《Food Research International》：Antifungal activity of Hanseniaspora uvarum VOCs against Alternaria alternata and Botrytis cinerea in blueberry by disrupting growth metabolism
编辑推荐：
•H. uvarum释放的挥发性有机化合物对A. alternata和B. cinerea都具有很强的生物防治效果。•其抗真菌机制包括破坏病原体细胞膜、增加活性氧积累以及干扰病原体代谢功能。•转录组分析揭示了H. uvarum释放的挥发性有机化合物具有不同的抑制机制。•这类挥发性
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H. uvarum释放的挥发性有机化合物对A. alternata和B. cinerea都具有很强的生物防治效果。
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其抗真菌机制包括破坏病原体细胞膜、增加活性氧积累以及干扰病原体代谢功能。
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转录组分析揭示了H. uvarum释放的挥发性有机化合物具有不同的抑制机制。
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这类挥发性有机化合物可作为无接触、环保的生物熏蒸方式，用于蓝莓采后保存。
引言
蓝莓（Vaccinium属）是一种备受全球重视的水果，因其富含有助于健康的抗氧化剂、花青素和维生素而广受青睐（Sivapragasam等人，2023年）。然而，其采后的保质期和市场价值却因真菌腐烂而大大降低（I?iguez-Moreno等人，2023年）。其中最具破坏性的病原体是坏死型病原体Alternaria alternata和Botrytis cinerea，它们会导致蓝莓在采后出现严重腐烂，给产业带来巨大经济损失（Chacón等人，2022年）。传统的控制方法依赖于合成杀菌剂，但长期使用会导致病原体产生抗药性（Vinogradova等人，2026年），还会造成环境污染（Karimi等人，2025年）、农药残留以及对人体健康构成威胁（Zhang、Godana等人，2020年），因此亟需寻找更安全、更环保的替代方案（Droby等人，2009年）。
利用有益微生物进行生物防治是一种具有前景且可持续的策略。这些拮抗微生物可通过竞争养分、寄生、抗菌作用、诱导病原体产生抗性、释放挥发性有机化合物以及形成生物膜等方式来抑制病原体生长（Zhang、Li等人，2020年）。微生物产生的挥发性有机化合物属于低分子量、亲脂性混合物，近年来逐渐被视为有效的生物熏蒸物质（Almeida等人，2023年）。这类化合物可以通过空气传播，在不与病原体直接接触的情况下就能抑制其生长，从而降低交叉污染的风险，属于一种非侵入性的防治方法（Di Francesco等人，2024年）。某些细菌产生的挥发性有机化合物，比如Bacillus属细菌产生的化合物，能够增强柑橘（Lu等人，2024年）和桃子（Shi等人，2024年）的防御能力。而来自内生菌如Muscodor yucatanensis和Trichoderma atroviride的真菌挥发性有机化合物，也对芒果（Saxena & Strobel，2021年）和马铃薯（Elsherbiny等人，2020年）的病害具有防治效果。拮抗性酵母因其被认定为安全物质、能够定植在果实表面，以及具备多种作用机制——如通过竞争生存空间而非依赖产生抗生素——而具有特殊应用潜力（Azevedo等人，2015年；Edo等人，2025年）。此外，它们还适合大规模、低成本地应用于农业生产（Cai等人，2015年）。它们的生物防治机制包括增强宿主防御能力、竞争养分以及产生抗真菌挥发性有机化合物，其中挥发性有机化合物的产生对其抗真菌活性尤为重要（Zhao等人，2022年）。例如，Wickerhamomyces anomalus产生的挥发性有机化合物可以抑制猕猴桃的青霉病和灰霉病（Zhao等人，2023年）；而Pichia属细菌产生的2-苯乙醇则可以通过干扰蛋白质合成并损害DNA来抑制Monascus ruber的生长（Zhang等人，2021年）。除了直接的抗菌作用外，这类挥发性有机化合物还能通过激活免疫途径来引发果实的防御反应，改变草莓（Wang等人，2019年）的挥发性物质组成，同时调节梨子（Chen等人，2026年）的抗氧化剂和苯丙素代谢过程。这种双重作用机制使得微生物产生的挥发性有机化合物成为实现综合采后保鲜的强大工具。
