杧果采后主要真菌病害及其抗病機(jī)理研究進(jìn)展①

楊建波 歐陽秋飛 黃戰(zhàn)威

(1百色學(xué)院農(nóng)業(yè)與食品工程學(xué)院 廣西百色533000;2百色芒果研究院 廣西百色533000)

杧果（Mangifera indicaL.）為漆樹科杧果屬常綠喬本果樹，是重要的熱帶水果之一。廣西是我國杧果主要產(chǎn)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。杧果采后易病變腐爛，其中炭疽病和蒂腐病是引起采后杧果腐爛和影響杧果采后儲(chǔ)運(yùn)及品質(zhì)的主要病害，造成巨大損失。為此，學(xué)者們通過致病菌的分離來研究杧果病原菌的多樣性，并結(jié)合病害調(diào)查和人工接種來評(píng)價(jià)和篩選不同抗病性種質(zhì)資源，進(jìn)而通過差異顯示分子生物學(xué)技術(shù)來研究病程、抗性相關(guān)基因，使得杧果對(duì)致病菌的基因應(yīng)答和生理響應(yīng)研究不斷深入，這為杧果果期病害相關(guān)的致病和抗病機(jī)理研究打下了一定基礎(chǔ)。本文綜述杧果主要采后真菌病害及其病原真菌、抗病性的品種差異及抗病種質(zhì)篩選、杧果的抗病響應(yīng)與表達(dá)調(diào)控機(jī)制等的研究進(jìn)展，探討目前杧果采后病害病程相關(guān)分子基礎(chǔ)及抗性相關(guān)分子機(jī)理研究情況，為進(jìn)一步的深入研究提供參考。

1 杧果采后主要病害及其病原菌

杧果病害主要為真菌性病害［1］，其中杧果炭疽病和蒂腐病是杧果采后的主要病害，是導(dǎo)致其采后腐爛的重要原因之一。其病原菌多數(shù)在杧果發(fā)育期間侵入，隨著采后果實(shí)抗性的降低和可利用營養(yǎng)物的增加，可由潛伏狀態(tài)轉(zhuǎn)變?yōu)橹虏顟B(tài)而引起果實(shí)腐爛。前人研究［2-3］相繼證實(shí)杧果果實(shí)普遍存在多種真菌的潛伏侵染現(xiàn)象，真菌種類包括Colletotrichum.gloeosporioides、Lasiodiplodia［Botryodiplodia］theobromaePat.等十余種。但我國不同省區(qū)杧果的帶菌率存在顯著差異，同時(shí)杧果果實(shí)不同部位的帶菌率也存在顯著差異，果柄、蒂部的帶菌率較高。杧果果實(shí)潛伏侵染真菌中的主要種類包括炭疽病致病菌膠孢炭疽菌C.gloeosporioides和蒂腐病致病菌可可球二孢蒂腐菌（L.theobromae），而（L.theobromae）的致病力最強(qiáng)［2］。分離、接種采后杧果潛伏性侵染真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 杧果抗病性的品種差異與抗病種質(zhì)篩選

目前，杧果果期病害化學(xué)防治中的抗藥性［4］和污染等問題日趨突出，植物提取物［5］、誘抗劑［2］、生防菌［6］等環(huán)境友好型藥物及方法逐漸應(yīng)用于杧果生產(chǎn)。但通過抗病品種的選育和引種等提高杧果自身抗病性是防治采后病害最根本的途徑。

