冷等离子体通过影响葡萄果的能量状态和呼吸代谢，降低了灰葡萄孢（Botrytis cinerea）感染的发病率

《Plant Physiology and Biochemistry》：Cold plasma reduces the incidence of Botrytis cinerea infection in grape fruit by affecting the energy status and respiratory metabolism

葡萄经冷等离子体处理后显著抑制了灰霉病的发生，通过调控呼吸代谢相关酶活性（如降低PGI、SDH、CCO活性）和能量代谢（维持ATP、EC水平及NADP/NADPH平衡），减少氧化损伤并增强抗病性。

　　这项研究探讨了冷等离子体（Cold Plasma, CP）处理对葡萄果实中灰霉病（由灰霉菌 *Botrytis cinerea* 引起）发展、呼吸代谢以及能量状态的影响。葡萄因其薄皮和高水分含量，在运输和储存过程中极易受到机械损伤和真菌感染，导致品质下降和经济损失。因此，寻找一种安全、有效的保鲜技术对葡萄产业具有重要意义。CP 技术作为一种非热灭菌方法，因其低温操作、高效杀菌和无污染的特性，被认为是食品保鲜领域的一个有前景的工具。本研究旨在揭示 CP 处理在抑制灰霉病发展方面的具体机制，以及其对葡萄呼吸代谢和能量代谢的影响，从而为葡萄的保鲜技术提供理论依据和实践指导。

灰霉病是全球范围内影响多种水果和蔬菜的主要病害之一，尤其在葡萄中表现得尤为严重。它不仅导致果实腐烂，还给农业生产带来巨大的经济损失。传统方法如二氧化硫熏蒸虽然能有效抑制病原菌，但其高浓度可能对果实造成损害，并且残留问题也引发了消费者对食品安全的关注。因此，探索新型、安全的保鲜技术成为当前研究的重点。CP 技术通过产生多种活性成分，如离子、自由基、活性氧（ROS）和活性氮（RNS），能够有效破坏病原菌的细胞结构，包括细胞壁、细胞膜、线粒体和DNA，从而抑制其生长。此外，CP 还能通过促进植物次生代谢产物的合成，提高果实的抗病能力。

在实验设计中，研究者选取了“红地球”葡萄作为实验对象，这些葡萄具有新鲜的果梗、均匀的成熟度和无表面损伤的特点。为了模拟病害发生，研究人员在果实表面制造了微小的伤口，并接种了 *B. cinerea*。随后，将果实分为四个处理组：对照组（CK）、CP 处理组、病原菌感染组（*B. cinerea*）和 CP 处理加病原菌感染组（CP + *B. cinerea*）。所有处理均在恒温（25 ± 2 °C）条件下进行，并在不同时间点采集样本进行分析。

研究发现，CP 处理显著降低了病原菌感染后的疾病指数和病斑直径。这表明 CP 处理能够有效抑制灰霉菌的侵袭和扩散。进一步分析显示，CP 处理还显著降低了感染葡萄的呼吸速率，这是与病害发展密切相关的因素。在病害发生初期，葡萄的呼吸速率会显著上升，而 CP 处理则通过抑制这一过程，延缓了果实的代谢活动，从而减少病原菌利用的营养物质。此外，CP 还影响了葡萄的氧化还原状态，减少了 NAD 和 NADH 的含量，同时增加了 NADP 和 NADPH 的水平。这种变化有助于维持葡萄细胞内的氧化还原平衡，增强其对病原菌的防御能力。

葡萄的能量代谢状态是其抗病能力的重要指标之一。ATP、ADP 和 AMP 是细胞代谢和生命活动的主要能量来源，它们的比例反映了细胞的能量状态（Energy Charge, EC）。当 EC 降低时，细胞会通过增强呼吸代谢来合成更多的 ATP，以满足能量需求。然而，这种增强也会导致细胞代谢失衡，增加氧化损伤，从而降低抗病能力。研究发现，CP 处理能够抑制感染葡萄中 ATP 合成相关酶（如 ATPase）的活性下降，同时延缓 ATP 和 ADP 含量的减少，从而维持较高的能量状态。这种调控机制有助于保持细胞膜的完整性，延缓果实的衰老和病害发展。

此外，研究还探讨了 CP 处理对葡萄呼吸代谢相关酶活性的影响。PGI、SDH 和 CCO 是呼吸代谢中的关键酶，它们的活性变化与果实的呼吸速率密切相关。CP 处理显著降低了这些酶的活性，从而抑制了呼吸代谢的过度进行。相反，G6PDH 和 6PGDH 的活性则有所提升，这些酶属于磷酸戊糖途径（Pentose Phosphate Pathway, PPP）的一部分，该途径在提供还原力和维持细胞内氧化还原平衡方面具有重要作用。CP 处理通过增强 PPP 的活动，有助于维持葡萄的抗氧化能力，从而增强其对病原菌的抵抗力。

研究还发现，CP 处理对葡萄的硬度、可滴定酸度（TA）、总可溶性固形物（TSS）和葡萄糖、丙酮酸等代谢物含量具有积极影响。这些指标的变化反映了果实整体的代谢状态和抗病能力。在 CP 处理的果实中，这些指标的下降幅度较小，表明 CP 能够有效延缓果实的品质变化。同时，研究还发现 CP 处理能够显著降低果实中的 H?O? 和 O?? 的含量，这有助于减少氧化损伤，提高果实的稳定性。

通过相关性分析，研究进一步揭示了葡萄呼吸代谢、能量代谢与抗病能力之间的密切联系。疾病指数与呼吸速率、H?O? 和 O?? 含量呈正相关，而 ATP、ADP 和 NADPH 含量则与疾病指数呈负相关。这表明，葡萄的抗病能力与其呼吸代谢和能量代谢的平衡密切相关。CP 处理通过调控这些代谢途径，能够有效维持果实的能量状态，减少氧化损伤，从而延缓病害的发展。

综上所述，CP 技术通过抑制葡萄的呼吸代谢和能量代谢的过度消耗，维持较高的能量状态，增强果实的抗病能力。这种调控机制不仅有助于减少病原菌的侵袭，还能够延缓果实的衰老和品质下降。因此，CP 技术在葡萄保鲜领域具有广阔的应用前景，特别是在减少化学残留和提高食品安全方面。未来的研究可以进一步探索 CP 技术在不同葡萄品种和储存条件下的效果，以及其在实际生产中的应用可行性。