粉红单端孢（Trichothecium roseum）过氧化氢代谢及其对果实致病性调控机理的研究

Accumulation of hydrogen peroxide (H2O2) is one of the earliest responses in the interaction between pathogen and hosts. Intriguingly, pathogen may generate H2O2 itself in infection process that contribute to the pathogenicity of the pathogen. However, the accumulation of H2O2 that produced by pathogen and pathogenic mechanism involved in fruit-pathogen interaction remains unknown. Our previous studies also observed the capability of H2O2 accumulation by pathogen in interaction system, but the potential physiological role has not been studied in depth. Trichothecium roseum is an important postharvest pathogen of fruit and vegetables. To determine the metabolic regulation of H2O2 on T. roseum and its potential pathogenic mechanism on fruits, this project will study the inhibitory effects of biochemical inhibitor of H2O2 on growth of T. roseum in muskmelon or apple using microscopic observation, real time PCR (RT-PCR) or the techniques of gene knock-out. Expected results of the project will elucidate the production, localization and pathogenic mechanism of H2O2 produced by pathogen and provide theoretical basis for controlling postharvest decay of fruit and vegetables.

H2O2的积累是病原物与寄主互作的早期事件，其中部分H2O2来源于病原物，并与其致病力有关，但在病原物与果实互作中菌源H2O2的代谢及其在互作中的作用机理尚不明了。我们前期的研究观察到在病原物与果实互作体系中有源自于病原物的H2O2积累，但尚未对其进行深入的研究。本研究拟在前期工作的基础上，以采后重要病原物粉红单端孢（Trichothecium roseum）为研究对象，采用该病原物与厚皮甜瓜和苹果果实的互作体系，利用生化阻断、显微观察、荧光定量、实时荧光半定量PCR（RT-PCR）、基因敲除等手段，研究T. roseum代谢H2O2的规律及其与致病性的关系；阐明菌源H2O2的产生途径，揭示H2O2在致病中的作用，以丰富病原物与寄主互作的理论，为果蔬采后病害的有效控制提供理论参考。

粉红单端孢（Trichothecium roseum）是重要的采后致病真菌，其寄主范围广泛，但影响致病能力及控制的因素还不是很清楚。本文采用流式细胞仪、透射电镜、扫描电镜、荧光显微镜以及RT-PCR技术，研究了T. roseum的生物学特性、ROS代谢及H2O2水平的改变对其生长抑制及致病的影响，结果表明：.1..生物学特性:T. roseum可在低温（4℃）条件下生长，28℃约为最适生长温度，40℃以上几乎不能生长；T. roseum适宜于偏酸性环境生长，最适酸度为pH6 左右；生长过程中对氮源要求不高，但分解单糖如葡萄糖的能力较强；黑暗条件有利于粉红单端孢的生长。.2..H2O2代谢及定位:萌发与生长中的T. roseum，细胞可产生H2O2，SOD、CAT、POD等的活性也呈现一定的平衡；利用氯化铈（CeCl3）染色发现，细胞产生的H2O2定位于细胞壁以及萌发的芽管部位。.3..H2O2水平改变对菌体生长及致病的影响:一定浓度的DMTU可降低细胞中H2O2的水平，同时孢子的萌发及菌丝的生长受到抑制，在果实上的致病力也降低。而柠檬酸等可以增加细胞中的H2O2水平，胞内SOD、CAT、POD活性升高，菌体的生长受到抑制，果实腐烂减轻。.4.. 柠檬酸抑制的部分机理:一定浓度的柠檬酸促使T. roseum菌体超微形态和结构改变，细胞表面粗糙，菌丝生长出现不规则分支，较高浓度的柠檬酸引起细胞的质膜凹陷、内容物外渗、质壁分离。这一过程伴随细胞完整结构破坏，质膜中的麦角固醇含量下降，膜脂质过氧化。胞内蛋白质羰基化。柠檬酸对T. roseum细胞生长的抑制作用靶点可能是细胞膜，促进了H2O2的积累，从而引起蛋白质、脂质的损伤。