Ekbote等［7］用綜合篩選法篩選到Amarpali、Dasehari兩個(gè)高抗品種以及其他10個(gè)中抗品種。在我國海南曾篩選到高抗品種LN1以及其他六個(gè)中抗品種［8］。張賀等［9］采用田間抗病性鑒定法對(duì)56份新引進(jìn)的杧果種質(zhì)進(jìn)行果實(shí)炭疽病、蒂腐病和瘡痂病的抗性評(píng)價(jià)，篩選出高抗炭疽病種質(zhì)5份、高抗蒂腐病16份和對(duì)3種病害均有抗性的種質(zhì)7份。劉羽等［10］采用離體葉片抗病性鑒定法評(píng)價(jià)了來自國內(nèi)外的共189份杧果種質(zhì)材料的炭疽病抗性，發(fā)現(xiàn)愛文芒等9份高抗種質(zhì)、扁桃芒等55份中抗種質(zhì)、青皮芒及紫花芒等34份感病種質(zhì)和貴妃芒、金煌芒及臺(tái)農(nóng)1號(hào)等90份中感種質(zhì)，但未發(fā)現(xiàn)免疫種質(zhì)。雷新濤等［11］結(jié)合田間調(diào)查法和離體葉片抗病性鑒定法對(duì)杧果種質(zhì)資源的炭疽病抗性進(jìn)行評(píng)價(jià)，同樣未發(fā)現(xiàn)免疫品種，但鑒定出紫花芒等4個(gè)高抗品種和臺(tái)農(nóng)一號(hào)等7個(gè)中抗品種。在廣西右江河谷地區(qū)，分布的栽培品種有臺(tái)農(nóng)、桂熱芒、貴妃等約30個(gè)品種，其中不乏抗病的品種。

3 杧果抗病響應(yīng)與表達(dá)調(diào)控機(jī)制機(jī)理研究

3.1 杧果抗病的物質(zhì)基礎(chǔ)

不同來源的病原真菌的致病力存在差異［2，12］，但是杧果炭疽病病斑大小與杧果品種的抗性級(jí)別顯著相關(guān)［13］。而杧果葉片對(duì)炭疽病的抗性又是隨著葉片的逐漸成熟而不斷增強(qiáng)的［14］，而嫩葉易感病害可能也與葉內(nèi)總酚含量較少等有關(guān)［15］。因?yàn)闁x果中酚類物質(zhì)在病原物入侵后會(huì)被催化氧化為高毒性物質(zhì)［16］，如醌等，進(jìn)而對(duì)病原生物的磷酸化酶以及致病因子酶的活性起到強(qiáng)烈的抑制作用［17］，可直接影響自身抗病性。采后杧果易感病性可能就是因?yàn)楣ぶ蟹宇惢衔锏臏p少，而果皮中酚類化合物的減少可能是因?yàn)镃.gloeosporioides分泌的漆酶代謝掉大量的表兒茶酸等酚類［18］。正常情況下酚類、阿魏酸等抗菌物質(zhì)的含量會(huì)隨杧果的成熟而降低［19］。而多菌靈、接種膠孢炭疽菌等5種處理的貴妃杧果皮中總酚含量在處理后72 h和黃熟期均顯著高于對(duì)照，且黃熟期杧果皮以接菌和多菌靈處理的總酚含量更高［20］，這可能在于多菌靈等藥物發(fā)揮抑菌作用而使得果皮酚類積累增多，而貴妃杧果皮在接種供試膠孢炭疽菌后能夠大量合成酚類物質(zhì)，可能與系統(tǒng)獲得性抗病性有關(guān)，屬于抗病表現(xiàn)。另外，杧果中黃酮類物質(zhì)的前體查爾酮類化合物對(duì)杧果膠孢炭疽菌等也有明顯抑菌效果［21］。

3.2 杧果抗病信號(hào)通路

pH信號(hào)對(duì)病原真菌致病力的調(diào)控作用已得到研究證實(shí)［22］。而Colletotrichumspp.等病原真菌還可以在侵染過程中通過分泌活性胺等pH調(diào)節(jié)因子介導(dǎo)寄主環(huán)境pH值的改變，進(jìn)而促進(jìn)定殖［23］。乙烯的影響取決于不同類型的“植物-—病原菌”互作方式［2］。L.theobromae會(huì)誘導(dǎo)杧果產(chǎn)生大量的1-氨基環(huán)丙烷-1-羧酸而導(dǎo)致杧果內(nèi)源乙烯的快速釋放和果肉的軟化腐爛［24］。采前噴施茉莉酸甲酯［25］、水楊酸［26］、殼聚糖［27］均可激活杧果的防御系統(tǒng)從而增強(qiáng)采后杧果抗性。此外，茉莉酸甲酯、水楊酸、乙烯等也可能在植物抗病過程中起信號(hào)分子作用［28］。

