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芒果(Mangifera indicaL.)是中国的十大水果之一,集中分布于海南、广东、广西等华南省区,近年来随着人们生活水平的不断提高,芒果的生产得到了迅猛发展。但由于芒果是呼吸跃变型果实,采收期又正值高温多雨季节,采后很快后熟衰老,极易感病腐烂,导致大量损失。本研究首先通过BTH处理提高‘Keitt’和‘Zill’两个芒果品种的抗病性,并从生理和分子水平上研究了酚类物质代谢与抗病性的关系,在此基础上,进一步探讨了BTH与1-MCP结合处理对两个芒果品种抗病性的影响及其与酚类物质代谢和乙烯信号转导关键基因表达的关系。主要的研究结果如下:
1、BTH处理降低了两个芒果品种自然发病的病情指数,减小了接种炭疽菌的接种点病斑直径。BTH对‘Keitt’芒果的抗病诱导效果好于‘Zill’芒果。BTH处理后,‘Zill’芒果的乙烯释放量明显高于‘Keitt’芒果。与BTH单独处理相比,BTH与1-MCP结合处理提高了贮藏前期‘Keitt’芒果ACO基因的表达,略提高了其乙烯释放量,但对发病情况影响不大;然而BTH与1-MCP结合处理显著提高了‘Zill’芒果ACO基因表达以及乙烯释放量,却显著减轻了‘Zill’芒果的发病程度。
2、BTH处理明显提高了‘Keitt’芒果POD、PPO基因表达水平,酶的活性和总酚的含量;BTH处理未明显提高‘Zill’芒果POD、PPO基因表达水平,但在一定程度上提高了酶的活性和总酚含量。这表明,BTH处理提高芒果的抗病性与其提高POD、PPO活性和总酚含量有关。与BTH单独处理相比,BTH与1-MCP结合处理增强了‘Keitt’芒果POD和PPO基因表达,却只提高了‘Zill’芒果POD基因表达,对其PPO基因表达没有明显影响。由于结合处理并未提高‘Keitt’芒果的抗病性,反而提高了‘Zill’芒果的抗病性,表明1-MCP对芒果诱导抗病性的影响不依赖于POD和PPO基因表达水平。
3、与对照相比,BTH处理略提高了‘Keitt’芒果PAL基因表达,但明显提高‘Zill’芒果PAL基因的表达,这表明PAL基因表达与芒果的抗病性有一定联系,但表达水平与抗病性强弱没必然联系。与BTH单独处理相比,BTH与1-MCP结合处理提高了‘Keitt’芒果和‘Zill’芒果PAL基因的表达,这表明1-MCP对芒果抗病性的影响与PAL基因的表达水平关系不大。
4、BTH处理减弱了‘Keitt’芒果ETR基因的表达,却增强了‘Zill’芒果ETR基因的表达,表明两个芒果品种的乙烯受体基因对BTH的反应有很大差异,BTH可以被‘Keitt’芒果的乙烯受体感知,而在一定程度上降低了‘Zill’芒果对乙烯的敏感性。与BTH单独处理相比,BTH与1-MCP结合处理在前期增强两个芒果品种ETR基因的表达。表明1-MCP可以同样降低两个芒果品种对乙烯的敏感性,进而影响乙烯的信号转导,成熟进程和抗病反应。
5、BTH减弱了‘Keitt’芒果ERF基因表达,增强了‘Zill’芒果ERF基因表达,却均增强了两个品种PR1基因表达,进一步表明BTH对两个芒果品种乙烯信号转导的影响不同,同时也表明BTH诱导的芒果抗病性与PR1基因的表达有一定联系。与BTH单独处理相比,BTH与1-MCP结合处理减弱了两个芒果品种ERF基因的表达,并减弱了PR1基因的表达,表明1-MCP对BTH诱导的抗病性的调控不依赖于PR1基因的表达。
综上所述,本研究表明,BTH处理无论在自然发病还是在接种菌疽菌中都降低了两个芒果品种的发病程度,这与BTH处理提高了POD、PPO活性和总酚含量,增强了PR1基因的表达水平有关。BTH在两个芒果品种中诱导了不同程度的抗病性,但抗病性强弱与PAL、ETR和ERF基因表达水平没有必然联系。BTH与1-MCP结合处理对两个芒果品种抗病性的不同影响与POD、PPO和PAL基因表达水平无明显关系,但均增强了ETR基因表达,减弱了ERF基因的表达,表明1-MCP影响BTH诱导的芒果抗病性的机理在于降低两个芒果品种对乙烯的敏感性,进而影响乙烯的信号转导,成熟进程和抗病反应,但相似的乙烯信号调控在不同品种中可能导致不同的抗病反应。