对光信号的感受机制以及光因子对灰霉菌生长发育及致病过程的调节机理，揭示果蔬与病原菌互作体系中光对抗病和致病的调节机理，为果蔬采后体系合理使用光源，提升果蔬的货架品质和食用安全提供科学依据和新思路。

在果蔬采后贮运与销售过程中，病原真菌是导致果蔬腐烂的主要原因之一，控制环境因素是减少病害损失的重要途径。光照是重要的环境因子，光可参与调节真菌自身的生长、代谢、繁殖等各种生命活动，但是光对病原真菌致病性的调节作用尚不清楚，尤其是光信号对果实采后病害的防治作用的更有待解析。本研究以侵染多种果蔬的重要采后病原真菌灰霉菌（Botrytis cinerea）为研究对象，在探究不同光照条件对灰霉菌生长发育和致病性影响的基础上，进一步通过分子遗传学等手段并结合植物病理学研究方法分析了灰霉菌中光受体蛋白编码基因对其致病性的调节功能。研究结果表明，不同光质对灰霉菌的生长发育的影响表现为，绿光（荧光光源）能够抑制灰霉菌的发育和致病性，且绿光和蓝光对灰霉菌菌丝亚细胞结构线粒体的形态有显著的影响。蓝光（LED光源）能显著抑制灰霉菌分生孢子的产生，并促进灰霉菌自身乙烯的合成。研究发现，在灰霉菌与非跃变型葡萄和草莓果实互作过程中，病原乙烯的释放与其病害发展程度相关，通过检测光暗条件下病原乙烯的释放来预测病害的发生。不同光质（LED光源）还可以影响灰霉菌次生代谢物质黑色素的合成，其中红光显著促进灰霉菌黑色素的形成，而蓝光显著抑制灰霉菌黑色素的形成。通过真菌基因同源重组获得基因突变体等的分子遗传学方法分析灰霉菌中红光和蓝光受体蛋白编码基因的功能，发现灰霉菌红光受体基因Bcphy3、蓝光受体基因Bcwc1和Bccry都能显著影响灰霉菌的生长发育，且对其致病性都是必需的，而Bcphy2却对其致病性有负调节作用。深入比较发现，红光受体基因Bcphy2缺失导致黑色素合成和分生孢子形成受阻，致病性增强，而蓝光受体基因Bcwc1缺失则导致黑色素和分生孢子都大量产生，致病性却减弱，说明黑色素的生物合成是光信号对灰霉菌生长发育和致病性调控的一个关键点，且红/蓝光信号可能存在一定的相互拮抗作用，值得继续深入探究。综上所述，本项目明确了光信号能够通过各种光受体，显著调节灰霉菌多种代谢产物的形成，如乙烯及黑色素合成，并解释了光信号调节灰霉菌生长发育和致病性的分子机理，在果蔬采后病害控制领域研究中具有重要的理论和实践意义。