杧果采后病害、品種抗性及其分子基礎的研究進展

楊建波，歐陽秋飛

（百色學院農業(yè)與食品工程學院，廣西百色 533000）

杧果（Mangifera indica L.）是重要的熱帶水果之一，以其色、香、味俱佳而被尊為“熱帶果王”。廣西是我國杧果主要產地之一，而百色右江河谷地區(qū)又是廣西杧果種植最為集中的區(qū)域，有“中國杧果之鄉(xiāng)”的美稱。杧果果實采后易腐爛，主要由病害引起，給杧果的保鮮及儲運帶來困難，造成較大的經濟損失。但不同杧果品種對炭疽病、蒂腐病等采后主要病害的抗性存在較大差異。針對杧果病害病原菌、病害防治、種系抗性多樣性以及抗病響應等特定生理代謝過程的相關分子生物學基礎的研究也陸續(xù)開展，但也存在一些不足。

1 杧果采后病害的病原菌及其對采后杧果貯藏保鮮的危害

在嚴重危害杧果生產的病害中，炭疽病和蒂腐病是影響杧果采后儲運及品質的主要病害。杧果炭疽病在國內外杧果產區(qū)普遍發(fā)生，可引起貯藏期間的杧果30%～50%腐爛。而作為杧果蒂腐病病原之一的可可球二孢菌B.theobromae廣泛發(fā)生于印度、中國、菲律賓等杧果種植地[1-3]。杧果炭疽病、蒂腐病等的病原菌多數(shù)在杧果發(fā)育期間侵入，隨采后果實抗性降低和可利用營養(yǎng)物增加，可從潛伏狀態(tài)轉變?yōu)橹虏顟B(tài)而引起果實腐爛。許多研究[4-5]相繼證實杧果果實普遍存在多種真菌的潛伏侵染現(xiàn)象，真菌種類包括有C.gloeosporioides、C.acutatum、Botryodiplodia theobromae Pat.、Diplodia sp.、Alternaria spp.等。而胡美姣等[5]還發(fā)現(xiàn)，我國不同省區(qū)的杧果帶菌率存在顯著差異。在杧果潛伏侵染真菌中，B.theobromae會通過誘導杧果產生大量的1-氨基環(huán)丙烷-1-羧酸而導致杧果內源乙烯的快速釋放和果肉的軟化腐爛[6]，是引起杧果蒂腐的優(yōu)勢病原菌[1]。由此可見，分離、接種采后杧果潛伏性侵染病原菌將有助于研究杧果采后病害發(fā)生過程和不同杧果品種的抗性差異。

2 杧果采后病害的防治及貯藏保鮮處理

目前杧果采后病害多采用化學防治，但成本高，污染和化學殺菌劑抗藥性問題也日趨突出[7]。因此，人們迫切需要環(huán)境友好型藥物及方法應用于杧果生產。通過熱處理對杧果采后病害的防治作用得到肯定[8]，再結合乙烯吸收劑的處理則可明顯延緩病害發(fā)生和果實軟化[9]。多種植物的提取物對杧果采后病原菌有抑制作用[10]，部分提取物對杧果炭疽病菌的抑制作用顯著優(yōu)于多菌靈[11]。使用茉莉酸甲酯、水楊酸等進行采前噴施處理可激活杧果的防御系統(tǒng)，從而增強采后杧果抗性并顯著降低貯藏期病情指數(shù)[12,13]。拮抗微生物對杧果采后病害的防治作用，則可能在于其產生的抗菌蛋白破壞病菌細胞膜并干擾病菌物質代謝[14]。

3 杧果采后病害抗性品種選育及我國杧果品種多樣性

目前減少化學藥劑使用、提高作物本身抗病性的研究越來越受到人們的重視，其中抗病種質資源的篩選、利用及抗病育種是防治作物病害最理想的措施之一。國外的杧果抗病育種工作很早就已開展，并篩選出一些抗病品種，如Mayaguazano、Paris、Fairchild、Tommy Atkins、Manxanillo Zunez等[15]。Ekbote 等[16]用綜合篩選法篩選到Amarpali、Dasehari2個高抗品種以及其他10個中抗品種。

而我國，杧果種質資源豐富，引進或自育的新品種不斷涌現(xiàn)，分布在百色的栽培品種就有臺農、桂熱芒等約30個品種，其中不乏抗病的品種。在我國海南，先前曾篩選到高抗品種LN1以及其他6個中抗品種[17]。雷新濤等[18]結合離體葉片抗病性鑒定法和田間調查法對杧果種質資源炭疽病抗性進行初步鑒定，未發(fā)現(xiàn)免疫品種，紫花芒等4個品種為高抗，臺農一號等7個品種為中抗。目前，有項目結合采收前的田間病害調查、采后的杧果貯藏試驗以及病原菌菌株回接試驗等3個方面的研究，發(fā)現(xiàn)百色地區(qū)主栽的杧果品種中，不同的杧果品種對采后病害的抗性不等，炭疽病和蒂腐病的發(fā)病時間和發(fā)病程度都存在較大差異。鑒于杧果抗病性的品種差異和單一品種種植中的高發(fā)病率，可以通過選擇抗性好的優(yōu)質苗木并搭配不同抗性的品種，形成寄主群體遺傳上的異質性和多樣性，減少對病原物的選擇壓力，延緩品種抗性退化[19]。因此，有必要針對區(qū)域甚至全國杧果品種結構和不同品種采后病害抗性差異開展調查和評價，并引導形成良好的品種結構多樣性。

