脱氢乙酸钠抑制柑橘采后绿霉病菌的机制研究

来源 :湘潭大学 | 被引量 : 0次 | 上传用户:sznzhu
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中国柑橘种植面积以及产量均居于世界第一,目前我国柑橘主要以鲜食为主,采后腐烂损失巨大,以指状青霉(Penicillium digitatum)侵染造成的柑橘绿霉病最为严重。生产上常用化学杀菌剂对绿霉病进行防控,但其产生的环境污染、人体健康危害以及耐药性菌株等问题制约产业发展,亟需寻找可替代传统化学杀菌剂的绿色杀菌剂。脱氢乙酸钠(Sodium dehydroacetate,SD)是一种高效、广谱的食品添加剂,前期研究表明SD对柑橘绿霉病和青霉病具有较好的防治作用,但其潜在抑菌机制目前尚不明确。本文拟从生理和分子层面系统研究SD对指状青霉的抑菌机制,并考察SD与2,4-D钠复配对柑橘果实贮藏保鲜的影响。主要研究结果如下:(1)SD对指状青霉抑霉唑敏感菌株(Pds01)和抑霉唑抗性菌株(Pdw03)的抑制作用体外实验结果显示,不同浓度SD可有效抑制Pdw03菌丝体生长,最低抑菌浓度(MIC)和最低杀菌浓度(MFC)分别为0.1 mg/m L和0.2 mg/m L。活体实验结果表明,SD处理可显著降低接种绿霉病柑橘果实发病率,宫川和金柑分别接种Pds01和Pdw03菌株后,当对照组柑橘腐烂率为100%时,8×MFC SD处理组宫川腐烂率分别为60.0%和51.7%,菌斑直径显著低于对照组;16×MFC SD处理组金柑腐烂率分别为45.8%和64.6%,且随着处理浓度的升高,抑菌效果更明显。通过扫描电镜观察发现,随着处理时间的延长,Pds01和Pdw03菌丝表面形态由光滑饱满逐渐扭曲、褶皱和干瘪。细胞壁荧光染色结果和胞外碱性磷酸酶(AKP)活性结果显示,处理组荧光强度与对照组无显著性差异,说明细胞壁完整性未被破坏。碘化丙啶(PI)染色结果显示,1/2 MIC和MIC SD处理60 min时即造成Pds01和Pdw03菌丝体细胞膜通透性严重损伤。脂质含量结果显示,SD处理Pds01 60 min后,总脂质含量分别为396.60±19.63 mg/g DW和366.81±59.11 mg/g DW,显著低于对照组的524.63±33.40 mg/g DW(P<0.05);Pdw03菌株的脂质含量变化与Pds01类似,再次说明细胞膜完整性被破坏。HPLC分析结果显示,指状青霉胞内SD含量随处理时间延长逐渐上升,后缓慢下降,1/2 MIC SD处理菌丝体60 min时,胞内SD含量达到最高值1.40×10-3mg/m L;MIC SD处理菌丝体30 min时,胞内SD达到峰值为2.20×10-3mg/m L,均显著高于对照组(P<0.05),胞外SD含量基本保持不变。此外,SD处理还能显著降低Pds01和Pdw03菌丝体线粒体膜电位(MMP)并激活Na+/K+-ATPase,暗示着SD处理可能改变了指状青霉胞内的能量水平。根据以上结果可以推测,SD对指状青霉的抑菌可能与菌丝体细胞膜结构与线粒体功能受损有关。(2)SD抑制Pds01和Pdw03菌丝生长的分子机制采用转录组测序(RNA-seq)技术研究了SD处理对Pds01和Pdw03菌丝生长的影响。结果显示,1/2 MIC SD处理Pds01和Pdw03 30 min后,分别获得了3107和2194个差异表达基因(DEGs)(|log2FC|≥1,Pvalue<0.05)。GO富集分析结果显示,1515个DEGs在两菌株中共同存在,这些DEGs主要与“核糖体”、“翻译”和“RNA代谢”等功能相关。KEGG富集分析结果显示,差异表达基因主要与核糖体、氨基酸和膜脂代谢等代谢通路有关。选择其中影响最大的核糖体合成代谢通路进行了定量PCR验证。结果显示,SD处理能显著降低Pds01和Pdw03菌丝体核糖体合成基因RPSA、RPS9、RPL7A和RPL5的表达,说明SD处理能通过影响核糖体生物合成来干扰Pds01和Pdw03遗传物质的转录、翻译以及蛋白质的合成途径,从而实现抑制其生长的目的。(3)SD和2,4-D钠复合处理对柑橘贮藏保鲜的影响2,4-D钠是生产中用来维持柑橘果实新鲜度最为有效的化学物质。探讨了SD与2,4-D钠复配对柑橘果实贮藏保鲜的影响。经过初步筛选,选择8×MFC SD和0.05 mg/m L 2,4-D钠复合处理柑橘果实。结果显示,处理组柑橘贮藏0~30 d内,复配物质与SD单独处理相比,病害发生无明显差别,随着时间延长到60 d,复合处理组柑橘腐烂率为7.08±0.27%,显著低于清水对照组的9.35±0.09%(P<0.05)。此外,复合处理能保持果实较高的Vc含量,且有效改善果蒂老化变黑的现象,但对其他果实品质(着色指数、硬度、p H、固酸比、可溶性固形物)无明显影响。出现这种情况可能与2,4-D钠浓度偏低有关,也可能与复配比例有关。本研究揭示了SD抑制指状青霉菌丝体生长的作用机制,初步探讨了SD与2,4-D钠复合对柑橘果实贮藏保鲜的影响,可为柑橘防腐保鲜提供理论和技术参考。
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