CB-M抗菌肽在抑制采后果实灰霉病中的作用及机制

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灰霉病是一种由灰霉菌(Botrytis cinerea)所导致的普遍存在的采后病害,易引起果实腐烂,导致果实贮藏品质降低。长期以来,果蔬采后病害腐烂大多通过化学杀菌剂来控制。但是,使用过多的化学杀菌剂会污染环境,引发粮食安全问题并对人类健康产生危害。相比较化学杀菌剂,抗菌肽(AMPs)分子量小,容易被降解,且具有广谱抑菌性。此外,AMPs还具有热稳定性好,不易产生耐药性,对微生物作用时间短,对细胞毒性低等优点,有望成为杀菌剂的良好替代品,在控制果蔬采后病害方面具有很大的应用前景。本研究首先通过CB-M抗菌肽对两种灰霉菌(Bc1和Bc2)进行体外抑菌实验,探究其对B.cinerea的体外抑菌效果。结果显示,CB-M抗菌肽对两种灰霉菌均具有很强的生长抑制作用和孢子杀死作用,且这种作用效果随着CB-M浓度增加而增强。CB-M对灰霉菌Bc1和灰霉菌Bc2的最小抑菌浓度分别为4μg/m L和2μg/m L。其次,通过细胞膜完整性、菌体超微结构观察、与基因组DNA体外结合分析、细胞蛋白质合成分析和胞内物质释放的测定实验,研究了CB-M抗菌肽对灰霉菌的体外抑制机制。结果表明,CB-M抗菌肽可以破坏细胞膜完整性,导致核酸、糖类物质等内容物泄漏,并使菌丝体形态发生褶皱变形;降解或抑制灰霉菌细胞蛋白质的合成,并与灰霉菌基因组DNA结合抑制DNA正常功能,从而发挥抑菌作用。最后,将CB-M抗菌肽应用于三种采后果实(番茄、樱桃番茄、葡萄),结果发现该抗菌肽显著抑制了这些果实贮藏中灰霉病的发病率和病斑直径;为研究CB-M抗菌肽是否能诱导果实体内的抗灰霉病能力,本文以樱桃番茄为实验材料,探究了经CB-M处理后,果实贮藏期间抗病相关酶和抗氧化相关酶活性,抗病相关物质和植物病程相关蛋白(PRs)的含量,以明确CB-M抗菌肽防治果实灰霉病病害的效果及机制。结果表明,贮藏6 d后,CB-M处理组对灰霉菌Bc1侵染樱桃番茄、葡萄和番茄引起的灰霉病的发病率与对照组相比分别降低了9,19和19倍;CB-M处理组对灰霉菌Bc2侵染樱桃番茄引起的灰霉病的发病率与对照组相比降低了2.3倍。同时,CB-M处理促进了樱桃番茄果实体内超氧化物歧化酶、过氧化氢酶、过氧化物酶活性的增加,加速了PRs及抗病相关物质包括总酚和总黄酮含量的累积,促进了β-1,3-葡聚糖酶、几丁质酶、苯丙氨酸解氨酶活性的增加。综上所述,CB-M抗菌肽对灰霉菌体外抑菌效果显著,能破坏灰霉菌菌体的细胞膜,导致核酸、糖类物质等内容物泄漏,并对灰霉菌菌丝的形态造成破坏。此外,能有效防治樱桃番茄、葡萄、番茄中灰霉病的发展,并能诱导樱桃番茄体内抗灰霉病的作用。该抗菌肽有望成为一种新型的广谱抑菌剂,可以为抗菌肽的应用和作用方式提供更全面的信息,为控制果蔬采后病害提供了一种有效的策略。
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