转录组学与代谢组学整合揭示外消旋岩藻糖醇诱导采后甜樱桃抗病性的潜在机制

《Food Bioscience》：Transcriptomics integrated with metabolomics reveals underlying mechanisms of ectoine-induced disease resistance of postharvest sweet cherry

　　• 海因可减轻甜樱桃采后贮藏期间的果实腐烂。• 海因可提高JA和SA水平，但减少GA、ABA和CTK的积累。• 海因可激活苯丙烷类生物合成和α-亚麻酸代谢。• 海因可刺激甜樱桃中PAL、CHI、GLU、SOD、CAT和APX的活性。## 引言甜樱桃（*Prunus avium* L.）起源于东南欧和西亚北部，现已被广泛种植于世界各地（Chen等，2024）。甜樱桃因色泽鲜艳、口感美味、营养丰富而深受消费者喜爱（Wang等，2019a）。然而，甜樱桃易受机械损伤和病原真菌侵染，导致腐烂并造成经济损失（Hosseini等，2024）。甜樱桃的主要采后病害包括由*Alternaria alternata*（链格孢）引起的黑斑腐烂（Zhang等，2025a）和由*Botrytis cinerea*（灰葡萄孢）引起的灰霉病（Aktaruzzaman等，2017）。因此，采取防御措施预防甜樱桃的采后病害至关重要。目前，甜樱桃的抗病技术主要分为物理、化学和生物方法。特别是，由于具有显著的生物学效应和环境友好性，天然和功能成分被广泛应用于采后果实的保鲜中（Wei等，2024）。海因（ectoine）是一种杂环氨基酸，最初由Galinski等人（1985）从嗜盐光合细菌中分离得到。海因因其保护细胞和稳定生物分子的能力而被广泛应用于食品工业、医药和化妆品领域（Ma等，2024a; Orhan等，2024）。近几十年来，海因在采后果蔬中的外源应用也逐渐受到关注。已有报道表明，海因能够稳定香气成分并维持西兰花的贮藏品质（Yue等，2024）。Ye等人（2025）的研究证实，外源海因处理可减少白菜黄化并维持其品质。我们之前的研究发现，海因可通过增强抗病性减少油桃的褐腐病（Xu等，2025）。然而，目前很少有文献关注海因是否能诱导甜樱桃的采后防御反应。采后病害的控制是通过利用生物或非生物因子诱导抗病性来实现的（Zhang等，2021）。植物激素通过复杂的相互作用网络调控果实抗病性，尤其是水杨酸（SA）和茉莉酸（JA）之间复杂的交叉信号（Paramdeep等，2025; Zhang等，2017）。Saderi等人（2024）证明*Glomus mosseae*（柱孢菌）可积累植物激素含量并触发植物激素信号，从而提高*Melissa officinalis*（蜜蜂花）的防御能力。此外，激活多种信号转导通路，包括丝裂素活化蛋白激酶（MAPK）信号通路以及参与植物-病原菌相互作用的通路——可进一步增强果实对病原菌的抗性（Zhou等，2024）。研究表明，苯丙烷类生物合成是涉及植物防御的典型通路（Yadav等，2020）。苯丙烷类生物合成通路可产生抗菌代谢物，如黄酮类化合物，直接参与调节植物免疫（Ge等，2018）。此外，苯丙烷类生物合成通路中防御酶的活性和基因表达可被病原菌侵染所诱导（Li等，2024b）。α-亚麻酸代谢作为核心植物脂质信号组分，与植物逆境响应密切相关。先前的研究表明，外源处理可通过激活α-亚麻酸代谢通路增强采后果实的防御能力。例如，壳寡糖和*Pichia caribbica*（加勒比假丝酵母）的协同作用上调了与α-亚麻酸代谢相关的基因，从而提高了番茄的抗病性（Zhou等，2023）。为研究海因诱导甜樱桃防御反应的机制，本研究结合转录组学和代谢组学以阐明关键基因和代谢物。此外，还测定了与植物抗病性相关的植物激素含量和酶活性。研究结果扩展了我们对海因增强抗病性的分子调控机制的认识。## 章节片段### 果实材料与处理甜樱桃（品种：香泉1号）采自北京市海淀北京农林科学院林业果树研究所，随后立即转移至实验室。通过在20±1°C、相对湿度85±5%的条件下预冷12小时消除田间热。所有甜樱桃均经过仔细筛选以确保大小和成熟度一致。随后，选取90个甜樱桃用于评估初始果实品质。其余的...### 海因处理降低了甜樱桃果实的采后腐烂率不同浓度海因对甜樱桃的影响如图1A所示。果实腐烂率呈贮藏时间依赖性增加，对照组腐烂速度最快。腐烂率在对照组、1和3 g/L海因处理组中首次出现在第4天（图1B）。相比之下，2 g/L海因处理组的甜樱桃腐烂首次出现在第6天。在第...天，2 g/L海因处理组的腐烂率比对照组低84.18%。### 讨论海因是一种广泛存在于嗜盐微生物中的氨基酸衍生物，具有多种生物学功能（Feng等，2024）。海因因其对生物系统的保护作用而日益受到关注，包括增强胁迫耐受性（Chen等，2025）、维持光合效率（Moghaieb等，2006）和清除活性氧（Ozfidan-Konakci等，2022）。一些研究表明，海因的应用可增强采后...### 结论本研究证实，海因的应用可有效降低采后甜樱桃果实的腐烂率，尤其是2 g/L海因效果最佳。海因处理提高了总酚和黄酮类化合物含量，延缓了SA和JA水平的下降，并降低了GA、ABA和CTK的含量。此外，还显著提高了抗病相关酶和抗氧化酶的活性。转录组学和代谢组学分析揭示，*PAL*、*4CL*...### CRediT作者贡献声明**Enya Liu：** 验证。**Jiahua Zhou：** 验证。**Ranran Xu：** 撰写——审阅与编辑，资金获取，概念设计。**Linna Qian：** 数据管理。**Shuaiqi Zhang：** 撰写——初稿，监督，方法学，研究。**Xuwei Duan：** 撰写——审阅与编辑，监督。**Luyao Chen：** 研究。**Baogang Wang：** 撰写——审阅与编辑，监督，资金获取，数据管理，概念设计### 未引用文献Abhilasha and Roy Choudhury, 2021; Bi and Zhou, 2025; Chen et al., 2018; Lavhale et al., 2018; Markovi? and To?ovi?, 2016.### 利益冲突声明作者声明无利益冲突。### 致谢本研究得到了国家自然科学基金（32502292）、北京农林科学院专项创新能力建设基金（KJCX20261003、KJCX20261801）、中国农业科研系统专项基金（CARS-30）以及北京市高精尖产业发展计划青年英才支持计划（20250922）的资助。Shuaiqi Zhang|Luyao Chen|Xuwei Duan|Jiahua Zhou|Enya Liu|Linna Qian|Ranran Xu|Baogang Wang