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    2,4-表油菜素內(nèi)酯對葡萄果實采后灰霉病的抑制作用機理

    2019-08-30 06:12:54楊藝琳張正敏李美琳趙立艷鄭永華
    食品科學 2019年15期
    關(guān)鍵詞:總酚抗病抗病性

    楊藝琳,張正敏,李美琳,趙立艷,金 鵬,鄭永華*

    (南京農(nóng)業(yè)大學食品科技學院,江蘇 南京 210095)

    葡萄屬于非呼吸躍變型果實,口味酸甜,營養(yǎng)價值高,是夏季最常食用的水果之一。夏季屬于高溫多雨季節(jié),空氣潮濕,加上運輸、貯藏不當導致的果實表面機械損傷,容易使葡萄采后遭受病原菌的侵染,從而造成極大的經(jīng)濟損失。由灰葡萄孢(Botrytis cinerea)病原菌引起的灰霉病是葡萄果實采后最重要的病害之一[1]。控制葡萄灰霉病的傳統(tǒng)方法是SO2熏蒸結(jié)合低溫保藏法,但葡萄果實對SO2非常敏感,劑量稍不適宜,就容易發(fā)生漂白、風味劣變等傷害。除此之外,SO2容易在果皮表面殘留,并對人體健康產(chǎn)生致癌和致畸的危害,過量的SO2進入空氣中還會造成環(huán)境污染[2]。因此迫切需要研究葡萄果實非SO2處理的綠色保鮮技術(shù)。目前,國內(nèi)外對采用各種激發(fā)子處理誘導提高果蔬的抗病性,從而控制采后病害發(fā)生的研究較為廣泛。植物誘導抗病性主要有系統(tǒng)獲得抗性(system acquried resistance,SAR)和誘導系統(tǒng)抗性兩種形式[3],按照作用機制誘導抗病性又可分為直接誘導作用和敏化反應(yīng)(Priming)機制。Priming機制表現(xiàn)為植物經(jīng)過激發(fā)子處理后不會直接展現(xiàn)任何可測的生理生化反應(yīng),而只在受到病原菌侵染后才展現(xiàn)出更強、更快的抗病防衛(wèi)反應(yīng),包括活性氧迸發(fā)、病程相關(guān)蛋白(pathogensis-related protein,PRs)基因強烈表達等[4]。這樣的防衛(wèi)機制能夠有效避免植物在未受到病原菌侵染因抵抗激發(fā)子脅迫產(chǎn)生抗病反應(yīng)而導致的物質(zhì)和能量消耗,因此是一種低成本、高效的抗病防御機制。近年來的研究發(fā)現(xiàn),β-氨基丁酸(β-aminobutyric acid,BABA)和茉莉酸甲酯處理可有效誘導桃、楊梅、葡萄和櫻桃等采后果實遭受病原菌侵染后的Priming抗病反應(yīng)[5-8]。另有研究發(fā)現(xiàn),γ-氨基丁酸處理也是通過Priming機制誘導提高梨果實抗病性,從而減少青霉病的發(fā)生[9]。

    油菜素內(nèi)酯(brassinosteroids,BRs)是一種天然的植物激素,在植物生長發(fā)育中起到至關(guān)重要的作用[10],研究發(fā)現(xiàn)其對生物和非生物脅迫的抗性能夠表現(xiàn)出獨特的生物效應(yīng)。在采后果蔬的研究中發(fā)現(xiàn),外源BRs處理可以提高茄子[11]和草莓[12]果實的耐貯性和貯藏品質(zhì),減輕青椒[13]、桃[14]、杏[15]和香蕉[16]果實貯藏冷害的發(fā)生,但BRs處理對果實抗病性誘導作用的研究較少。Zhu Zhu等[17]發(fā)現(xiàn)5 μmol/L外源BRs處理可提高棗果實苯丙氨酸解氨酶(phenylalanine ammonialyase,PAL)、過氧化氫酶(catalase,CAT)、超氧化物歧化酶(superoxide dismutase,SOD)等幾種抗病相關(guān)酶的活性,降低采后青霉病的發(fā)病率,且其對離體青霉菌沒有直接的抑制作用。外源BRs處理也能夠激活柑橘果實水楊酸誘導的SAR途徑,表現(xiàn)為H2O2大量積累和PR基因顯著表達,從而降低采后腐爛率并保持品質(zhì)[18]。Liu Qing等[19]發(fā)現(xiàn)外源BRs處理對紅地球葡萄采后灰霉病有顯著的抑制作用,且能保持良好的貯藏品質(zhì),但BRs處理抑制葡萄采后灰霉病的作用機制仍不清楚。本實驗以‘巨峰’葡萄為實驗材料,采用2,4-表油菜素內(nèi)酯(2,4-epibrassionolide,EBR)處理果實,研究EBR處理對葡萄果實采后灰霉病的抑制作用,并從抗病相關(guān)酶活力和抗病相關(guān)基因表達的角度探討EBR誘導抗病的可能機理,為EBR處理在葡萄果實采后保鮮應(yīng)用提供依據(jù)。

