汉逊德巴利酵母对草莓采后软腐病的生物防治及制剂化研究

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草莓是世界上广泛栽培的浆果之一,富含多种人体必需的营养素及生物活性物质,在提高人体机体免疫力,预防疾病等方面有很好的功效。同时,草莓也是一种极具经济价值的水果。但草莓果实组织娇嫩,在其贮藏、运输和销售过程中极易受到机械损伤,从而为病原真菌侵染草莓果实提供条件,导致草莓果实采后病害的发生,其中以由匍枝根霉(Rhizopus stolonifer)引起的软腐病尤为严重。该病害的发生严重影响了草莓果实的品质和经济价值,因此必须采取手段对草莓采后软腐病进行有效控制。利用生物防治法,通过微生物中的拮抗酵母菌与水果中病原菌之间的拮抗作用可以实现这一目的。拮抗酵母菌因安全,高效,对环境友好等优点已被广泛应用于果蔬采后病害生物防治领域,但目前汉逊德巴利酵母菌(Debaryomyces hansenii)应用于草莓采后软腐病的生物防治尚未见报道。论文从健康的草莓果实上分离纯化出了一株对草莓采后软腐病有良好控制效果的拮抗酵母菌D.hansenii,探究了D.hansenii实现草莓采后软腐病生物防治的生理机制,随后基于16S r DNA和ITS测序的微生物组技术探究了D.hansenii对草莓表面微生物的物种组成、物种多样性和菌群结构的影响,最后将D.hansenii进行了制剂化以期为其日后的商业化应用提供理论依据。论文的主要研究结果如下:1.从腐烂的草莓果实上分离纯化出了草莓采后软腐病的病原菌——匍枝根霉(R.stolonifer)。同时,从健康的草莓果实上分离纯化出了4株疑似拮抗酵母菌,通过验证4株疑似拮抗酵母菌的生物防治效果,得到D.hansenii Y3对草莓采后软腐病的控制效果最好。通过急性毒性试验,确定D.hansenii的毒性等级为实际无毒。2.通过考察不同浓度D.hansenii对草莓采后软腐病的生物防治效果,得到1×10~8 cells/m L为D.hansenii的最佳使用浓度。此外,在贮藏4 d后,D.hansenii能显著降低草莓果实采后的自然腐烂率,同时不会对其贮藏品质产生显著不良影响,且能在一定程度上延缓其品质衰败。3.D.hansenii控制草莓采后软腐病的生理机制主要包括:(1)D.hansenii能于低温(4℃)和常温(20℃)下在草莓表面及伤口处实现稳定定殖,通过与R.stolonifer进行营养和空间竞争来实现草莓采后软腐病的防治;(2)D.hansenii能显著抑制R.stolonifer的孢子萌发和芽管伸长;(3)草莓抗氧化相关酶包括超氧化物歧化酶(SOD)、过氧化物酶(POD)、过氧化氢酶(CAT)、抗坏血酸过氧化物酶(APX),抗性相关酶包括多酚氧化酶(PPO)、苯丙氨酸解氨酶(PAL)等酶的活性均能被D.hansenii诱导提高,抗性相关物质包括总酚、类黄酮、花青素的含量也显著增加,D.hansenii处理可以诱导提高草莓的抗病性。4.通过16S r DNA和ITS的高通量测序技术,发现经D.hansenii处理后细菌微生物组的主要优势菌门为变形菌门(Proteobacteria),优势菌属中的假单胞菌属(Pseudomonas)、泛菌属(Pantoea)和短波单胞菌(Brevundimonas)可以作为生防菌对草莓采后由欧文氏菌(Erwinia)引起的细菌性病害进行防治。真菌微生物组的主要优势菌门为子囊菌门(Ascomycota),德巴利氏酵母属(Debaryomyces)为D.hansenii处理后的优势菌属,该菌属在调控草莓表面真菌物种组成、物种多样和菌群结构方面发挥重要作用。此外,虽然D.hansenii对细菌组的物种多样性和菌群结构影响没有对真菌微生物的影响显著,但也能在一定程度上对其进行调控。5.利用响应面法分析了D.hansenii制剂冷冻干燥的最优保护剂方案为2.22%的海藻糖、17.83%的脱脂乳粉、0.06%的L-抗坏血酸和4.06%的L-谷氨酸钠。最优复配方案得到的D.hansenii冻干制剂在较长贮藏期内能够保持较高的存活率,并对草莓采后软腐病具有良好的控制效果。
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