《食品科学》：甘肃农业大学李永才教授等：鼠李糖脂处理对早酥梨抗黑斑病的诱导作用及其机理

早酥梨（Pyrus bretchneideri cv. Zaosu）是我国西北地区主要栽培的一种早熟梨品种，因其果皮翠绿，果肉雪白、酥脆、多汁，从而深受消费者青睐。但是由于早酥梨的采收季节正值夏季，环境温度的升高使得早酥梨果实极易受到病原菌的侵染，尤其是互隔交链孢菌 （Alternaria alternata）引起的黑斑病作为早酥梨主要的采后病害，造成了严重的经济损失。鼠李糖脂（RLS）作为生物源表面活性剂，研究认为其参与植物非特异性免疫，能诱导植物对多种病原真菌产生抗性。RLS有双重作用模式：它们既有抗菌作用，又能刺激植物防御反应。

甘肃农业大学食品科学与工程学院的卢玉慧、谭芸秀和李永才*等人研究了RLS处理对黑斑病的控制作用及对早酥梨组织苯丙烷代谢、ROS代谢以及对病程相关蛋白的影响，以期为早酥梨采后病害的绿色防控提供技术支撑。

1 RLS诱抗处理对早酥梨黑斑病的控制效果

RLS诱抗处理显著抑制了早酥梨黑斑病的扩展，处理组与对照组之间差异明显，但各处理之间差异不明显（图1A）。在12 d后，质量浓度20 mg/mL的RLS处理组病斑直径显著低于质量浓度10 mg/mL处理组（P＜0.05），其病斑直径仅为对照组的64.29%，但与质量浓度30、40、50 mg/mL的处理组之间无显著差异（P＞0.05）（图1B），因此以质量浓度20 mg/mL的RLS处理研究其诱抗机理。同时由图1A可知，RLS处理的早酥梨果实的黄化程度明显低于对照组。

2 RLS处理对梨果苯丙烷代谢的影响

1）RLS处理对梨果PAL、C4H、4CL和CAD活力的影响

PAL、C4H、4CL和CAD是果实组织苯丙烷代谢的关键酶。贮藏期间处理组和对照组梨果体内PAL活力呈先升高后降低的趋势，RLS处理后PAL活力较对照组显著提高（P＜0.05），第28天达到峰值后降低，RLS处理组早酥梨的PAL活力在第28天时比对照组提高了24.56% （P＜0.05）（图2A）。早酥梨果实的C4H活力呈单峰型变化，在第21天时RLS处理组C4H活力显著高于对照组（P＜0.05），其活力高出对照组10.66%（图2B）。梨果组织4CL活力整体呈现先上升后下降的趋势，在第28天达到峰值，且整个贮藏过程中处理组显著高于对照组（P＜0.05）（图2C）。CAD活力随贮藏时间的延长先增加后降低，在第28天达到峰值，此时RLS处理的早酥梨的CAD活力高出对照组20.73%（P＜0.05）（图2D）。

2）RLS处理对梨果总酚、类黄酮含量的影响

在贮藏期间果实的总酚含量总体呈上升的趋势，且RLS处理的梨果总酚含量均显著高于对照组（P＜0.05），在第28天，RLS处理的早酥梨的总酚含量高出对照组11.63%（P＜0.05）（图3A）。梨果类黄酮含量随贮藏时间的延长呈先上升后下降的趋势，在第28天达到峰值，此时RLS处理组早酥梨的类黄酮含量高出对照组7.98%（P＜0.05）（图3B）。

3RLS处理对梨果ROS代谢的影响

1）RLS处理对梨果NOX和SOD活力的影响

早酥梨的NOX、SOD活力在贮藏期间呈先上升后趋于平稳的趋势，RLS处理组的NOX活力在贮藏期间均显著高于对照组（P＜0.01、P＜0.05），在第14天达到峰值，此时处理组高出对照组15.52%（P＜0.01）（图4A）。除第28天外，处理组的SOD活力均显著高于对照组（P＜0.01、P＜0.05），在第7天差异极显著（P＜0.01），此时处理组高出对照组23.06%（图4B）。

2）RLS处理对梨果H2O2和O2-·含量的影响

早酥梨果实的H 2 O 2 含量在贮藏期间呈单峰变化，RLS处理显著提高了梨果组织H2O2含量，在贮藏第21天时，RLS处理的早酥梨的H2O2含量极显著高出对照组54.79%（P＜0.01）（图5A）。早酥梨组织的O 2－ ·含量呈先上升后下降的趋势，RLS处理提高了前期O 2－ ·含量，后期处理组O 2－ ·含量低于对照组（图5B）。

