光對病原真菌采後致病性的調節機理研究

《光對病原真菌采後致病性的調節機理研究》是依託華東師範大學，由許玲擔任項目負責人的面上項目。

基本介紹

• 中文名：光對病原真菌采後致病性的調節機理研究
• 項目類別：面上項目
• 項目負責人：許玲
• 依託單位：華東師範大學

項目摘要

在果蔬采後貯運與銷售過程中，病原真菌是導致果蔬腐爛的主要原因之一，控制環境因素是減少病害損失的重要途徑。光照是重要的環境因子，光可參與調節真菌自身的生長、代謝、繁殖等各種生命活動，但是光對病原真菌致病性的調節作用尚不清楚。申請者發現光照可顯著促進采後病害的發生，但不同光質卻對采後病害有不同的調節作用，其中綠色光質可顯著抑制和調控病原真菌的致病性。本申請以果蔬采後這一特定的生理階段為切入點，以侵染多種果蔬的灰黴菌（Botrytis cinerea）為研究對象，通過比較基因組學和分子遺傳學等手段，結合植物病理學研究方法，套用新型節能LED光源定量調控光因子參數，研究灰黴菌對光信號的感受機制以及光因子對灰黴菌生長發育及致病過程的調節機理，揭示果蔬與病原菌互作體系中光對抗病和致病的調節機理，為果蔬采後體系合理使用光源，提升果蔬的貨架品質和食用安全提供科學依據和新思路。

結題摘要

在果蔬采後貯運與銷售過程中，病原真菌是導致果蔬腐爛的主要原因之一，控制環境因素是減少病害損失的重要途徑。光照是重要的環境因子，光可參與調節真菌自身的生長、代謝、繁殖等各種生命活動，但是光對病原真菌致病性的調節作用尚不清楚，尤其是光信號對果實采後病害的防治作用的更有待解析。本研究以侵染多種果蔬的重要采後病原真菌灰黴菌（Botrytis cinerea）為研究對象，在探究不同光照條件對灰黴菌生長發育和致病性影響的基礎上，進一步通過分子遺傳學等手段並結合植物病理學研究方法分析了灰黴菌中光受體蛋白編碼基因對其致病性的調節功能。研究結果表明，不同光質對灰黴菌的生長發育的影響表現為，綠光（螢光光源）能夠抑制灰黴菌的發育和致病性，且綠光和藍光對灰黴菌菌絲亞細胞結構線粒體的形態有顯著的影響。藍光（LED光源）能顯著抑制灰黴菌分生孢子的產生，並促進灰黴菌自身乙烯的合成。研究發現，在灰黴菌與非躍變型葡萄和草莓果實互作過程中，病原乙烯的釋放與其病害發展程度相關，通過檢測光暗條件下病原乙烯的釋放來預測病害的發生。不同光質（LED光源）還可以影響灰黴菌次生代謝物質黑色素的合成，其中紅光顯著促進灰黴菌黑色素的形成，而藍光顯著抑制灰黴菌黑色素的形成。通過真菌基因同源重組獲得基因突變體等的分子遺傳學方法分析灰黴菌中紅光和藍光受體蛋白編碼基因的功能，發現灰黴菌紅光受體基因Bcphy3、藍光受體基因Bcwc1和Bccry都能顯著影響灰黴菌的生長發育，且對其致病性都是必需的，而Bcphy2卻對其致病性有負調節作用。深入比較發現，紅光受體基因Bcphy2缺失導致黑色素合成和分生孢子形成受阻，致病性增強，而藍光受體基因Bcwc1缺失則導致黑色素和分生孢子都大量產生，致病性卻減弱，說明黑色素的生物合成是光信號對灰黴菌生長發育和致病性調控的一個關鍵點，且紅/藍光信號可能存在一定的相互拮抗作用，值得繼續深入探究。綜上所述，本項目明確了光信號能夠通過各種光受體，顯著調節灰黴菌多種代謝產物的形成，如乙烯及黑色素合成，並解釋了光信號調節灰黴菌生長發育和致病性的分子機理，在果蔬采後病害控制領域研究中具有重要的理論和實踐意義。