采后苹果褐腐病生防菌Z0-J高效定殖果面的物质基础与分子机制

基本信息
批准号:31801791
项目类别:青年科学基金项目
资助金额:23.00
负责人:李正鹏
学科分类:
依托单位:淮阴师范学院
批准年份:2018
结题年份:2021
起止时间:2019-01-01 - 2021-12-31
项目状态: 已结题
项目参与者:宋虎卫,谷益安,张静薇,孙丰婷
关键词:
定殖假单胞杆菌采后病害趋化性苹果褐腐病
结项摘要

Decay in fruits and vegetables, caused by post-harvest diseases, results in a serious enormous loss and has become a global problem. More and more beneficial microorganisms are considered as potential biological agent, but only a few have been applied because of the unclear colonization-limiting factors and mechanism. In previous research work, an endophytic Pseudomonas sp. Z0-J stably colonized on apple peels, which has a significant effect on postharvest brown rot control and contains the chemotaxis key gene cheA, was obtained. The project will focus on limiting factors and molecular mechanisms of biocontrol agent Z0-J colonization on apple surface to conduct the following researches:1) to find out the relationship between the colonization dynamic characteristics of Z0-J and its antiseptic effect; 2) to determine the effect of apple epidermis components, especially chemoattractants, on the effective colonization of Z0-J using HPLC combined with electron microscopy; 3) to reveal the association between colonization-related gene function and Z0-J effective colonization based on RNA-Seq technology, bioinformatics and gene knockout methods. The results will provide basis for the improvement of engineering bacteria, development of biological control agent and scientific application of biocontrol agent Z0-J, as well as provide examples and foundations for in-depth understanding of the colonization mechanism of biocontrol bacteria.

采后病害引致果蔬腐烂变质造成的巨大损耗己成为全球性问题,越来越多有益微生物成为潜在生防因子,但仅极少数得以应用,究其原因是生防菌的定殖影响因子及分子机制不清。本项目组前期获得一株稳定定殖于苹果果皮,对采后褐腐病防效显著且含有趋化性关键基因 cheA 的内生假单胞菌 Z0-J。锁定上述科学问题,本项目采用宏观与微观相结合、多学科交叉的方式,拟从微生态学、生理学和分子生物学三个方面开展以下研究:1)弄清生防假单胞 Z0-J 的定殖动态特征与其防腐效果的关系;2)利用液相色谱结合电镜技术探明苹果表皮物质成分,尤其是趋化诱导物对Z0-J 有效定殖的影响;3)利用 RNA-Seq 技术和生物信息学方法,结合基因敲除手段揭示定殖相关基因功能与Z0-J 有效定殖采后苹果的关联性。研究结果将为生防菌Z0-J的工程菌改良、制剂开发与科学合理施用提供依据,也对深入认识采后果蔬生防菌的定殖机制提供范例和基础。

项目摘要

采后病害引致果蔬腐烂变质造成的巨大损耗己成为全球性问题,越来越多有益微生物成为潜在生防因子,但仅极少数得以应用,究其原因是生防菌的定殖影响因子及分子机制不清。本项目组前期获得一株稳定定殖于苹果果皮,对采后褐腐病防效显著且含有趋化性关键基因 cheA 的内生假单胞菌 Z0-J。锁定上述科学问题,本项目采用宏观与微观相结合、多学科交叉的方式,从微生态学、生理学和分子生物学三个方面开展研究,探明生防菌 Z0-J 成功定殖的生理生化基础及分子机制,为果蔬采后病害的生物防治提供科学依据和理论指导。取得的研究成果如下:.(1)明确了采后富士苹果(Malus domestica Borkh cv. Red Fuji)进行针刺接种,在菌体发酵液原液浓度条件下防腐保鲜效果达到85.2%(9 d),处理10 d 后,生防Z0-J菌株仍能稳定定殖于果实表面,表明生防假单胞Z0-J 在苹果表皮的有效定殖与生防效果直接相关;.(2)探明了不同苹果组分都对 Z0-J 定殖量均产生显著促进作用,尤其是葡萄糖对 Z0-J 定殖量的增加最为显著。苹果表皮检测出17种氨基酸,9种有机酸,趋化性试验结果表明上述氨基酸和有机酸对菌株Z0-J菌体定殖量有不同程度影响;.(3)在上述结果基础上,利用原位试验进一步证明葡萄糖、天冬氨酸和苹果酸等物质对生防菌具有显著的趋化诱导作用;.(3)转录组分析结果表明具有COG分类的差异表达基因总数为676个,其中受到趋化物质诱导后菌株Z0-J定殖过程中与运动能力,DNA复制、重组与修复等相关生理过程的差异基因明显上调表达。基因敲除结果显示,趋化性相关基因cheA直接参与生防菌株的高效定殖,并影响生防保鲜效果。

项目成果
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数据更新时间:2023-05-31

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