3）RLS处理对梨果CAT和POD活力的影响

贮藏前期，RLS处理组和对照组果实的CAT活力随贮藏时间延长逐渐升高，贮藏第14天时，RLS处理组早酥梨的CAT活力高出对照20.83%（P＜0.05）（图6A）。POD活力呈单峰型变化，在第7天达到最大值，此时RLS处理组高出对照组39.63%（P＜0.01）（图6B）。

4）RLS处理对梨果APX、MDHAR、DHAR、GR活力的影响

APX 活力在诱抗处理期间先上升后降低，在第14天达到峰值，此时RLS处理梨果APX活力高出对照组27.59%（P＜0.01）（图7A）。MDHAR活力在贮藏前期迅速上升，后面趋于平稳，在第28天RLS处理组的MDHAR活力显著高出对照组9.50%（P＜0.05）（图7B） 。DHAR的活力先上升后下降，在第21天达到峰值，此时RLS处理组高出对照组77.78%（P＜0.01）（图7C）。RLS处理和对照果实的GR活力随贮藏时间延长先升高后降低，与对照组相比，RLS处理提高了GR活力，在第21天达到峰值，其值高出对 照组43.59%（P＜0.01）（图7D）。

5）RLS处理对梨果GSH和GSSG含量的影响

RLS处理组和对照组果实的GSH含量随贮藏时间延长均呈上升趋势，RLS处理组GSH的含量显著高于对照组（P＜0.05、P＜0.01），在第35天，处理组的GSH含量高出对照组25.97 %（P＜0.05）（图8A）。梨果组织的GSSG含量随贮藏时间的延长呈先上升后降低再趋于平稳的趋势，除第7、14天外，RLS处理组梨果GSSG含量低于对照组，在第21天达到峰值，此时RLS处理组GSSG含量低于对照组5.40%（P＜0.05）（图8B）。

6）RLS处理对梨果NADP+和NADPH含量的影响

贮藏期间，梨果NADP ＋ 的含量呈先上升后下降的趋势，在第28天达到峰值，此时RLS处理的早酥梨的NADP ＋ 含量高出对照组13.51%（P＜0.05）（图9A）。梨果组织NADPH的含量在贮藏前期上升明显，在第14天时达到峰值，后期趋于平稳。在第14天时，RLS处理组早酥梨NADPH含量高出对照组8%（P＜0.05）；在整个贮藏期间，RLS处理组果实的NADPH含量显著高于对照组果实（P＜0.05）（图9B）。

7）RLS处理对梨果MDA浓度和细胞膜透率的影响

早酥梨贮藏期间组织的MDA浓度逐渐上升，RLS处理的早酥梨MDA浓度在贮藏第28天时低于对照组46.39%（P＜0.05）（图10A）。早酥梨细胞膜透率呈上升趋势，与对照组相比，RLS处理显著降低了细胞膜透率（图10B）。

4 RLS处理对梨果组织几丁质酶和β-1,3-葡聚糖酶活力的影响

RLS处理的早酥梨果实中几丁质酶活性被显著诱导，在第7、21、28天RLS处理的早酥梨的几丁质酶活力分别高出对照组5.87%、3.51%和4.93%（P＜0.05）（图11A）。梨果组织β-1,3-葡聚糖酶活力随贮藏时间的延长先逐渐上升后下降，且RLS处理组显著高于对照组（P＜0.05），在第28天，RLS处理的早酥梨β-1,3-葡聚糖酶活力高出对照组14.87%（P＜0.05）（图11B）。

苯丙烷的代谢是植物最重要的次生代谢途径之一，其在植物防御生物和非生物胁迫方面具有重要作用。PAL、C4H、4CL和CAD是苯丙烷途径中的关键酶。苯丙烷途径由L-苯丙氨酸脱氨基生成肉桂酸启动，PAL是这一过程的关键调节酶。PAL活力的增加与植物防御途径中活性代谢物的生物合成有关，例如木质素、酚类物质和类黄酮。POD是木质素合成最后阶段的关键酶，催化单体木质素聚合成木质素，木质素交联细胞壁蛋白有助于巩固细胞结构。酚类化合物和黄酮类化合物是苯丙烷途径合成的主要产物。本研究表明，RLS处理诱导了PAL、C4H、4CL和CAD相关酶活力的提高（图2），同时促进了总酚、类黄酮的合成（图3），表明RLS可通过激活梨果组织的苯丙烷代谢而增强其抗病性。

