银杏内生红球菌FY-5通过调控糖代谢和苯丙烷代谢增强南果梨采后冷藏抗冷害机制研究

本研究针对南果梨采后冷藏易发生冷害的问题，通过银杏内生红球菌FY-5及其发酵上清液处理，系统探究其对果实糖代谢（SS、SPS、AI、NI活性及基因表达）、苯丙烷代谢（PAL、C4H、4CL活性及酚类积累）和抗氧化系统（ASA-GSH循环、ROS清除）的调控作用。结果表明FY-5处理显著增强果实抗冷性，维持蔗糖和酚类物质含量，提升抗氧化能力，为果蔬采后生物保鲜提供了新策略。

　　

南果梨作为一种典型的呼吸跃变型果实，以其细腻多汁的果肉和独特的酒香风味深受消费者喜爱。然而，采后的南果梨在室温下极易软化、褐变和风味劣变，严重影响其食用品质。低温冷藏虽能有效抑制果实呼吸和真菌生长，延长贮藏期，但长期冷藏会诱发冷害，尤其在果实从冷藏环境转移至货架期时，褐变现象尤为明显。因此，开发有效的技术手段以减轻南果梨的冷藏伤害已成为采后保鲜领域的重要课题。

近年来，内生菌作为一种寄生在植物体内而不引起病害的微生物，因其能分泌与宿主相似的代谢产物（如黄酮、多糖等），并增强宿主抗逆性而受到广泛关注。研究表明，某些内生菌可通过调节抗氧化酶活性和次生代谢途径，提高植物对非生物胁迫的耐受性。然而，内生菌调控南果梨冷藏抗性的具体机制，尤其在糖代谢和苯丙烷代谢方面的作用尚不明确。

为此，研究人员在《Postharvest Biology and Technology》上发表论文，探究了银杏内生红球菌（Rhodococcus sp.）FY-5及其发酵上清液对冷藏南果梨生理品质、糖代谢、苯丙烷代谢及抗氧化能力的影响。该研究通过多指标测定和分子生物学手段，系统揭示了FY-5处理增强果实抗冷性的内在机制。

研究中，作者主要采用了以下关键技术方法：以辽宁鞍山产南果梨为实验材料，经消毒后分为对照组（CK）、阴性对照组（NC）、FY-5菌悬液处理组和FY-5上清液处理组；测定果实重量损失、硬度、可溶性固形物（TSS）、可滴定酸（TA）、电导率、丙二醛（MDA）和褐变指数（BI）等品质指标；采用高效液相色谱（HPLC）分析蔗糖、果糖和葡萄糖含量；通过酶活性检测试剂盒测定蔗糖代谢酶（SS、SPS、AI、NI）和苯丙烷代谢关键酶（PAL、C4H、4CL）活性；利用实时荧光定量PCR（qPCR）分析相关基因（PuSS、PuSPS、PuAI、PuNI、PuPAL、PuC4H、Pu4CL）表达水平；采用比色法测定总酚、总黄酮、抗氧化酶（SOD、POD、CAT）活性和ASA-GSH循环组分（ASA、GSH、APX、GR等）含量。

3.1. 品质属性

结果表明，FY-5处理（尤其是上清液）显著降低了南果梨的重量损失和硬度下降，维持了较高的TSS和TA含量。此外，FY-5处理有效抑制了电导率和MDA的上升，减轻了膜脂过氧化和褐变程度，说明其有助于保持细胞膜完整性和果实外观品质。

3.2. 可溶性糖含量及相关代谢酶活性和基因表达

FY-5处理延缓了蔗糖的降解，抑制了AI和NI活性及其基因表达，同时提高了SS和SPS活性及PuSS、PuSPS基因转录水平。这使得蔗糖积累增加，葡萄糖和果糖含量降低，从而增强了果实的抗冷性。

3.3. 总酚、总黄酮及酚类物质含量

FY-5处理显著提升了总酚和总黄酮含量，并促进了绿原酸、熊果苷、儿茶素、芦丁、槲皮素和原花青素等酚类物质的积累。上清液处理的效果尤为突出，表明FY-5分泌的代谢物可能直接参与了酚类合成途径的激活。

3.4. PAL、C4H、4CL酶活性及基因表达

FY-5处理上调了苯丙烷代谢关键酶PAL、C4H、4CL的活性和基因表达，进一步证实了其通过促进酚类合成增强果实抗逆性的机制。

3.5. PPO和POD酶活性

FY-5处理抑制了PPO活性，但提高了POD活性，这有助于减少酚类氧化和褐变，同时增强抗氧化防御。

3.6. 抗氧化能力

FY-5处理显著降低了H₂O₂和O₂^•?积累，提高了DPPH和·OH自由基清除能力，表明其有效缓解了氧化应激。

3.7. ROS代谢系统

FY-5处理增强了ASA-GSH循环中APX、GR、MDHAR、DHAR等酶活性，促进了ASA和GSH的积累，从而提升了细胞的氧化还原稳态和ROS清除能力。

综上所述，该研究证实银杏内生红球菌FY-5通过调控糖代谢（促进蔗糖合成与积累）和苯丙烷代谢（激活酚类合成途径），增强抗氧化系统功能，有效 alleviates南果梨的冷藏伤害。这不仅为阐明内生菌增强果实抗冷性的机制提供了新见解，也为开发绿色高效的果蔬采后保鲜技术提供了理论依据和应用潜力。FY-5及其代谢产物作为一种新型生物保鲜剂，在减少化学防腐剂使用、延长果蔬货架期方面具有广阔前景。