白色LED光照抑制扩展青霉生长与致病性的转录组学机制解析及其在苹果采后保鲜中的应用

本研究针对苹果采后蓝霉病防治中化学杀菌剂的生态风险及传统物理方法的局限性，创新性地采用40/120 μmol m-2 s-1强度白色LED光照处理扩展青霉（Penicillium expansum），通过体外/体内实验结合转录组学分析，揭示其通过破坏细胞膜完整性、抑制能量代谢和毒力因子分泌的三重抑菌机制，为开发安全低成本的果蔬采后保鲜技术提供理论依据。

　　

苹果在采后贮藏过程中常遭受蓝霉病侵袭，其病原体扩展青霉（Penicillium expansum）不仅造成严重经济损失，还会产生致癌的真菌毒素。当前主要依赖低温贮藏和化学杀菌剂进行防治，但前者能耗高，后者存在环境污染和耐药性风险。虽然短波长LED（如紫外、蓝光）的抑菌效果已被证实，但对覆盖420-720 nm波段的白色LED光照的研究仍属空白。

浙江科技学院的研究团队在《Food Microbiology》发表的研究中，通过系统比较黑暗对照与40/120 μmol m^-2 s^-1白色LED处理下扩展青霉的生物学特性，结合RNA-seq技术解析分子机制。研究发现120 μmol m^-2 s^-1光照使菌丝严重皱缩变形，体外培养第5天时菌落直径减小38.5%，苹果接种实验显示病斑面积减少62.3%。透射电镜观察到细胞膜出现明显断裂，胞内物质外泄。

关键技术包括：建立标准化LED光照培养系统，采用台盼蓝染色评估膜完整性，通过UHPLC-MS检测毒力因子（如patulin）分泌量，并利用Illumina平台进行转录组测序（数据已上传NCBI SRA，编号PRJNA1262815）。

主要结果：

1. 体外抑制效应：高强度光照导致菌丝形态学异常，伴随麦角固醇含量下降21.7%，细胞膜通透性增加2.3倍。
2. 体内防控效果：处理组苹果硬度保持9.2 N，可溶性固形物无显著变化，且未出现光胁迫相关的表皮灼伤。
3. 分子机制：KEGG分析显示碳水化合物代谢（如糖酵解途径）和脂质合成通路关键基因（如ACC羧化酶）显著下调，同时毒力相关基因（如PePatK）表达量降低4.8倍。

讨论指出，白色LED通过三重协同机制发挥作用：① 抑制ATP生成相关酶系；② 破坏细胞膜甾醇合成；③ 阻断聚酮类毒素生物合成。相较于传统紫外处理，该技术具有无辐射伤害、操作简便等优势，特别适合发展中国家产区应用。研究首次阐明全光谱可见光的抗真菌分子网络，为开发基于光照参数的精准保鲜设备奠定基础。