采后杏果的臭氧处理揭示了由DNA甲基化介导的增强黑点病抗性的通路

《Food Chemistry》：Ozone treatment of postharvest apricot fruit reveals a pathway to enhanced black spot disease resistance mediated by DNA methylation

　　臭氧处理可缓解杏果采后黑点病。臭氧处理激活多条氨基酸代谢途径，促进氨基酸积累。臭氧处理通过激活茉莉酸/水杨酸合成及协同信号传导增强抗病性。氨基酸含量与植物激素含量及防御基因表达存在强相关性。CG、CHG 和 CHH 位点的 DNA 甲基化双向调控防御基因表达。杏（*Prunus armeniaca* L.）是一种跃变型核果，以其优良的风味和高营养品质著称。杏果富含碳水化合物、有机酸、类胡萝卜素和多酚类化合物，并含有多种维生素（A、B、C、K），是富含生物活性化合物、具有潜在健康促进功效的重要膳食来源（Pan et al., 2023）。然而，杏果的高糖含量、高水分活度以及物理/机械损伤使其在采后储存期间极易受到微生物侵染（Ali Sultan & Wahab, 2023; Krishnan et al., 2025）。在采后病害中，由*Alternaria alternata*（交链孢）引起的黑点病危害尤为严重，可导致果实腐烂并造成重大经济损失（Guo et al., 2022; Jieying et al., 2025）。此外，真菌污染可能伴随霉菌毒素的产生，存在潜在的食品安全风险（Farhana et al., 2023）。因此，开发安全有效的采后策略以抑制杏果病害发展、减少损失仍然是迫切需求。臭氧（O?）是一种天然存在于大气中的高反应性氧化剂，已被广泛研究作为无残留抗菌技术用于采后病害防治（Horvitz et al., 2024）。值得注意的是，美国食品药品监督管理局（FDA）于2001年批准O?用于食品直接接触应用（Peng et al., 2024; Tomar & Pradhan, 2024）。除消毒能力外，O?还能降解乙烯，支持其在水果和蔬菜采后保鲜中的应用（Zheng et al., 2023）。以往研究表明，O?处理可改善多种园艺产品采后品质并调控关键代谢途径。例如，O?处理增强了甜瓜的储藏性能并调节了苯丙烷代谢（Ren et al., 2024），同时也有效控制了芒果的蒂腐病并改善了果实品质（Bambalele et al., 2023）。重要的是，越来越多的证据表明，O?可在采后果实中诱导内源防御信号，这独立于其直接抗菌作用（Li, Wang, et al., 2026; Li, Zheng, et al., 2026）。该信号重塑了植物激素平衡和转录重编程，为采后抗病性奠定了分子基础。尽管取得了这些进展，但O?处理对杏果采后保鲜和抗病性的影响，特别是在机制层面，仍了解不足。植物激素，尤其是水杨酸（SA）和茉莉酸（JA），是植物防御反应的核心调节因子。SA与JA之间的相互作用十分复杂，涉及协同和抑制性互作，精细调控植物对生物和非生物胁迫的天然防御机制（Pandey et al., 2025）。SA的生物合成可通过两条主要途径进行：异枝菌酸合酶（ICS）途径和苯丙氨酸解氨酶（PAL）途径（Lefevere et al., 2020）。经典的ICS途径涉及ICS、PBS3和EPS1，已在拟南芥中得到充分表征；然而，系统发育证据表明，完整的ICS-PBS3-EPS1模块可能分布受限，因为PBS3/EPS1同源物在种子植物中并不广泛保守（Torrens-Spence et al., 2019）。相比之下，PAL途径被认为是进化上保守的，可能是许多植物物种中SA产生的主要途径。近期的突破性研究进一步补充了PAL来源SA途径的关键缺失步骤，鉴定出一个保守的酶模块，通过苄基苯甲酸和苄基水杨酸中间体将苯甲酰-CoA衍生物转化为SA。在该模块中，BEBT/OSD2催化苄基苯甲酸的形成，BBO/OSD3/BBH将其氧化为苄基水杨酸，BSH/OSD4/BSE将苄基水杨酸水解生成SA（Liu, Wang, et al., 2025; Wang, Song, et al., 2025; Zhu et al., 2025）。