异常威克汉姆酵母控制梨果采后病害及其诱导梨果抗性相关机制研究

作     者：张奇儒 

作者单位：江苏大学 

学位级别：硕士

导师姓名：张红印

授予年度：2019年

学科分类：0832[工学-食品科学与工程（可授工学、农学学位）] 08[工学] 083203[工学-农产品加工及贮藏工程] 

主      题：梨果 异常威克汉姆酵母 生物防治 蛋白质组学 转录组学 

摘      要：梨果在世界水果中占有极其重要的地位,但由于其脆爽多汁,使其在采摘、贮藏、运输、货架期很容易受到损伤,造成很大的经济损失。引起梨果采后病害的主要病原菌有扩展青霉(Penicillium expansum)和灰葡萄孢(Botrytis cinerea)。传统上,人们往往使用化学杀菌剂来防治梨果采后病害,但化学杀菌剂的残留会给食用者带来危害。随着人们对食品安全的重视,研究高效、安全的拮抗微生物制剂替代化学杀菌剂成为一项紧迫的任务。本研究从镇江江心洲梨果果园里分离筛选并鉴定了一株对梨果采后青霉病具有良好控制效果的拮抗酵母菌,探讨了其控制梨果病害的机制,重点研究了其诱导梨果抗性相关的生理和分子机制。论文主要研究结果如下:(1)从梨果果园分离到拮抗酵母菌株4株,YA,YB,YC和YD。通过使用1×10 cells/mL的上述酵母菌悬液测试对梨果采后青霉病的控制效果,发现控制效果最好的菌株为YD异常威克汉姆酵母(Wickerhamomyces anomalus)。相比于对照组(99%),W.anomalus处理组的腐烂率仅为17.6%。由急性经口毒性试验证明W.anomalus安全无毒,并测定了其生长曲线,由此确定了其培养时间。(2)W.anomalus对梨果采后青霉病的控制效果受酵母菌浓度的影响。在一定浓度范围内,酵母菌浓度越高,控制效果越好。W.anomalus可以有效降低梨果采后自然腐烂率,并对其储藏品质没有不良影响。(3)无论在20℃和4℃贮藏条件下,W.anomalus都可以在梨果伤口快速定殖。在体外试验中,W.anomalus可以有效控制P.expansum的孢子萌发率,控制效果同样受酵母菌浓度影响。W.anomalus可以提高梨果体内多酚氧化酶(PPO),过氧化物酶(POD),过氧化氢酶(CAT)和几丁质酶(CHI)的活性,且相应的基因表达水平亦有所提高。(4)应用蛋白质组学技术分析了经W.anomalus诱导的梨果差异表达蛋白,其中有113个蛋白上调,82个蛋白下调,选取其中差异显著的29个蛋白点(average fold change1.5,p0.05)进行鉴定。这些差异蛋白在梨果的生物过程、分子功能和细胞组分中分别起作用。其中PR家族蛋白,细胞溶质抗坏血酸过氧化物酶以及几丁质酶,β-1,3-葡聚糖酶等与抗性相关的蛋白表达上调,表明W.anomalus可以提高梨果抗性,有利于抵抗病原菌的侵染。(5)应用转录组学技术分析了经W.anomalus诱导的梨果差异表达基因,共鉴定出1076个差异基因,其中显著性上调的有556个,显著性下调的有520个。对差异基因进行了GO分类和KEGG分析。GO分类中,细胞膜部分、电子载体活动、对刺激的反应,信号转导及免疫系统过程富集显著且参与植物抗性。在KEGG分析中,经W.anomalus诱导的梨果差异基因通过调节茉莉酸代谢、类黄酮生物合成和碳代谢途径从而诱导提高梨果抗性。