柑橘采后生防菌34-9和w176响应环境因子的调控机制及保鲜应用研究

来源 :华中农业大学 | 被引量 : 0次 | 上传用户:gao_zhenguo
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柑橘果实采摘后通常由于果面伤口存在而易感染青、绿霉和柑橘酸腐菌等,病原菌在果实上繁殖生长后发病,最终导致果实失去食用价值。生物防治是使用一些有机体,主要是微生物进行的一种防治方法,被认为是一种环境友好的、可替代的、安全新型的防控策略。本文首先以生防酵母34-9(柠檬形克勒克酵母,Kloeckera apiculata)为材料,补充了其基因组信息,然后研究了生防酵母34-9在低温胁迫与指状青霉胁迫下的基因表达变化图谱,并且探究了生防酵母34-9在我国主要柑橘产区中试试验的贮藏保鲜应用。同时研究了生防芽孢杆菌w176对指状青霉的相关抑菌机制和贮藏防病情况。主要结果包括:1.将生防酵母34-9的基因组序列图谱提升到染色体级别的精细水平。生防酵母34-9基因组中8.06 Mb(占比99.51%)的序列被锚定到7条染色体上。并且对重新组装的基因组序列进行功能注释后共获得4,014个编码蛋白。2.通过对生防酵母34-9在低温胁迫和指状青霉胁迫下的基因表达谱分析,获得了响应相关胁迫的主要基因。低温胁迫下生防酵母34-9差异表达的基因(DEGs)共有254个,占基因组总大小的6.33%,上调、下调DEGs分别为184个和70个。基因Kap001595在各时间点持续下调表达,表明其可能直接参与生防酵母34-9响应低温胁迫的负调控;基因Kap003732在各时间点一直上调表达,表明其可能正调控生防酵母34-9对于低温胁迫的响应,同时发现减数分裂激活相关基因参与了调控。指状青霉胁迫下生防酵母34-9差异表达的基因共有2,364个,占基因组总大小的58.90%,上调DEGs比下调DEGs多130个,部分共同DEGs富集到赖氨酸生物合成、精氨酸生物合成、苯丙氨酸代谢相关通路,推测它们直接参与了对指状青霉胁迫的正调控。3.研究生防酵母34-9在主要柑橘产区的中试试验,获得了相应产区柑橘果实贮藏保鲜过程中的相关品质(如可溶性固形物TSS)变化数据。纽荷尔脐橙、沃柑、W·默科特果实贮藏3个月后,生防酵母34-9处理组果实的TSS显著高于清水处理,纽荷尔脐橙果实的TSS最大差值接近1.0。在江西赣州柑橘产区,纽荷尔脐橙贮藏3个月后,生防酵母34-9处理组的果实可滴定酸TA与清水处理组相似,果实腐烂率为6.32%,显著低于清水处理组。在广西桂林柑橘产区,沃柑果实与W·默科特果实贮藏3个月后,生防酵母34-9处理组的果实可滴定酸TA都高于清水处理组,果实腐烂率与清水处理组接近,均未超过4.33%。同时,生防酵母34-9与1.0 g/L的Na2CO3或1.25 g/L的Na HCO3共同使用能有效降低柑橘绿霉病害的发生,腐烂率在5.0%以内,但对于柑橘酸腐病害的防控效果一般。4.获得并纯化一株生防菌w176,经过相关生理生化及分子鉴定,将其分类到芽孢杆菌属。生防菌w176能抑制多株致病菌的扩散,对指状青霉抑菌效果最好。生防菌w176培养液中含有4种以上的抗菌肽,发酵滤液中的拮抗物质不易挥发,耐紫外照射,并且呈现了较稳的耐热性。HPLC半制备组分之间表现出协同抑菌作用,菌株w176发酵滤液处理后,指状青霉线粒体等细胞器发生降解,出现空泡化,并且与线粒体合成以及氧化还原反应相关的基因表达持续降低。菌株w176的PDB培养基发酵液与发酵滤液都能显著降低指状青霉引起的温州蜜柑果实腐烂率,两个处理的抑菌率分别达到89.29%和54.46%,果实病斑直径也显著减少。并且菌株w176的PDB培养基发酵液与发酵滤液处理后,纽荷尔脐橙果实贮藏3个月的绿霉腐烂率在2.0%以内。通过上述对于生防酵母34-9与生防芽孢杆菌w176的研究,期待能够为采后生防菌以及柑橘采后贮藏保鲜提供有用的参考信息。
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