我国苹果产量及消费量均位居世界首位。然而,由扩展青霉(Penicillium expansum)等致病菌造成的苹果采后腐烂对我国苹果产业健康发展产生消极影响。且P.expansum侵染过程中产生的次级代谢产物展青霉素(Patulin,PAT)对细菌、植物、动物均具有强毒性,严重威胁生态平衡和消费者健康。传统化学杀菌剂的广泛应用可以有效控制苹果采后P.expansum和PAT的污染,但催生农药残留、抗药菌株等问题。开发经济、绿色、高效的苹果采GSI-IX体内实验剂量后P.expansum生物防治策略对苹果产业发展及消费者健康均具有重要意义。有研究表明以拮抗酵母为代表的生物拮抗菌可以有效减少苹果在贮藏过程中的霉菌腐烂,具有替代传统化学杀菌剂的潜力。因此,本论文拟筛选对苹果采后青霉病及PAT具有高效控制作用的拮抗酵母菌株;揭示拮抗酵母防治P.expansum污染的机制。论文研究结果如下:从本实验室保存的5株酵母中筛选到1株控制苹果采后青霉病效果最好的拮抗酵母XZ1。通过单菌落形态学观察,基于internally transcribed space(ITS)保守序列的分子生物学鉴定,以及基于ITS的进化树分析表明,该拮抗酵母为Kluyveromyces marxiaProbe based lateral flow biosensornus,命名为K.marxianus XZ1,并保藏于中国典型培养物保藏中心,保藏编号为CCTCCNO:M2022014。在 PDA 培养基上,K.marxianus XZ1(1 × 108 cells/mL)处理后的P.expansum ZL菌落直径(2.57 cm)与对照组(4.38 cm)相比显著降低。K.marxianus XZ1能够显著降低苹果采后贮藏期青霉病的腐烂率,显著减小其腐烂直径,并在Potato Dextrose Broth(PDB)培养基和苹果中有效控制PAT的积累;K.marxianus XZ1菌剂喷洒于自然储藏的苹果表面,可显著降低苹果自然腐烂率,且有利于苹果储藏期间理化品质的保持。K.marxianus XZ1控制苹果采后青霉病的机制研究表明,K.marxianus XZ1在18 h内完全抑制PDB培养基中P.expansum ZL孢子萌发和菌丝生长。扫描电镜观察及苹果伤口生长动态结果表明K.marxianus XZ1能够快速在苹果伤口稳定定殖,并建立竞争营养和空间的生态位优势,同时观察到K.marxianus XZ1通过寄生破坏P.expansum ZL菌丝。K.marxianus XZ1的代谢产物中存在抑菌物质,对P.expansum ZL的生长具有抑制作用。进一步研究了K.marxianus www.selleck.cn/products/dibutyryl-camp-bucladesineXZ1处理后对苹果自身抗性的诱导作用,结果表明K.marxianus XZ1能够在不同的时间显著诱导Catalase(CAT)(1,4天),Peroxidase(POD)(1,2,5,7 天),PolyphenolOxidase(PPO)(2,5 天)活性。以上结果表明,K.marxianus XZ1通过营养空间竞争,分泌抗菌物质,寄生作用,诱导苹果自身抗性相关酶活性等机制控制P.expansum ZL在苹果上的侵染。基于转录组学测序技术对K.marxianus XZ1诱导苹果抗性以防御P.expansum ZL侵染的分子机制进行了研究。经K.marxianus XZ1处理后,苹果在第1,2,3天分别有35,3197和1193个基因的表达发生显著变化,Kyoto Encyclopedia of Genes and Genomes(KEGG)对上调表达基因富集分析表明,苹果中植物-病原体互作通路,植物激素信号转导途径,mitogen-activated protein kinase(MAPK)信号通路,苯丙烷类代谢途径,α-亚麻酸代谢途径等与植物抵抗病原体相关的代谢途径被K.marxianus XZ1 诱导激活。此外,K.marxianus XZ1处理后通过显著上调苹果中与植物抗性相关的一些基因的表达水平,如编码抗性酶的相关基因POD、CAT、PPO,编码抗性蛋白的相关基因pathogenesis-related gene(PR1),PR4等,诱导提高苹果防御机制协同参与P.expansum ZL侵染控制。综上,本论文初步揭示了K.marxianus XZ1对苹果采后P.expansum ZL引起的青霉病的生物防治作用及其机制,为K.marxianus XZ1应用于苹果采后青霉病的生物防治提供理论参考。