荧光假单胞菌ZX对葡萄果实采后灰霉病的抑制作用及诱导抗病性机制的研究

来源 :西南大学 | 被引量 : 0次 | 上传用户:yang123jun123hui
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作为典型的浆果类水果,葡萄果肉娇嫩、组织水分含量高,采后生理代谢旺盛,因此在储运过程中极易遭受机械损伤而被病原微生物侵染,从而导致了葡萄采后病害的发生,每年葡萄采后的腐烂损失率高达50%。Botrytis cinerea引起的灰霉病是葡萄采后病害中最为常见且损害最为严重的一种病害。目前,对葡萄采后侵染性病害的控制主要依赖于二氧化硫、硫化物等化学保鲜剂和吡咯类、嘧啶胺类、咪唑类化学杀菌剂,但在化学药品的使用过程中所产生的一系列问题,如病原菌抗药性、化学试剂残留和环境污染,日益突出。而且随着近年来消费者对化学残留、环境污染、病原菌抗性和食品安全的关注,使用具有拮抗作用的微生物来进行生物防治已经成为果蔬防腐保鲜技术的研究热点。拮抗微生物作为一种生物源激发子能诱导果实的系统获得抗病性和诱导系统抗病性,增强果实采后抵御病原微生物侵染的能力。因此,本论文以高通量筛选获得的荧光假单胞菌ZX(P.fluorescens ZX)为供试菌株,“巨峰”葡萄果实为试材,探究P.fluorescens ZX对葡萄采后灰霉病的控制效力。在此基础上,借助转录组学技术,结合传统生理生化分析方法,全面而系统地分析P.fluorescens ZX对葡萄果实基因表达和物质代谢的影响,以此探讨P.fluorescens ZX处理后葡萄果实抗性反应的生物学机制。全文主要结果如下:1、P.fluorescens ZX在离体条件下能够有效抑制B.cinerea的生长繁殖,当P.fluorescens ZX与B.cinerea在PDB中共培养16 h后,0.75 MCF菌悬液处理组的B.cinerea孢子仅为出芽率8.67%,对于防控灰霉病表现出极高的生防潜力。P.fluorescens ZX菌悬液处理显著减少了采后葡萄果实由B.cinerea引起的灰霉病发病率,并且在0.25 MCF至1.0 MCF的浓度范围内,随着P.fluorescens ZX处理浓度的增加,果实灰霉病发病率逐渐降低。在贮藏试验中,经0.5 MCF的P.fluorescens ZX菌悬液浸泡处理14天后,葡萄果实的自然腐烂率仅为23.61%,并且果实品质与对照组相比没有明显差异,说明该细菌在显著降低葡萄果实采后自然腐烂率的同时也能较好的维持果实品质,具有一定的商业前景。2、P.fluorescens ZX的经口急性毒性试验中雌性、雄性小鼠的LD50均大于10000 mg/kg体重,根据急性毒性分级标准可知,P.fluorescens ZX属于安全无毒类细菌,这是P.fluorescens ZX作为果蔬采后生防菌应用的重要前提。3、结合离体试验和活体试验分析和探究P.fluorescens ZX对采后葡萄灰霉病的抑制效果和生防机制,结果表明:(1)离体条件下P.fluorescens ZX菌悬液能够抑制B.cinerea孢子萌发和芽管伸长,影响B.cinerea菌丝的生长,说明P.fluorescens ZX对B.cinerea有直接抑制作用。挥发性抑菌试验结果表明,P.fluorescens ZX产生的挥发性物质具有较强抑菌作用,能显著抑制B.cinerea的菌丝生长和菌落扩展,联用顶空固相微萃取和气相色谱-质谱联用仪,确定P.fluorescens ZX能产生21挥发性物质,其中有含硫化合物被检出,相对含量较高的是有机酸类和酮类化合物。经扫描电镜观察发现,P.fluorescens ZX与B.cinere共培养时,P.fluorescens ZX可以破坏B.cinere菌丝形态、影响B.cinere正常生长,说明该细菌对B.cinere有直接抑制作用。(2)P.fluorescens ZX各种处理中P.fluorescens ZX菌悬液对灰霉病的防治效果最好,P.fluorescens ZX的滤液和热杀死液对果实致病菌没有明显的抑制作用;0.5 MCF的P.fluorescens ZX培养原液能抑制葡萄灰霉病的发生,但其拮抗效果却显著弱于同浓度的菌悬液。P.fluorescens ZX相对于B.cinerea孢子悬浮液的接种次序和间隔时间对P.fluorescens ZX防治葡萄灰霉病的效果具有显著影响,拮抗菌较病原菌越早接种其防治效果越好。P.fluorescens ZX能在4?C和20?C贮藏的葡萄果实表面和葡萄果实伤口处迅速生长定殖,说明该细菌较能适应葡萄伤口环境,可以充分与病原菌竞争空间与营养,这也是P.fluorescens ZX抑制葡萄采后腐烂的主要机理之一。(3)在葡萄果实贮藏期间,P.fluorescens ZX菌悬液处理可显著抑制灰霉病的发生,同时增强葡萄果实对灰霉病的抗性作用,诱导CHI、GLU、PAL、POD、CAT和PPO活性的升高,增加总酚以及植保素(白藜芦醇和白藜芦醇脱氢二聚体)的合成。经P.fluorescens ZX菌悬液处理的葡萄果实,在贮藏第2 d出现了抗病相关酶(PAL、PPO和GLU等)活性和PRs基因(Vv PPO、Vv POD和Vv CHI等)表达丰度的急剧上升。这说明P.fluorescens ZX抑制葡萄果实采后腐烂与间接诱导抗病性密切相关。4、从转录水平研究了P.fluorescens ZX菌悬液处理对葡萄果实采后的诱导抗病响应。P.fluorescens ZX菌悬液处理可有效诱导As A-GSH循环关键基因、活性氧代谢酶系统关键基因、苯丙烷代谢途径和蔗糖代谢途径关键基因的上升,从而提高果实抗病性,并发现P.fluorescens ZX菌悬液处理可以通过调控不同的WRKY转录因子来诱导PRs基因的表达,为P.fluorescens ZX应用于采后葡萄果实的抗腐保鲜提供了分子生物学依据。
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