    1 材料與方法

    1.1 材料與試劑

    供試材料為‘巨峰’葡萄果實(Vitis vinifera L. ×V. labrusca L. cv. ‘Kyoho'),2017年8月采摘于江蘇省鎮(zhèn)江市句容丁莊葡萄園,采后2 h內(nèi)運回實驗室。將果穗攤開后置于室溫散去田間熱,仔細剪下果粒并保留3~5 mm果梗,挑選色澤統(tǒng)一、成熟度一致、無機械損傷和病蟲害的果粒以備實驗。

    病原菌B. cinerea來自實驗室保存完好的斜面菌種,經(jīng)PDA培養(yǎng)基分離純化二代(每代26 ℃恒溫培養(yǎng)14 d)后,用含體積分數(shù)0.01% Tween-80的無菌水沖洗平板稀釋得到1×105個/mL濃度的孢子懸浮液(用血球計數(shù)板計數(shù)),置于4 ℃冰箱保存,現(xiàn)配現(xiàn)用。

    EBR溶液配制:稱取一定量EBR溶解于1 mL、體積分數(shù)98%乙醇溶液中,并加入一定量Tween-80,使其體積分數(shù)為0.1%,即得到母液,將母液進行梯度稀釋即可得到所需濃度的EBR溶液,保證乙醇最終體積分數(shù)為0.1%。

    EBR、L-苯丙氨酸、氮藍四唑、核黃素、L-蛋氨酸、昆布多糖、十六烷基三甲基溴化銨(hexadecyltrimethy ammonium bromide,CTAB) 上海瑞永生物科技有限公司;幾丁質(zhì)、亞精胺、Tris 美國Sigma公司;β-巰基乙醇、四氯化鈦、碳酸鈉、3,5-二硝基水楊酸、硼酸、對二甲氨基苯甲醛、三水合乙酸鈉 國藥集團化學試劑有限公司;30% H2O2、福林-酚試劑、DEPC處理水 南京杰汶達生物科技有限公司;Prime ScriptTMRT Master Mix、SYBR?Premix Ex Taq?試劑盒 日本TaKaRa公司。

    1.2 儀器與設(shè)備

    UV-1600型分光光度計 上海美譜達儀器有限公司;H1850R型冷凍離心機 湖南湘儀離心機儀器有限公司;NanoDrop 2000分光光度計、SL 16R型冷凍離心機、MicroCL 21型微量離心機、QuantStudio? 6 Flex實時熒光定量聚合酶鏈式反應(yīng)(quantitative real-time polymerase chain reaction,qPCR)系統(tǒng) 美國賽默飛世爾科技有限公司;MyCycler普通PCR儀 美國Bio-Rad公司;HWS-250型恒溫恒濕培養(yǎng)箱、DK-S26型電熱恒溫水浴鍋 上海森信實驗儀器有限公司;BSA124S型電子天平 賽多利斯科學儀器(北京)有限公司;HZ-9211KB型恒溫振蕩器 太倉市科教器材廠;DYY-11型電泳儀 北京市六一儀器廠;CX22型光學顯微鏡 奧林巴斯(中國)有限公司。

