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利用酵母拮抗菌来防治果实采后病害是当前世界各国的研究热点。但是,由于酵母拮抗菌是活体细胞,在实际应用中会受到诸多环境因素影响,存在生活力和生防效力下降的问题。活性氧(Reactive oxygen,ROS)引起的氧化胁迫已被证明是诱发酵母拮抗菌生防效力下降的重要原因之一。本研究以两种酵母拮抗菌---Cryptococcus laurentii和Rhodotorula glutinis为研究材料,运用生物化学、细胞生物学等研究方法,系统地研究了氧化胁迫下两种酵母拮抗菌生活力变化及其调控机制,分析了氧化胁迫与酵母拮抗菌生活力和生防效力的关系;比较两种酵母拮抗菌在氧化胁迫下的存活率、胞内活性氧积累、细胞凋亡等情况;探明了氧化胁迫对酵母拮抗菌细胞内抗氧化酶、谷胱甘肽和蛋白氧化水平的影响,以及外源谷胱甘肽对酵母拮抗菌生活力的调控机制。 1、氧化胁迫对酵母拮抗菌生活力的影响及发生机制: 在30 mM和300 mM的过氧化氢(H2O2)引起的氧化胁迫逆境下,C.laurentii和R.glutinis的生活力和生防效力显著下降,酵母拮抗菌的存活率与H2O2的处理浓度及处理时间呈负相关,并且两种酵母对于氧化胁迫的耐受能力也存在差异,C.laurentii对氧化胁迫的耐受能力更强。通过荧光显微镜观察和酶标仪荧光强度检测发现,在氧化胁迫逆境下,酵母细胞内有大量的活性氧积累。利用Hoechst-PI双重荧光染色法和流式细胞仪技术分析了两种酵母菌在氧化胁迫下细胞凋亡的变化情况,结果表明氧化胁迫会导致酵母菌细胞膜破裂,引起细胞死亡;另外,活性氧还能作为信号分子,诱导酵母细胞产生凋亡。 2、两种酵母拮抗菌对氧化胁迫应激反应的比较: 酵母菌的细胞可以通过酶系统和非酶系统来抵御活性氧引起的氧化损伤。用300 mM和30 mM分别处理C.laurentii和R.glutinis模拟氧化胁迫。在酶系统中,R.glutinis胞内的过氧化物歧化酶(Superoxide dismutase,SOD)与过氧化氢酶(Catalase,CAT)的酶活性在H2O2处理过程中均无显著变化,而C.lauentii胞内的SOD和CAT的酶活性随H2O2处理时间的增加而上升,并且显著高于R.glutinis;在非酶系统中,R.glutinis细胞内的总谷胱甘肽(Reduced glutathione+Oxidized glutathione,GSSG+GSH)含量在H2O2处理过程中显著上升,而C.lauentii中则无明显变化。这些结果说明,这两种酵母依赖不同的系统应答氧化胁迫。另外,在氧化胁迫逆境下,C.lauentii和R.glutinis细胞内蛋白的羰基化和凝集水平都显著上升,但是两种酵母拮抗菌胞内蛋白氧化损伤和凝集损伤程度有差异,R.glutinis胞内蛋白对氧化胁迫更敏感。 3、外源谷胱甘肽提高酵母拮抗菌生活力: 添加外源抗氧化剂谷胱甘肽能提高C.lauentii和R.glutinis在氧化胁迫下的存活率,且存活率随谷胱甘肽浓度的增加而上升。同时,谷胱甘肽还能减少酵母细胞内的ROS积累。说明外源抗氧化剂可以通过缓解细胞内活性氧积累来提高酵母拮抗菌对于氧化胁迫逆境的耐受能力。