4 分子生物學技術在杧果種系及抗性育種中的應用

杧果屬異源多倍體，大多采用實生繁殖，極易發(fā)生品種變異，因而形成的品種、品系較多。近年來，RAPD（radom amplified polymorphic DNA）、SSR （simple sequence repeat）、ISSR （inter-simple sequence repeat）、SCoT（start codon targeted polymorphism）等多種分子標記技術已成功應用于杧果品種、遺傳關系、種質特性差異等的研究[20,22]。何新華等[23]篩選ISSR引物并建立了廣西23個杧果品種的DNA指紋圖譜，發(fā)現(xiàn)本地品種之間的親緣關系較近，且與秋杧、象牙杧、馬切蘇杧和愛文杧歸為一類。余賢美等[24]采用ISSR標記技術研究了來自海南、云南、廣西的12個杧果野生居群共265個個體的遺傳多樣性及居群遺傳結構，認為廣西的3個居群（那坡、邕寧、平南）優(yōu)先與云南的文山居群聚為一支。

在生物、非生物逆境脅迫研究方面，肖潔凝等[25]利用 SSH（suppression subtractive hybridization）技術構建了正向差異的cDNA文庫，分離了與杧果子葉切段不定根形成相關基因的cDNA片段，而羅聰[26]則改良了SCoT分子標記技術并首次應用于杧果逆境脅迫差異顯示研究，克隆到四季芒重要開花時間基因，并對其表達模式和功能作深入探究。武紅霞[27]通過轉錄組測序對芒果花色苷合成相關的MYB基因進行了篩選和分析。在這些研究中，大量杧果基因，如MGAPDH同源基因[28]、肌動蛋白基因MiACT[29]、低分子量熱激蛋白基因MiHSP17.6[30]、類黃酮磺基轉移酶基因[31]、Rab蛋白基因MiRab11[32]、GDP 解離抑制蛋白基因 MiRab-GDI[33]、查爾酮合成酶基因CHS1[34]等，陸續(xù)被克隆并進行生物信息學分析和功能驗證。

而植物體內蛋白質作為基因表達的產物，當受到病原菌侵害時，其表達的變化能夠完成信號的感應、傳遞和進一步的應激反應，并呈現(xiàn)時空性和可調性[35]。楊麗濤等[36]應用蛋白質組學方法研究了不同抗性葡萄品種在接種病原菌Xylella fastidiiosa的蛋白質表達情況，發(fā)現(xiàn)有發(fā)病相關蛋白、推測成熟相關蛋白等10種蛋白質在不同時間點差異表達，認為葡萄對病原菌Xylella fastidiiosa接種的差異應答取決于基因型和組織發(fā)育階段。盡管植物與病原菌等微生物互作的蛋白質組學研究在葡萄、甘蔗等植物上均已取得了一些進展[36,37]，但杧果的蛋白質組學研究很少，從分子水平探究杧果響應采后主要病害的分子基礎以及不同杧果品種抗病性差異的內在機理更未見報道。在杧果基因組尚未測序的情況下，Renuse等[38]通過對杧果ESTs、同源蛋白等數(shù)據的檢索和de novo測序比對的方法，成功鑒定杧果葉片蛋白質組中的1001個多肽分子并匹配到538種蛋白質，成為首個關于杧果蛋白質組的高通量研究報道。鄭斌等[39]基于芒果果實轉錄組測序結果，共鑒定出轉錄因子MYB家族蛋白71個并作進一步分析。在借鑒其高通量蛋白質鑒定方法的基礎上，進一步深入研究杧果果實在與潛伏侵染病原微生物相互作用下的分子表達差異，有利于闡明杧果的抗病機制和潛伏侵染病原微生物的致病機理，有助于探究通過調控抗病相關代謝過程來提高植物的抗病性，進而為相關分子育種研究提供理論基礎。

綜上所述，針對杧果主要病害的病原菌、綜合防治方法以及不同抗性種質資源的遺傳多樣性、抗性種質篩選等研究工作已相對深入，但對地域內或者全國范圍內的不同杧果品種，特別是主要杧果栽培品種病害應答以及差異應答的分子機理少有研究，有必要通過轉錄組、蛋白質組等組學技術探究杧果應答采后病害病原菌的分子基礎以及不同杧果品種差異應答的分子機制，進一步挖掘抗性相關功能基因資源，以此為杧果抗病機理研究、抗病杧果品種選育和杧果采后貯藏保鮮等打下基礎。