几丁质酶与β-1,3-葡聚糖酶作为受不同胁迫刺激诱导的一组病程相关蛋白，在植物抵御病原限制和对环境的普遍适应中发挥着重要作用，病程相关蛋白可以提高整个植物对病原菌攻击的抵抗力，与植物的发育、抗病、逆境适应等特定机制密切相关。病程相关蛋白是分子质量相对较低的多肽，其可在受感染的植物组织中积累，并显示出对蛋白质降解的高抗性，病程相关蛋白的积累是植物对病原菌最具特征的防御反应之一。植物β-1,3-葡聚糖酶是一个高度复杂的大基因家族，参与病原菌防御和广泛的正常发育过程。底物几丁质和β-1,3-葡聚糖是各种真菌细胞壁的主要成分。已经证明几丁质酶和β-1,3-葡聚糖酶可以降解真菌细胞壁和细菌细胞壁。本研究结果发现RLS诱导的早酥梨果实体内几丁质酶和β-1,3-葡聚糖酶活力的增强和积累有助于提高对早酥梨黑斑病的抗性（图11），该结果与RLS防治西瓜枯萎病的研究结果相似，该研究发现将RLS（质量浓度1.0 g/L）喷施在西瓜叶片可使几丁质酶与β-1,3-葡聚糖酶活力分别提高49.95%和63.04%，从而预防西瓜枯萎病。

果蔬组织中过多的H2O2积累会引起细胞膜脂质过氧化，从而加速细胞衰老和分解。在本研究中，早酥梨在贮藏的前期和中期H2O2含量略有上升，在贮藏21 d，质量浓度20 mg/mL RLS处理的早酥梨的H2O2含量高出对照组54.79%（图5）。Nukuntornprakit等研究发现过量的H2O2会对水果细胞造成损害。水果中的SOD、CAT、POD、GR和GSH是细胞清除这些ROS的主要保护酶和抗氧化剂。这些保护酶增加了细胞膜通透性并减少了 MDA的积累以实现自我抗氧化保护。可见RLS处理可调节梨果组织的活性的产生和清除水平，有效维持组织的ROS水平，防止细胞免受伤害。

NADPH是一种重要的还原等价物，在细胞抵御氧化损伤方面必不可少。NADPH为ROS的分解提供还原能力，使其成为ROS防御过程中不可或缺的一部分，可促进植物体的生物合成。此外，还原型的NADPH在抗坏血酸-谷胱甘肽循环（ASA-GSH）循环中作为电子供体起重要作用。NADP＋和NADPH参与生物体内的氧化还原反应是通过传递电子实现的，从而能够调节生物体内的各种代谢活动。NADPH可参与清除各种胁迫下产生的自由基。因此RLS处理通过改变NADPH的含量从而影响细胞中ROS的产生和清除能力来保持细胞膜完整性以延缓果实衰老（图9）。

RLS对梨果抗病性具有显著的诱导作用，其中质量浓度20 mg/mL RLS处理显著抑制了早酥梨黑斑病的扩展，同时显著提高了梨果组织的PAL、C4H、4CL和CAD活力，以及总酚和类黄酮的含量，整体上显著诱导了几丁质酶和β-1,3-葡聚糖酶活力，显著提高了NOX、SOD、CAT、POD活力及贮藏前期和中期H2O2和O2－·的含量，同时ROS清除系统AsA-GSH循环被激活，维持了梨果组织ROS动态平衡状态，进而降低了梨果细胞膜透率和MDA的含量。可见，采后RLS处理可通过调节梨果组织苯丙烷代谢、ROS代谢及病程相关蛋白进而增强其抗病性，其在果蔬采后病害控制中具有潜在的应用前景。

本文《鼠李糖脂处理对早酥梨抗黑斑病的诱导作用及其机理》来源于《食品科学》2023年44卷第19期171-189页，作者：卢玉慧，谭芸秀，李永才，王小晶，毕阳。DOI:10.7506/spkx1002-6630-20220512-163。点击下方阅读原文可查看文章相关信息。

实习编辑；宁波大学食品科学与工程学院 俞逸岚；责任编辑：张睿梅。点击下方阅读原文即可查看全文。图片来源于文章原文及摄图网。

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