Hanseniaspora uvarum通常作为附生酵母存在于葡萄和其他浆果上，它已经展现出对果实表面环境的良好适应性（Guaragnella等人，2019年）。此前已有研究显示，H. uvarum对草莓（Cai等人，2015年；Qin等人，2017年；Wang等人，2019年）、葡萄（Liu等人，2010年）以及番茄（Liu等人，2022年）具有生物防治作用。Ruiz-Moyano等人（2020年）发现，H. uvarum产生的挥发性有机化合物能够有效抑制草莓和樱桃上的灰霉病，其中主要的挥发性有机化合物为乙酸和辛酸。Liu等人（2022年）还发现，乙酸乙酯是H. uvarum产生的挥发性有机化合物中含量最高的成分，而且它对Phytophthora nicotianae具有很强的抗卵菌活性。我们之前的研究对从蓝莓表面分离出的某一H. uvarum菌株以及其他酵母进行了对比研究，考察了它们的定植能力、生物膜形成能力、胞外酶活性以及挥发性有机化合物的产生情况。该菌株在蓝莓上的病害控制效果最为显著，且能产生大量挥发性有机化合物（Li、Yang等人，2024年）。虽然已经初步证明了H. uvarum对蓝莓中的A. alternata和B. cinerea具有生物防治作用，但具体哪些挥发性有机化合物负责发挥这种抗真菌作用，它们在果实内的实际效果如何，以及相关的生理和分子机制目前仍不清楚。
基于以上情况，本研究旨在：（1）检测H. uvarum产生的挥发性有机化合物对A. alternata和B. cinerea的体外抗真菌效果；（2）通过测定病害发生率和病斑直径，评估这类挥发性有机化合物在蓝莓采后处理中的生物防治效果；（3）从细胞层面（菌丝形态与完整性）、生理层面（细胞膜通透性及氧化应激水平）以及转录层面阐明其抗真菌机制。这项研究为将H. uvarum产生的挥发性有机化合物应用于蓝莓采后腐烂控制提供了理论基础。
章节要点
研究材料
本研究使用的蓝莓（Vaccinium corymbosum L.）‘Bluecrop’品种果实，采自中国北京平谷的一个传统常规种植果园，采集后在4小时内运送至我们的实验室。所选果实大小和成熟度一致，且无任何物理损伤或病理病变。随后，这些果实被储存在4℃条件下，以备后续分析使用。
病原体分离
从腐烂的蓝莓果实中分离出了致病真菌Alternaria alternata和Botrytis cinerea，随后对这些病原体进行了鉴定。
H. uvarum产生的挥发性有机化合物的抗真菌活性
图1展示了H. uvarum产生的挥发性有机化合物对A. alternata和B. cinerea的抗真菌活性。仅添加活性炭并不会影响病原体的菌落直径，这说明活性炭本身没有抑制作用。而当同时加入H. uvarum时，两种真菌的菌落直径都会显著缩小，不过如果同时添加活性炭，这种抑制作用会明显减弱，这表明活性炭吸附了那些具有抗真菌作用的挥发性有机化合物。
讨论
由Alternaria alternata和Botrytis cinerea引发的蓝莓采后腐烂问题严重影响了蓝莓的质量。本研究发现，从蓝莓表面分离得到的附生酵母Hanseniaspora uvarum产生的挥发性有机化合物对这两种病原体都具有很强的抗真菌活性，能够有效减少蓝莓采后的腐烂程度（见图3）。通过结合形态学、生理学和转录组学分析，我们系统地阐明了其背后的作用机制，具体内容将在下文阐述。
结论
本研究结果表明，H. uvarum产生的挥发性有机化合物可以通过不同的机制抑制A. alternata和B. cinerea的生长：其对A. alternata的作用主要针对其氧化还原、细胞膜功能以及物质运输过程，而对B. cinerea的作用则主要影响其核心的转录和翻译过程。这些发现为将H. uvarum产生的挥发性有机化合物作为无接触式的生物熏蒸剂用于蓝莓保存提供了依据。未来的研究应当进一步揭示H. uvarum产生的挥发性有机化合物、病原真菌以及果实之间的相互作用机制，重点关注这类挥发性有机化合物的作用机理。
作者贡献说明
Xinyue Lv：文章撰写——审阅与编辑、文章撰写——初稿编写、数据可视化、结果验证、软件应用、研究方法设计、实验开展、正式数据分析、数据整理。Ting Yang：文章撰写——审阅与编辑。Yicai Jiang：数据整理。Furong Yuan：研究方法设计。Longwei Li：资源提供。Yahan Zhou：文章撰写——审阅与编辑、文章撰写——初稿编写、研究指导、资源提供、项目管理工作协调、研究方法设计、资金筹集、研究构思。
利益冲突声明
所有作者均声明，自己不存在任何可能影响本研究结果的已知财务利益关系或个人关系。
致谢
本研究得到了中国国家自然科学基金的资助（项目编号：32001759）。
Xinyue Lv|Ting Yang|Yicai Jiang|Furong Yuan|Longwei Li|Yahan Zhou
