精准筛选Metschnikowia pulcherrima酵母菌株防控葡萄灰霉病的机制研究及菌株特异性分析

【编辑推荐】为解决葡萄采后灰霉病(Botrytis cinerea)依赖化学杀菌剂的问题，河北科技师范学院食品科技学院团队系统评估了14株Metschnikowia pulcherrima酵母的抑菌效果及作用机制。研究发现MP07菌株通过生物膜(OD590=0.68)和普切明(halo 2.35 cm)展现最佳抑菌率(81%)，而MP14通过挥发性有机物(VOCs)实现100%抑菌，MP11的β-1,3-葡聚糖酶活性达100.96 U1。该研究首次揭示同种酵母菌株间抗菌通路的显著差异，为精准开发生物防治制剂提供理论依据。

　　

葡萄作为全球重要的经济作物，其采后病害造成的损失高达30%，其中由灰葡萄孢菌(Botrytis cinerea)引起的灰霉病尤为严重。传统化学杀菌剂虽能有效控制病害，但耐药性和环境残留问题日益凸显。在此背景下，寻找安全高效的生物防治替代方案成为研究热点。河北科技师范学院食品科技学院的研究团队将目光投向具有广谱抑菌潜力的嗜杀酵母——Metschnikowia pulcherrima，通过系统研究14株该酵母对葡萄灰霉病的防控效果及作用机制，为开发新一代生物防治制剂提供了重要理论支撑。相关成果发表在食品微生物领域权威期刊《International Journal of Food Microbiology》上。

研究团队采用多维度技术路线：通过体外抑菌实验测定14株酵母对B. cinerea菌丝生长的抑制率；建立葡萄果实体内模型验证优选菌株效果；运用分光光度法(OD₅₉₀)定量生物膜形成能力；采用琼脂扩散法测定普切明(pulcherrimin)产量；通过密闭培养系统评估挥发性有机物(VOCs)的抑菌活性；使用DNS法检测β-1,3-葡聚糖酶活性动态变化。

体外抑菌效果分析

所有测试酵母菌株(100 μL, 1×10⁴ CFU/mL)均显示显著抑菌效果，抑制率从MP13的7%到MP07的81%，呈现明显菌株差异。这种差异提示传统以"种"为单位的筛选策略可能存在局限性。

体内防控效果验证

选择体外效果最佳的MP07进行果实实验，证实其能有效阻止葡萄灰霉病发展，且不引起果实不良反应，满足商业化应用的安全性要求。

作用机制解析

研究首次系统揭示同种酵母菌株间的机制分化：MP07通过双重途径——高强度生物膜形成(OD₅₉₀=0.68)和普切明分泌(抑菌圈2.35 cm)占据生态位；MP14(20 μL, 1×10⁸ cells/mL)则依赖VOCs实现完全抑制(100%)；而MP11(同浓度)表现出独特的酶解机制，其β-1,3-葡聚糖酶基础活性达80.78 U₁，在病原菌刺激后跃升至100.96 U₁，显示动态防御特征。

该研究突破性地提出"菌株精准匹配"理念：不同菌株通过特异性通路发挥抑菌作用，MP07适合物理屏障防护，MP14适用于密闭空间熏蒸，MP11则对细胞壁含β-1,3-葡聚糖的病原菌更具针对性。这种发现不仅解释了以往同种酵母防治效果不稳定的现象，更指导未来可基于病害特征选择特定菌株，或设计菌株组合方案。相较于复杂的多菌种复配，精准利用菌株内禀特性，既能保证防治效果稳定性，又可避免菌种间竞争干扰。

从应用角度看，研究为开发"第二代"生物防治剂指明方向：通过菌株特性数据库构建、快速检测技术开发，最终实现"病害特征-菌株功能"的智能匹配。这种精准生物防治策略，有望在减少化学农药使用的同时，解决传统生物制剂效果不稳定的行业痛点，对推进农产品绿色保鲜技术发展具有重要实践意义。