    1.3 方法

    1.3.1 樣品處理

    將挑選好的葡萄果粒整齊擺放在塑料白盒(330 mm×220 mm×60 mm)中,先用體積分數(shù)70%乙醇溶液對果實表面進行消毒,待乙醇揮發(fā)干凈后用滅菌移液槍頭在果實赤道中心部位穿刺打孔(直徑1.5 mm、深2 mm),用吸水紙小心吸去流出汁液,然后將葡萄果實隨機分成4 組進行以下處理:1)對照組:用移液槍注入20 μL無菌蒸餾水后,于25 ℃放置12 h;2)EBR處理組:用移液槍注入20 μL 5 μmol/L EBR溶液后,于25 ℃放置12 h(前期預實驗采用0、1、5、10 μmol/L EBR溶液處理葡萄果實,然后接種灰霉病原菌,發(fā)現(xiàn)抑制葡萄果實腐爛最適宜的EBR處理濃度為5 μmol/L,故選用此濃度進行實驗);3)B. cinerea接種組:用移液槍注入20 μL無菌蒸餾水后,于25 ℃放置12 h,再用移液槍注入15 μL濃度為1×105個/mL的B. cinerea孢子懸浮液;4)EBR+B. cinerea接種組:用移液槍注入20 μL 5 μmol/L EBR溶液后,于25 ℃放置12 h,再接種15 μL 1×105個/mL的B. cinerea孢子懸浮液。4 組處理完成后,用兩層聚乙烯保鮮膜密封白盒,置于25 ℃、相對濕度90%~95%的恒溫恒濕箱中貯藏60 h,每隔12 h記錄一次發(fā)病率和病斑直徑,同時取除去發(fā)病組織的健康果肉,快速剁碎混勻后隨機取一部分用液氮速凍后置于-80 ℃保存,作為qPCR樣品用于測定基因表達;剩下部分用保鮮膜包成條狀,用液氮速凍后置于-20 ℃保存,作為凍樣用于測定酶活性等指標。重復3 次,每組約500 個果實。

    1.3.2 指標測定

    1.3.2.1 發(fā)病率及病斑直徑測定

    用游標卡尺測量葡萄果實接種部位病斑直徑,大于1.5 mm則記為發(fā)病。發(fā)病率按下式進行計算。

    1.3.2.2 體外孢子萌發(fā)率及芽管伸長長度測定

    參照Wang Kaituo等[20]方法稍作修改,吸取200 μL B. cinerea孢子菌懸液,加入到含5 mL PDB培養(yǎng)液(含5 μmol/L EBR)的無菌玻璃管中,使病原菌孢子最終濃度為1×105個/mL,以不含EBR的作為對照管。將試管放入恒溫搖床(25 ℃、100 r/min)中培養(yǎng)36 h,每隔12 h用CX22型光學顯微鏡觀察并記錄病原菌的孢子萌發(fā)率和芽管伸長長度(以芽管伸長長度大于或等于孢子直徑時記為孢子萌發(fā))。每組處理重復3 次,每次重復觀察100 個孢子。

    1.3.2.3 幾丁質(zhì)酶和β-1,3-葡聚糖酶活力的測定

    幾丁質(zhì)酶和β-1,3-葡聚糖酶活力測定參照Abeles等[21]的方法進行測定。稱取2 g果實凍樣,用5 mL 0.1 mol/L pH 5.2的乙酸-乙酸鈉緩沖液(含1 g/L抗壞血酸和5 mmol/L β-巰基乙醇)冰浴研磨勻漿來提取粗酶液。幾丁質(zhì)酶活力通過測定水解產(chǎn)生N-乙酰葡萄糖胺的量來反映,以每分鐘反應(yīng)液在524 nm波長處吸光度增加0.001為一個幾丁質(zhì)酶活力單位(U)。β-1,3-葡聚糖酶活力根據(jù)生成還原糖的量測定,以每小時生成1 mg葡萄糖為1 個β-1,3-葡聚糖酶活力單位(U)。單位為U/g,結(jié)果以濕質(zhì)量計。

    1.3.2.4 PAL活力、總酚含量的測定

    PAL活力的測定參照Assis等[22]方法稍作修改,反應(yīng)體系由50 mmol/L pH 8.8硼酸緩沖液(2.5 mL)、40 mmol/L L-苯丙氨酸(0.5 mL)和上清液(1 mL,由提取到的粗酶液離心后得到)組成,在37 ℃條件下水浴反應(yīng)80 min,以每小時290 nm波長處吸光度變化0.01為一個PAL活力單位(U),單位為U/g??偡雍扛鶕?jù)Folin-Ciocalteu法[23]測定,用體積分數(shù)80%丙酮(含體積分數(shù)0.2%甲酸)提取粗酶液,單位為mg/100 g。結(jié)果均以濕質(zhì)量計。

