A Study on the Biocontrol Efficacy of Pichia Anomala Induced with Chitosan Against Blue Mold Disease

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由扩展青霉(Penicillium expansum)引起的青霉病早期被认为是苹果采后病害。近年来,大量的研究表明,P.expansum是葡萄采后损失的主要原因。在过去的五十年里,二氧化硫(SO2)等化学杀菌剂被用于控制葡萄采后病害。然而,由于消费者对有机食品消费和环境可持续性发展的关注,寻求可替代化学杀菌剂的方法变得尤为重要。在现有的方法中,生物防治的方法因其环境友好和不会对消费者的健康造成不良影响的特点而越来越受到人们的关注。拮抗微生物如酵母因其能控制多种水果和蔬菜采后病害而越来越多地被报道。这是因为酵母在采后病害控制方面展现出很多优点,比如它们不产生真菌毒素,无过敏作用,以及对动物和人类健康的益处。酵母可以生长在各种各样的营养物质上,也可以在低水活性和低氧气环境下生存。子囊菌酵母异常毕赤酵母(Pichia anomala)属于非囊状酵母属葡萄酒酵母,通过产生挥发性化合物来形成葡萄酒香气。它能够在低p H、低氧和高渗压下生长。酵母还可以广泛的利用氮、磷源,是减少农业有机废弃物对环境污染的一种潜在的药剂。之前的研究表明,P.anomala对Penicillium roqueforti、P.carneum和P.paneum有很强的拮抗作用。在密闭条件下,P.anomala也被报道用来作为高水分饲料谷物贮藏过程中的生防制剂。然而,P.anomala对P.expansum的生防效果未见报道。生物防治方法是一种安全有效的方法,采用生防酵母防治水果采后病害已成为学术研究的热点。但是酵母制剂相对于化学杀菌剂生防效果较差,因此如何提高酵母的生防效力是亟需解决的问题。利用激发子诱导处理拮抗酵母是提高酵母生防效力的关键措施之一。壳聚糖是一种天然、安全、无毒、可生物降解的食品添加剂。本文主要研究壳聚糖诱导培养P.anomala对由P.expansum引起的葡萄采后青霉病的生防效果,并从生理、分子两个层面研究壳聚糖诱导处理提高P.anomala对葡萄青霉病防治效力的机制。论文的研究工作和主要结论如下:(1)采用1%壳聚糖(w/v)诱导培养的P.anomala处理葡萄,可显著增加果实表面和培养基上酵母的数量,还能显著提高了P.anomala的β-1,3-葡聚糖酶和过氧化氢酶的活性。与对照相比,用1%壳聚糖(w/v)诱导培养的P.anomala处理葡萄,显著降低了葡萄的发病率、病斑直径和自然腐烂,并且对果实品质没有影响。此外,在PDB培养基中培养10 h后,P.anomala抑制了P.expansum的孢子萌发和菌丝延伸,说明P.anomala对P.expansum有直接拮抗作用。(2)经壳聚糖(1%w/v)诱导培养的P.anomala处理葡萄,提高了葡萄中与抗病相关的酶活性及非酶物质的含量,主要包括:显著提高葡萄抗病性相关酶(多酚氧化酶(PPO)、过氧化氢酶(CAT)、过氧化物酶(POD)和苯丙氨酸解氨酶(PAL)、几丁质酶(CHI)、抗坏血酸过氧化物酶(APX)和几丁质酶(CHI))的酶活性并且能显著提高编码相应酶的基因表达水平;提高葡萄果实中总酚和总黄酮的含量;降低使水果变质的主要指标丙二醛(MDA)及过氧化氢(H2O2)的生成。另外,扫描电子显微镜(SEM)结果表明,高密度的P.anomala在葡萄伤口处可以直接抑制P.expansum菌丝的生长。(3)通过转录组技术分析经壳聚糖(1%w/v)诱导培养的P.anomala处理葡萄的基因表达水平,与未经处理的葡萄相比,用壳聚糖(1%w/v)诱导培养的P.anomala能够使葡萄中关于植物-病原菌相互作用途径、植物MAPK信号转导途径、植物激素信号转导途径、谷胱甘肽代谢途径、苯氨酸、酪氨酸、色氨酸生物合成途径、类黄酮生物合成途径中的大多数基因均上调,这有助于果实合成抗病物质、调节ROS、增强果实细胞壁、增强病原菌侵染过程中的激素信号转导,从而增强葡萄的抗病能力。(4)最后测定经壳聚糖诱导培养的P.anomala处理葡萄,在冷藏和室温贮藏后的理化指标(包括失水率,可滴定酸度,可溶性固形物含量,硬度,抗坏血酸含量)和感官品质(包括葡萄的外观、果蒂颜色、膨胀度、口感等)。结果表明,与未经处理的果实相比,冷藏与酵母处理相结合,葡萄在长时间贮藏30天后仍具有良好理化指标,感官品质更易被人接受。
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