γ-氨基丁酸能够提高葡萄果串在采收后的抗灰葡萄孢（Botrytis cinerea）能力，并调节其抗氧化防御机制及苯丙素代谢

《Postharvest Biology and Technology》：γ-aminobutyric acid enhances postharvest resistance of grape berries to Botrytis cinerea and modulates antioxidant defense and phenylpropanoid metabolism

　　• 外源性GABA可以减少灰霉病的发生，并限制真菌的定殖。
• GABA增强抗氧化酶的活性并降低脂质过氧化。
• 转录组分析识别出与GABA相关的苯丙素代谢变化。
• 代谢组分析突出了酚类、芪类和氧化脂质代谢的改变。
• 综合组学研究表明苯丙素的转录和代谢响应是协调的。

引言
葡萄（Vitis vinifera L.）是一种具有经济重要性的非结果期浆果，在全球范围内种植，因其独特的风味以及丰富的糖分、有机酸、维生素和酚类抗氧化剂成分而受到珍视（Li等人，2024年）。然而，葡萄含有较高的水分且果皮较薄，在收获和运输过程中容易受到机械损伤，从而增加了采后储存期间感染病原体的风险。由Botrytis cinerea引起的灰霉病是葡萄采后最常见的破坏性病害之一。这种病原体具有广泛的宿主范围和很强的环境适应能力，能够在田间建立潜伏感染，或者通过采后的伤口侵入果实，导致储存和运输过程中的快速传播。因此，组织软化、腐烂和市场价值下降等现象随之发生（Su等人，2023年；Rahmani和Hakimi，2023年）。因此，有效控制采后灰霉病对于延长葡萄的储存寿命和减少采后损失至关重要。
目前，葡萄采后灰霉病主要通过低温储存、二氧化硫熏蒸和合成杀菌剂来管理。虽然这些方法可以在一定程度上抑制病原体的生长，但其长期或不当使用可能会促进杀菌剂抗性的产生，并导致化学残留、果实漂白和环境污染问题（Chen等人，2022年）。随着消费者对食品安全和环境可持续性保存技术的需求增加，利用天然存在的代谢物来诱导果实抗性已成为一种有前景的策略。与直接抑制病原体不同，抗性诱导剂可以激活或增强抗氧化系统、激素信号传导、细胞壁相关防御机制以及次级代谢，使果实能够在病原体侵害时更快更有效地发起防御反应（Zhai等人，2026年）。例如，外源性褪黑素、一氧化氮和甲硫氨酸的处理已被证明能有效减少葡萄果实的灰霉病发生，这与抗氧化酶活性的增强、氧化损伤的缓解以及与防御相关的次级代谢途径（包括苯丙素、黄酮类和芪类的生物合成）的调节有关（Li等人，2022年；Song等人，2022年；Li等人，2026年）。这些发现表明，通过内源性或天然存在的代谢物激活葡萄果实的固有防御机制是一种有效的控制采后病害的方法。
γ-氨基丁酸（GABA）是一种非蛋白质生成的氨基酸，在植物组织中广泛存在，既作为代谢物也作为信号分子（Seifikalhor等人，2019年）。GABA主要通过谷氨酸脱羧酶从谷氨酸合成，随后通过GABA转氨酶和琥珀酸半醛脱氢酶的作用降解为琥珀酸，从而将GABA代谢途径与三羧酸循环联系起来。生物和非生物胁迫可以诱导植物组织中GABA的快速积累，参与碳和氮代谢、能量供应、氧化还原平衡以及植物激素信号传导（Tarkowski等人，2020年；Islam等人，2024年）。先前的研究表明，GABA通过激活防御相关酶的活性和基因表达来增强梨果对Penicillium expansum的抗性（Yu等人，2014年）。在苹果果实中，GABA通过调节GABA代谢途径、多胺代谢和活性氧代谢来提高抗病性（Zhu等人，2022年）。在番茄果实中，GABA通过维持一氧化氮的稳态（Wang等人，2022年）并促进酚类、黄酮类和与致病相关的蛋白质的积累，从而在病原体接种后实现更快更强的防御反应（Li等人，2024年）。此外，GABA还显示出增加抗氧化酶活性、减少膜脂质过氧化以及延缓‘Sahebi’葡萄品质下降的作用（Asgarian等人，2022年）。最近的一项研究还表明，GABA处理能够在低温储存期间保持‘Red Globe’葡萄的品质（Zeng等人，2026年）。然而，现有研究主要集中在葡萄的采后质量维持和寒冷适应性上，而GABA增强葡萄对Botrytis cinerea抗性的潜在作用及其背后的分子机制尚未得到充分探索。
转录组学和代谢组学方法在阐明葡萄及其他果实对病原体感染和外源诱导剂的响应方面发挥了重要作用。转录组学和代谢组学的综合分析表明，Botrytis cinerea感染会引发葡萄果实中转录和代谢网络的显著重编程，包括病原体识别、氧化还原调节、细胞壁修饰以及苯丙素和黄酮类的生物合成。这些发现表明，葡萄果实对Botrytis cinerea的防御反应是复杂的，整体抗性依赖于多个防御途径的协调调节（Ma等人，2025年）。此外，外源诱导剂和生物控制剂可以进一步调节果实对病原体感染的转录和代谢响应。例如，生理和转录组学分析显示，植酸处理通过增强抗氧化能力、调节防御相关基因表达以及激活多种抗病相关代谢途径，提高了Meyerozyma caribbica对Aspergillus carbonarius的生物控制效果（Foku等人，2025年）。壳聚糖处理不仅直接影响真菌菌丝的形态和生长，还激活了葡萄中的抗氧化防御、病原体识别和防御信号相关基因，从而提高了对Botrytis cinerea的抗性（Zhang等人，2020年）。类似地，甲基茉莉酸处理通过调节苯丙素生物合成、植物激素信号传导和其他防御相关代谢过程，增强了猕猴桃对Botrytis cinerea的抗性（Yang等人，2025年）。总体而言，这些研究强调了转录组学和代谢组学方法在阐明外源诱导剂增强果实抗性机制方面的作用。然而，关于GABA处理葡萄的研究主要集中在采后质量维持、抗氧化酶活性和膜脂质过氧化方面，而在Botrytis cinerea感染背景下对基因表达和代谢物积累的系统性分析仍然较少。具体来说，需要进一步探索GABA处理后葡萄果实转录和代谢网络的改变，以及涉及的关键候选基因和防御相关代谢物。
在本研究中，GABA预处理是指在葡萄果实受伤并接种Botrytis cinerea之前将其浸泡在GABA溶液中。本研究旨在探讨GABA预处理对‘Red Globe’葡萄果实采后感染Botrytis cinerea后的病害发展、氧化损伤以及抗氧化和防御相关酶活性的影响。随后对GABA处理的和对照处理的果实进行了采前和采后病原体接种前的转录组学和代谢组学分析，以系统地识别差异表达基因（DEGs）、差异积累的代谢物（DAMs）以及与GABA诱导的抗性相关的关键代谢途径。总体目标是阐明GABA增强葡萄果实采后抗性背后的生理和分子机制，并为开发环保的采后病害控制策略提供机制支持。