    1.3.2.5 活性氧代謝相關(guān)酶活力及H2O2生成量的測定

    SOD活力測定參照Rao等[24]的方法,以抑制50%的NBT光還原反應(yīng)為一個酶活力單位(U)。CAT和抗壞血酸過氧化物酶(ascorbate peroxidase,APX)活力分別參照Cakmak[25]和Nakano[26]等的方法稍作修改,于30 ℃下水浴10 min,以反應(yīng)液每分鐘在240 nm和290 nm波長處吸光度降低0.01為一個酶活力單位(U),單位均為U/g。H2O2含量參照Patterson等[27]的方法測定,稱取2 g凍樣用5 mL 100%冷丙酮仔細研磨提取上清液,單位為μmol/g。結(jié)果均以濕質(zhì)量計。

    1.3.2.6 抗病相關(guān)基因表達豐度的測定

    葡萄果實總RNA用經(jīng)過修改的CTAB法[28]提取,取8 g左右葡萄果肉經(jīng)液氮充分研磨后加入到含10 mL CTAB(含體積分數(shù)2% β-巰基乙醇,現(xiàn)用現(xiàn)配)提取液的離心管中,漩渦振蕩后置于65 ℃水浴中裂解40 min,12 000 r/min、4 ℃離心20 min取上清液,用等體積氯仿抽提2 次后加入1/4體積的10 mol/L LiCl3,4 ℃下沉淀過夜。13 000 r/min、4 ℃離心30 min后棄上清液,沉淀經(jīng)500 μL SSTE混合液(含1.0 mol/L NaCl、0.5 g/100 mL十二烷基硫酸鈉、10 mmol/L pH 8.0 Tris-HCl和1 mmol/L乙二胺四乙酸,50 ℃預熱)洗脫后用氯仿再次洗脫2 次。得到的上清液加入兩倍體積無水乙醇,混勻后置于-20 ℃沉淀3 h,再次離心棄上清液,保證乙醇充分揮發(fā),用DEPC處理水溶解后得到葡萄果實總RNA。用NanoDrop 2000分光光度計測定RNA質(zhì)量濃度,并通過凝膠電泳檢測RNA質(zhì)量,隨后用RNase-free水標定RNA質(zhì)量濃度約為200 ng/μL,經(jīng)Prime ScriptTMRT Master Mix試劑盒反轉(zhuǎn)錄為cDNA,-80 ℃保存?zhèn)溆谩?/p>

    選擇葡萄果實的VvCHI、VvGNS和VvPAL-like3 個抗病相關(guān)基因進行qPCR測定,其特異性引物根據(jù)NCBI設(shè)計得到(表1)。不同基因的表達水平用SYBR?Premix ExTaq?試劑盒進行測定,所用cDNA經(jīng)過5 倍體積稀釋后取2 μL加入到20 μL反應(yīng)體系中。將Quant Studio?Real-Time PCR儀器程序設(shè)置為:初始反應(yīng)95 ℃、30 s,而后經(jīng)過95 ℃ 5 s、60 ℃ 34 s的40 個循環(huán),最后通過95 ℃ 15 s、60 ℃ 1 min、95 ℃ 15 s終止反應(yīng)。通過稀釋法分析最終擴增產(chǎn)物的熔解曲線來評價引物的特異性。將反應(yīng)結(jié)果用閾值周期(Ct值)進行歸一化處理,用2-ΔΔCt法[29]來表示目標基因相對于管家基因(VvActin)的相對表達水平。

    表1 葡萄果實抗病相關(guān)基因特異性引物序列Table 1 Sequences of specific primers used for amplification of the genes associated with disease resistance in grape berries

    1.4 數(shù)據(jù)統(tǒng)計與分析

    果實病斑直徑重復測定10 次,其余指標均重復測定3 次。實驗數(shù)據(jù)差異顯著性采用SAS 8.2軟件進行Duncan's多重比較分析,P<0.05表示差異顯著。用Origin 8.5軟件作圖。

