两种酵母菌对核果类水果中扩展青霉的拮抗作用及产毒基因调控机制研究

本文研究了Metschnikowia pulcherrima L672和Pichia kudriavzevii L40两种酵母菌对核果（桃、黑李、油桃、蟠桃）中产毒扩展青霉（PE）的生物防治效果，证实其能显著降低病害发生率（incidence）和严重度（severity），并调控关键基因idh表达，抑制霉菌毒素棒曲霉素（patulin）合成。研究成果为核果采后真菌病害防控提供了新型绿色解决方案。

　　

引言

核果类水果（桃、李、油桃等）是全球重要的经济作物，年产量达4000万吨。但其采后易受扩展青霉（Penicillium expansum, PE）侵染，该霉菌不仅导致蓝霉病，还会产生具有神经毒性和肝肾毒性的次级代谢产物棒曲霉素（patulin）。传统化学杀菌剂存在残留和耐药性问题，而酵母菌因生长快速、环境友好等特点成为潜在生物防治剂。本研究首次系统评估了Metschnikowia pulcherrima L672（L672）和Pichia kudriavzevii L40（L40）对四种核果中PE的抑制效果及其分子机制。

材料与方法

实验选用罗马桃（Romea）、黑金李（Black gold）、油桃（Nectavista）和美丽蟠桃（Flat Beauty）四种核果。通过伤口接种法比较PE单独接种（对照组）与酵母预处理组（L40+PE、L672+PE）的病害发展，监测6天内发病率、病斑直径；采用毛细管电泳检测patulin含量；通过qPCR分析PE中异环氧脱氢酶基因（idh）的表达动态。

结果与讨论

果实品质基础

被测核果的微生物负载均低于3.5 log₁₀ CFU/g，符合采后卫生标准。黑李的可溶性固形物（TSS）最高（13.57°Brix），pH最低（3.18），这与后续观察到其patulin产量最高（6.88 ppm）相关，证实酸性高糖环境利于毒素合成。

病害控制效果

两种酵母均显著降低PE侵染：

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  L672对油桃效果最佳，使发病率降低20%（最终80%），病斑直径减少40%（18 mm vs 对照组30 mm）

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  在黑李中L40表现更优，发病率仅80%（对照组100%），可能与L40耐酸性（pH 3.18）特性相关

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  蟠桃中虽出现100%发病率，但未检出patulin，提示病害严重度与毒素产生无必然关联

毒素抑制机制

patulin产量呈现宿主特异性：

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  L672完全抑制油桃和黑李中的毒素产生

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  L40使桃中patulin降低99%（0.24 ppm），但意外增加油桃和黑李毒素产量（分别升高879%和231%）

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  基因表达显示：L40普遍上调idh基因（最高达对照的8倍），而L672在无毒素检出的水果中保持idh基线表达，证实不同酵母通过差异调控毒素通路发挥作用

分子调控特征

idh基因表达呈现时间-宿主-酵母三重依赖性：

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  桃中对照组idh表达第4天达峰（早于毒素积累高峰）

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  L672处理使桃中idh表达持续低于对照，与其减少63% patulin的结果一致

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  蟠桃中idh表达后期下降与零毒素检测结果吻合，提示可能存在其他代谢通路关闭机制

结论

该研究证实酵母生物防治的"三重效应"：抑制病原生长、调控毒素基因、宿主特异性响应。L672在多数场景下表现更优，而L40在特定酸性环境（如黑李）中更具优势。研究成果为开发靶向核果采后病害的精准生物防治策略提供了理论依据，同时揭示了真菌-宿主-拮抗菌互作的复杂分子机制，对保障食品安全和减少化学农药使用具有重要意义。