材料收集与处理
从中国宁夏回族自治区银川市平吉埔葡萄种植区收集了‘Red Globe’葡萄（Vitis vinifera L.）果实。选择大小和颜色均匀、果皮完整且无可见机械损伤或病害迹象的果实，立即在装有冰块的冷藏箱中运输到实验室。实验室收到后立即开始GABA预处理，没有经过过夜储存。

GABA预处理对采后葡萄灰霉病发展的影响
在4天时，不同浓度的GABA对灰霉病的发展有不同的影响（图1A）。未经处理的果实表现出广泛的病害症状，而5、10和15 mmol L–1 GABA处理的果实则限制了病害的发展。10 mmol L–1 GABA处理的果实病害发生率为21%，病斑直径为2.3 mm，分别比对照组（87%和14.7 mm；图1B和C）降低了76%和84%。无论是病害发生率还是病斑直径，在GABA处理下均较低。

讨论
采后真菌腐烂仍然是葡萄储存和商业分销中的一个重要挑战，其中由Botrytis cinerea引起的灰霉病是最具破坏性的病害之一，导致果实品质下降和经济损失（Torres-Palazzolo等人，2024年）。尽管广泛使用合成杀菌剂，但人们对化学残留、环境污染以及抗性Botrytis cinerea种群的出现感到担忧，这增加了对更安全处理方法的需求。

结论
本研究表明，10 mmol L–1 GABA的预处理增强了‘Red Globe’葡萄果实对Botrytis cinerea的采后抗性，表现为病害发生率和病斑发展的减少。GABA预处理增加了抗氧化和防御相关酶的活性，同时减少了MDA的积累，这与改善的氧化还原平衡和减少的膜损伤一致。综合转录组学和代谢组学分析表明，虽然变化是协调的，但并不均匀。

作者贡献声明
Chengnan Li：撰写 - 审稿与编辑、撰写 - 原稿、验证、软件、资源、方法学、数据管理。
Qiuping Deng：验证、资源、方法学、研究。
Ming Chen：方法学、研究。
Wenkong Yao：概念构思。
Shouming Shan：概念构思。
Wei Ji：数据管理、概念构思。
Xiao Yin：监督、项目管理、资金获取、概念构思。

资助
本研究得到了国家自然科学基金（32302496）、山西省现代农业产业技术体系专项基金（2026CYJSTX07–09）以及国家重点实验室作物抗逆性与高效生产开放项目（SKLCSRHPKF2026009）的支持。

利益冲突声明
作者声明他们没有已知的可能影响本文工作的竞争性财务利益或个人关系。

致谢
我们感谢Bullet Edits Limited对手稿的语言编辑和校对工作。

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