这些进展为在非模式果实系统中解析SA生物合成提供了更新框架。与此同时，越来越多的证据表明，氨基酸代谢是植物免疫中重要但尚未充分探索的组成部分。氨基酸及其衍生物参与氧化还原平衡、防御相关代谢物的生物合成以及系统性免疫反应的协调（Cai & Aharoni, 2022; ?pani? et al., 2025）。DNA甲基化是一个核心的表观遗传开关，调控采后果实的成熟、衰老、抗寒性和抗病性。外源环境信号动态重塑DNA甲基化图谱，从而调节下游功能基因的转录。先前针对核果和茄科果实的确认研究证实，受刺激改变的甲基化调控乙烯、JA/SA信号传导、酚类和初级代谢途径，形成了分级调控级联：DNA甲基化作为上游表观遗传调控，植物激素和氨基酸代谢作为下游防御效应分子发挥作用（Bao et al., 2024; Guo et al., 2023; Yan et al., 2025; Zou, Li, et al., 2025）。然而，*A. alternata*侵染期间杏果中免疫相关氨基酸代谢重编程的分子基础及其与植物激素合成和信号传导的协调机制仍 largely 不清楚。特别是，O?处理是否通过协调调控氨基酸代谢和JA/SA途径增强采后抗性——以及DNA甲基化等上游调控层如何参与这些反应——尚未阐明。在本研究中，对*A. alternata*接种后的杏果进行O?处理，并在储存期间定量分析氨基酸和植物激素的动态变化。整合多组学方法，包括代谢组学、转录组学和全基因组甲基化组学，以（i）评估O?处理对杏果采后*A. alternata*抗性的影响，（ii）阐明氨基酸代谢网络、JA/SA合成与信号传导以及DNA甲基化的协调调控机制。总体而言，本研究为O?诱导杏果防御增强的机制提供了深入见解，并从表观遗传学角度为开发改进的采后病害控制策略提供了新视角。本研究使用的杏品种为"川至红"（*Prunus armeniaca* L.）。果实于2024年7月从位于中国北京延庆区的北京华海园艺种植合作社（40°58′N, 116°19′E）采收。所有果实均在商业成熟期采收，并选择大小和颜色均匀、无机械损伤、虫害或可见病害症状的果实。共采集600个杏果，每个处理组分配300个果实。接种*A. alternata*后杏果在储存期间的外观变化如图1A所示。在储存开始时（CK-0d），果实外观新鲜健康。储存6天后，CK-6d组的果实表现出严重的恶化并出现典型的黑点症状，而O?-6d组的病害发展明显减轻。这些观察结果表明，O?处理有效抑制了*A. alternata*侵染并延缓了由*Alternaria alternata*侵染引起的采后黑点病是杏果储藏和营销的主要限制因素。作为一种无残留且环境友好的技术，O?处理已被广泛应用于控制果蔬采后病害。在本研究中，O?处理有效抑制了接种*A. alternata*杏果的黑点病发展。除表型有效性外，我们的多组学整合分析揭示了本研究证明，O?处理通过DNA甲基化介导的转录重编程增强杏果对*Alternaria alternata*的抗性。通过协调调控氨基酸代谢以及JA/SA合成与信号传导，O?诱导的表观遗传修饰促进了采后储存期间的协同防御反应。这些发现为O?诱导抗病性提供了新的机制见解，并凸显了表观遗传调控作为……的潜力**蒋元晔：** 撰写—审阅与编辑，撰写—初稿，可视化，验证，形式分析。**白春梅：** 撰写—审阅与编辑，可视化，验证，资源，调查研究，数据整理。**Alisdair R. Fernie：** 撰写—审阅与编辑。**刘月兰：** 资源，调查研究，数据整理。**周新远：** 资源，调查研究。**李天渝：** 撰写—审阅与编辑。**冯馨怡：** 资源。**吴彩娥：** 撰写—审阅与编辑。**王云祥：** 撰写—审阅与编辑Ortu?o-Hernández, Fernández, Martínez-Gómez, Ruiz and Salazar, 2024作者声明不存在任何已知的竞争性经济利益或个人关系，这些关系可能影响本文所报告的工作。本研究受国家重点研发计划（2023YFD2201300）、北京市农林科学院科技创新能力专项建设基金（KJCX20251211）和北京市乡村振兴农业科技项目（NY2602050100）资助。