    2 結(jié)果與分析

    2.1 EBR處理和B. cinerea接種對葡萄果實發(fā)病率與病斑直徑的影響

    如圖1A所示,葡萄果實接種后發(fā)病率呈不斷上升趨勢,貯藏48 h內(nèi)EBR+B. cinerea接種組的發(fā)病率顯著低于B. cinerea接種組(P<0.05),到貯藏終點60 h時兩組間發(fā)病率無顯著差異。如圖1B所示,病原菌侵染葡萄果實表面后病斑直徑不斷擴展,整個貯藏期間EBR+B. cinerea接種組的病斑直徑均顯著低于B. cinerea接種組(P<0.05)。在貯藏48 h和60 h時,EBR+B. cinerea接種組的病斑直徑分別僅為5.26 mm和6.76 mm,分別為B. cinerea接種組的53.71%和56.98%。這些說明EBR處理可有效抑制葡萄果實接種B. cinerea后病害的擴展。

    圖1 EBR處理和B. cinerea接種對葡萄果實發(fā)病率(A)和病斑直徑(B)的影響Fig. 1 Effect of EBR treatment on disease incidence (A) and lesion diameter (B) in grape berries inoculated with B. cinerea

    2.2 EBR處理和B. cinerea接種對葡萄果實體外孢子萌發(fā)率和芽管伸長長度的影響

    表2 EBR處理對B. cinerea孢子萌發(fā)和芽管伸長長度的影響Table 2 Effect of EBR treatment on spore germination and germ tube length of B. cinerea

    如表2所示,B.cinerea經(jīng)體外培養(yǎng)12、24、36 h后,5 μmol/L的EBR處理顯著降低其孢子萌發(fā)率(P<0.05),但對其芽管伸長長度無顯著影響(P>0.05)。說明EBR處理對B.cinerea孢子萌發(fā)有一定抑制作用,但不直接抑制其芽管生長。

    2.3 EBR處理和B. cinerea接種對葡萄果實抗病相關(guān)酶活力的影響

    圖2 EBR處理和B. cinerea接種對葡萄果實幾丁質(zhì)酶(A)和β-1,3-葡聚糖酶(B)活力的影響Fig. 2 Effect of EBR treatment and B. cinerea inoculation on the activities of chitinase (A) and β-1,3-glucanase (B) in grape berries

    如圖2所示,貯藏前后對照組葡萄果實幾丁質(zhì)酶活力無明顯上升趨勢,而β-1,3-葡聚糖酶的活力呈不斷上升趨勢。單一EBR處理組果實的幾丁質(zhì)酶活力在貯藏48 h內(nèi)顯著高于對照組(P<0.05),而其β-1,3-葡聚糖酶的活力在整個貯藏期間與對照組無顯著差異(P>0.05)。B. cinerea接種組和EBR+B. cinerea接種組果實在貯藏60 h內(nèi)幾丁質(zhì)酶活力均呈不斷上升的趨勢,其中EBR+B. cinerea接種組果實幾丁質(zhì)酶在貯藏12 h時就被快速激活,且其活力一直顯著高于其他3 組果實(P<0.05)。B. cinerea接種組果實β-1,3-葡聚糖酶活力在貯藏48 h時達到峰值,而EBR+B. cinerea接種組果實則提前于36 h時達到峰值,且顯著大于單一EBR處理組(P<0.05),貯藏期間EBR+B. cinerea接種組果實兩種酶活力在4 組中均為最高。這些結(jié)果說明EBR處理能夠有效誘導葡萄果實接種B. cinerea后幾丁質(zhì)酶和β-1,3-葡聚糖酶活力的上升。

    2.4 EBR處理和B. cinerea接種對葡萄果實PAL活力及總酚含量的影響

    圖3 EBR處理和B. cinerea 接種對葡萄果實PAL活力(A)和總酚含量(B)的影響Fig. 3 Effects of EBR treatment and B. cinerea inoculation on PAL activity (A) and total phenolic content (B) in grape berries

    如圖3所示,對照組果實的PAL活力和總酚含量在整個貯藏過程中均無明顯變化。單一EBR處理在貯藏36 h后顯著提高了總酚含量(P<0.05),但在36 h之前對總酚含量無顯著影響。經(jīng)B. cinerea接種果實的PAL活力及總酚含量均在貯藏36 h達到峰值,分別為此時對照組的1.46、1.21 倍,隨后快速下降。先經(jīng)EBR處理后接種B. cinerea的葡萄果實PAL活力和總酚含量均在貯藏12~24 h時快速增加,在貯藏36 h時出現(xiàn)明顯峰值,分別為對照組的2.08、1.36 倍,并在之后的貯藏過程中顯著高于對照組果實(P<0.05)。先經(jīng)EBR處理后接種B. cinerea組的總酚含量只在貯藏的前36 h顯著高于單一EBR處理組(P<0.05),而36 h后兩組差異不顯著(P>0.05)。

