月桂烯对柑橘绿霉菌孢子呼吸代谢调节机制解析

Citrus green mould, the most serious postharvest diseases, was infected by Penicillium digitatum. Up to 90% postharvest losses were caused by this disease. Researches have been found myrcene in citrus peel oils have significant promoting effects on P. digitatum spore germination and mycelium growth. But, there are few reports about the metabolism and mechanism of P. digitatum spore germination on myrcene. In this project, P. digitatum spores were used as the experimental objects. The material transformation flows of myrcene in P. digitatum spore germination were revealed base on the GC-MS and isotope tracer technique. And the regulatory mechanism of respiratory metabolism was analyzed under the material, energy and enzymes level on the basis of the determination of the concentration of intermediate products, the changes of energy, enzyme activity, and gene expression using the technique of GC, LC, enzyme activity assay and RT-PCR. The project will provide some theoretical basis for the occurrence and prevention of citrus green mould, and reduce the citrus green mould in postharvest storage.

由柑橘绿霉菌侵染所引起的绿霉病是最严重的柑橘采后病害，最高可造成90%的采后损失。通过柑橘精油中的月桂烯对柑橘绿霉菌孢子萌发和菌丝体生长的促进作用，推测月桂烯可能参与孢子呼吸调控。但对于孢子萌发过程中月桂烯对其呼吸代谢调节机制的研究鲜有报道。本项目拟以柑橘绿霉菌孢子为对象，利用GC-MS结合同位素示踪技术揭示月桂烯在柑橘绿霉菌萌发过程中的物质转化流向；并通过气相色谱、液相色谱、酶活检测以及实时定量PCR等对代谢过程中间产物、ATP、ADP、关键酶的活性和表达量等进行测定与分析，从物质、能量和酶三个水平解析在柑橘绿霉菌孢子萌发过程中月桂烯对其呼吸代谢的调控机制。旨在为研究柑橘采后绿霉病的发生及防治提供理论基础，从而降低柑橘采后贮运中绿霉病的发生。

指状青霉引起的绿霉病给柑橘产业造成重大经济损失，柑橘表皮油胞破损所释放的月桂烯能够促进指状青霉孢子萌发。本研究旨在探讨月桂烯对指状青霉孢子萌发的促进作用及其机制，阐明月桂烯在孢子萌发过程中的作用。研究对于深入探究柑橘绿霉病的发病机制，控制柑橘采后病害，降低柑橘贮运期间病害发生等具有重要的现实意义。主要研究结果如下：.（1）月桂烯的添加显著促进了柑橘果实中指状青霉孢子萌发。最佳促进浓度为0.2 μL/mL，指状青霉的萌发时间为6 h。随着培养时间的延长，经月桂烯处理的样品胞内外月桂烯含量均显著降低，GCMS检测不到月桂烯代谢的下游产物。而糖酵解、磷酸戊糖途径、柠檬酸循环等参与中心碳代谢的代谢产物含量受到显著影响，ATP含量和胞内能荷也急剧增加。.（2）收集月桂烯处理的指状青霉孢子进行转录组测序。发现月桂烯处理后指状青霉孢子的糖酵解途径、柠檬酸循环、氧化磷酸化以及氨基酸代谢途径中各基因表达量总体上调。且相关代谢产物均能显著促进指状青霉孢子萌发。呼吸代谢抑制剂（碘乙酸、丙二酸和磷酸钠）均可抑制指状青霉孢子萌发，加入月桂烯后孢子萌发率恢复并有所增加；氨基酸代谢抑制剂（L-环丝氨酸）也可显著抑制指状青霉孢子萌发，但月桂烯与L-环丝氨酸混合处理组孢子萌发率未显著上升，而丙酮酸与L-环丝氨酸混合处理组后孢子萌发率显著高于L-环丝氨酸处理后的孢子萌发率。.（3）采用高效液相色谱法测定月桂烯处理后指状青霉孢子胞内的游离氨基酸含量。天门冬氨酸、精氨酸、丙氨酸等多种氨基酸含量显著升高。且孢子萌发率与丙酮酸及各氨基酸显著正相关。通过测量胞内丙酮酸含量发现月桂烯处理后丙酮酸含量显著增加，而L-环丝氨酸处理明显降低丙酮酸的含量。.综上，月桂烯促进指状青霉孢子萌发依赖丙酮酸的生成。月桂烯可能通过调控氨基酸代谢产生丙酮酸参与中心碳和能量代谢从而促进指状青霉孢子萌发。