3.3 杧果抗性相關(guān)基因及其表達(dá)檢測

在逆境脅迫相關(guān)研究中，大量與逆境應(yīng)答有關(guān)的杧果基因，如低分子量熱激蛋白基因MiHSP17.6［29］、類黃酮磺基轉(zhuǎn)移酶基因［30］、查爾酮合成酶基因CHS1［31］等，陸續(xù)被克隆并進(jìn)行生物信息學(xué)分析和功能驗(yàn)證。通過實(shí)時(shí)熒光定量PCR檢測，發(fā)現(xiàn)膠孢炭疽菌和L.theobromae的侵染均激活了貴妃杧嫩葉和成熟果實(shí)中MiSOD、MiCHI等7個(gè)防御酶基因的表達(dá)，接種膠孢炭疽菌的果實(shí)和葉片的表達(dá)高峰分別在12和72 h，而接種L.theobromae的則分別出現(xiàn)在36和24 h后［32-33］。在高鹽、低溫（4℃）、ABA、SA等非生物脅迫和膠孢炭疽菌等病菌侵染脅迫下，菠蘿AcSAP轉(zhuǎn)錄因子的表達(dá)量顯著升高［34］。

3.4 杧果抗性相關(guān)組學(xué)研究

近年來，組學(xué)研究技術(shù)逐漸引入杧果病害及抗病性研究領(lǐng)域。武紅霞［35］通過轉(zhuǎn)錄組測序?qū)x果花色苷合成相關(guān)的MYB基因進(jìn)行了篩選和分析。而作為基因表達(dá)的產(chǎn)物，當(dāng)受到病原菌侵害時(shí)，植物體內(nèi)蛋白質(zhì)表達(dá)的變化能夠完成信號(hào)的感應(yīng)、傳遞和進(jìn)一步的應(yīng)激反應(yīng)，并呈現(xiàn)時(shí)空性和可調(diào)性［36］，因此，植物與病原菌等微生物互作的蛋白質(zhì)組學(xué)研究在杧果之外的一些經(jīng)濟(jì)作物［37-38］上已得到應(yīng)用。鄭斌等［39］基于杧果果實(shí)轉(zhuǎn)錄組測序結(jié)果，共鑒定出轉(zhuǎn)錄因子MYB家族蛋白71個(gè)并作進(jìn)一步分析。Renuse等［40］通過對(duì)杧果ESTs、同源蛋白等數(shù)據(jù)的檢索和de novo測序比對(duì)的方法，成功鑒定杧果葉片蛋白質(zhì)組中的1 001個(gè)多肽分子并匹配到538種蛋白質(zhì)，成為首個(gè)關(guān)于杧果蛋白質(zhì)組的高通量研究報(bào)道。截止目前，通過杧果組學(xué)探究杧果響應(yīng)采后主要病害的分子基礎(chǔ)以及不同杧果品種抗病性差異的內(nèi)在機(jī)理鮮見報(bào)道，有必要在高通量測序、鑒定等方法的基礎(chǔ)上，更多地運(yùn)用比較轉(zhuǎn)錄組學(xué)、差異蛋白組學(xué)、蛋白質(zhì)修飾組學(xué)和代謝組學(xué)等多種方法結(jié)合，明晰潛伏侵染過程中杧果-病原菌互作的分子基礎(chǔ)和信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)、響應(yīng)調(diào)控等分子機(jī)制。

綜上所述，國內(nèi)外針對(duì)杧果采后主要病害病原菌的分類鑒定、綜合防治方法以及抗性種質(zhì)篩選、功能基因克隆等研究工作已相對(duì)深入，但對(duì)不同抗性杧果品種差異應(yīng)答病原真菌的分子基礎(chǔ)和調(diào)控機(jī)制仍有待于深入系統(tǒng)地研究。為此，有必要綜合運(yùn)用多種組學(xué)技術(shù)，探明杧果病害應(yīng)答相關(guān)分子基礎(chǔ)，并通過組學(xué)間的關(guān)聯(lián)分析進(jìn)一步揭示杧果抗性相關(guān)表達(dá)調(diào)控機(jī)制，從而為發(fā)掘杧果抗病基因資源、抗病品種選育和調(diào)控采后杧果抗性等打下基礎(chǔ)。