    2.5 EBR處理和B. cinerea接種對葡萄果實活性氧代謝相關(guān)酶活力及H2O2生成量的影響

    圖4 EBR處理和B. cinerea 接種對葡萄果實SOD(A)、CAT(B)、APX(C)活力和E2O2含量(D)的影響Fig. 4 Effects of EBR treatment and B. cinerea inoculation on SOD (A),CAT (B) and APX (C) activity and H2O2 content (D) in grape berries

    H2O2是植物細胞中最主要的活性氧自由基,而SOD、CAT和APX則是清除植物細胞中活性氧自由基的3 種關(guān)鍵酶。由圖4A可知,先經(jīng)EBR處理后接種B. cinerea誘導了葡萄果實SOD活力的升高,使得貯藏期間EBR+B. cinerea接種組果實SOD活力顯著高于對照組和單一EBR處理組(P<0.05)。

    由圖4B、C可知,在整個貯藏期間,葡萄果實CAT和APX的活力均呈先上升后下降的趨勢,單一EBR處理顯著抑制了后期CAT和APX活力的下降,而EBR+B. cinerea接種組果實CAT和APX活力在貯藏前期就快速增長,36 h時達到峰值后依然維持在較高水平直至貯藏結(jié)束。

    由圖4D可知,貯藏期間對照組和單一EBR處理組葡萄果實的H2O2含量變化趨勢一致,整體呈緩慢上升趨勢,單一EBR處理可以緩慢提高H2O2生成量;而經(jīng)過EBR處理和未經(jīng)過EBR處理的葡萄果實在接種B. cinerea后其H2O2含量立刻增加,并在貯藏36 h出現(xiàn)明顯峰值,含量分別11.47 μmol/g和10.39 μmol/g,隨后不斷下降,這與CAT和APX活力變化一致。先經(jīng)EBR處理后接種B. cinerea使得葡萄果實H2O2含量在貯藏24 h之后均顯著高于單一B. cinerea接種組(P<0.05),說明EBR處理誘導了H2O2的生成和積累。

    2.6 EBR處理和B. cinerea接種對葡萄果實抗病相關(guān)基因表達豐度的影響

    圖5 EBR處理和B. cinerea接種對葡萄果實VvCHI(A)、VvGNS(B)和VvPAL-like(C)基因表達豐度的影響Fig. 5 Effects of EBR treatment and B. cinerea inoculation on gene expression levels of VvCHI (A), VvGNS (B) and VvPAL-like (C) in grape berries

    如圖5所示,與對照組相比,單獨EBR處理不能顯著誘導貯藏前期葡萄果實VvCHI、VvGNS和VvPAL-like基因的表達,只在貯藏48 h后這些基因的表達水平才顯著高于對照組(P<0.05);B. cinerea接種處理可有效誘導VvCHI和VvPAL-like基因在貯藏24 h之后的表達,同時提高VvGNS基因在貯藏36 h之后的表達,其表達水平均顯著高于單一EBR處理組;經(jīng)EBR處理后再接種B. cinerea的果實中VvCHI、VvGNS和VvPAL-like基因表達豐度呈顯著上升的趨勢,在貯藏24 h之后均顯著高于單一EBR處理的果實(P<0.05),并始終保持高表達,在貯藏結(jié)束時分別為對照組水平的14.98、4.90、16.20 倍。

    3 討 論

    BRs作為一種環(huán)境友好型化學激發(fā)子,在植物應(yīng)對生物和非生物脅迫中發(fā)揮著重要作用[30]。本研究發(fā)現(xiàn),5 μmol/L EBR處理能夠顯著抑制葡萄果實采后灰霉病的發(fā)病率和病斑直徑的擴展,同時體外研究表明5 μmol/L EBR處理可顯著抑制B. cinerea孢子的萌發(fā),但對芽管伸長長度沒有顯著影響,這些結(jié)果說明EBR處理除了直接的抑菌作用外,很可能誘導提高了葡萄果實的抗病性,從而抑制果實灰霉病的發(fā)生。這與BABA處理對葡萄果實灰霉病影響的結(jié)果[31]相似。Zhu Zhu等[17]在棗果實上發(fā)現(xiàn)BRs對青霉菌沒有體外抑菌效果,這可能是不同病原菌對BRs敏感性不同造成的。

    當植物受到病原菌侵染后,會在感染部位誘導和積累大量PR蛋白使SAR,這就包括幾丁質(zhì)酶和β-1,3-葡聚糖酶[32],兩者共同作用于真菌細胞壁使其失去活力。PAL是苯丙烷代謝途徑中的第一關(guān)鍵酶,與酚類物質(zhì)和植保素合成密切相關(guān),這兩者的合成在抗病反應(yīng)中起重要作用。本研究發(fā)現(xiàn),經(jīng)過和未經(jīng)過EBR處理的接種組果實PAL活力與總酚含量變化趨勢趨于一致,PAL活力升高的同時酚類物質(zhì)大量生成,而酚類化合物具有直接抗真菌的能力,有利于形成一道抵抗病原菌侵入的屏障。說明EBR處理通過誘導PAL活力及總酚含量來增強果實抗病性,這與EBR在杏[15]中的研究結(jié)果一致。另外,單一EBR處理在貯藏前期不能顯著誘導VvCHI、VvGNS和VvPAL-like基因表達,但隨著貯藏后期發(fā)病率的升高,基因表達豐度明顯上升。而EBR+B. cinerea接種處理則較單一EBR處理或B. cinerea接種處理更顯著地誘導了抗病基因的表達,使得幾丁質(zhì)酶、β-1,3-葡聚糖酶和PAL活力在整個貯藏期間都維持在最高水平。這些結(jié)果表明EBR處理可誘導提高采后葡萄果實的抗病性,且只在病原菌侵染后才表現(xiàn)出更強、更快的抗病反應(yīng),說明EBR是通過Priming機制誘導葡萄果實的抗病性,從而有效抑制灰霉病的發(fā)生,這與BABA處理誘導草莓果實抗病性的結(jié)果[33]一致。

    活性氧迸發(fā)是植物抵抗病原菌侵染的重要防衛(wèi)反應(yīng),其中H2O2可以作為信號分子誘導系統(tǒng)的抗性,同時激活抗氧化相關(guān)酶活力和PR基因表達,而H2O2含量受到SOD、APX、CAT等活性氧代謝酶調(diào)控,其中CAT和APX可以協(xié)同清除H2O2。已有研究證實H2O2作為信號分子在EBR誘導抗性中發(fā)揮著重要作用,其持續(xù)的高含量提高了生物體抵抗病原菌入侵的應(yīng)激防御能力[34-35]。本研究發(fā)現(xiàn),不經(jīng)接種的EBR處理可以緩慢提升整個貯藏期間H2O2含量,而當接種B. cinerea后,H2O2含量立刻迸發(fā),并在36 h達到高峰,并且EBR+B. cinerea接種組果實H2O2含量在整個貯藏期間都保持最高水平。這揭示了EBR通過誘導H2O2積累來提高葡萄果實抗病性。另外,實驗結(jié)果顯示EBR處理提高了SOD、APX和CAT活力,且在面對病原菌侵入時顯著增加,與Cao Shifeng等[36]的研究結(jié)果一致。說明貯藏前期高濃度H2O2誘導活性氧代謝酶活力升高以清除過量活性氧,而貯藏后期H2O2含量呈下降趨勢,但依然保持高水平,延緩了活性氧代謝酶活力的下降,從而保持細胞穩(wěn)態(tài),這與在柑橘[18]中的研究結(jié)果一致。因此,推測H2O2可以作為信號轉(zhuǎn)導分子對EBR誘導葡萄果實抗病性起關(guān)鍵作用。

    綜合以上研究結(jié)果表明,經(jīng)5 μmol/L EBR處理的葡萄果實不立刻展現(xiàn)強烈的抗病性,只有受到病原菌脅迫時才會展現(xiàn)出更為強烈的抗病反應(yīng),包括活性氧迸發(fā)、總酚含量和抗病相關(guān)酶活力升高及PR基因表達水平增加等,這符合Priming機制的典型特征。因此推測EBR處理主要是通過Priming機制誘導提高葡萄果實的抗病性,從而抑制灰霉病的發(fā)生。

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