光是地球上生命存在最基本的环境因素。在生物系统中,光主要承担双重重要角色:既是光合作用的主要能量来源,也是调节多种生物适应性反应的关键信号(Z. Yu & Fischer, 2019)。对于固着真菌而言,光感知提供了关于其周围环境的重要空间和时间信息(Fuller et al., 2015; Zhang et al., 2016)。这些来自光的信息触发了全面的转录和生理重编程,使真菌能够根据周围环境优化生长、发育和生存策略,从而实现最佳生命周期(Rodriguez-Romero et al., 2010)。尽管对真菌光生物学的研究已经进行了半个多世纪,但通过测序大量真菌基因组以及应用转录组学和全基因组突变映射等新技术,我们对接真菌光感应和信号传导机制的理解有了显著加深。这些进展揭示了专门的光感受器蛋白作为关键分子开关的作用,它们能够检测特定的光波长并启动下游信号级联,最终影响真菌的生理特性(Z. Yu & Fischer, 2019)。基因组级研究表明,光照在真菌中的调节作用非常广泛,例如在Neurospora crassa中,光照可以影响多达30%的蛋白质编码基因的表达,在Aspergillus nidulans中则影响约10%的基因(C. Chen, Ringelberg, Gross, Dunlap, & Loros, 2009; Lewis et al., 2002; Yu et al., 2021),这为了解真菌中的光信号转导网络的分子结构提供了初步见解。
对于植物病原真菌来说,光感知尤为重要,因为感染、孢子形成和存活通常发生在光照质量、强度和光照周期变化剧烈的动态环境中。已经在几种植物病原真菌(如Botrytis cinerea、Magnaporthe oryzae和A. nidulans)中研究了光反应(Igbalajobi et al., 2019; Lee et al., 2006; Schumacher, 2017)。最近的研究揭示了复杂的光信号网络,这些网络将光感知与其他环境信号结合,以调节多个感染相关过程,包括无性和有性繁殖、孢子萌发、感染结构形成、向光性、次生代谢产物的产生和抗逆性(Li et al., 2024; Li et al., 2025; Roden & Ingle, 2009; Thind & Schilder, 2018)。新兴证据表明,某些植物病原真菌(如B. cinerea)可以将光信号与内源性生物钟振荡器结合,直接调节致病能力并优化感染时机(Hevia et al., 2015)。这些对光有反应的病原行为会导致巨大的农业损失,并威胁全球粮食安全;相反,了解这些调控机制为抗真菌策略提供了潜在的目标。
采后的水果和蔬菜在储存、运输和销售过程中极易受到真菌腐烂的影响,导致巨大的经济损失和食品浪费。尽管广泛使用化学杀菌剂来控制采后腐烂,但由于担心化学残留、抗性病原体种群和消费者对更安全保鲜方法的需求,其应用越来越受到限制。在这种背景下,基于光的处理方法(包括紫外线照射和可见光LED照明)作为非化学技术,在采后病害控制方面显示出巨大潜力。光照处理可能通过诱导DNA损伤、氧化应激或光毒性直接抑制病原体生长,同时通过激活寄主防御反应间接减少病害。此外,光照还可以影响采后水果和蔬菜的成熟度、衰老过程和营养特性,显示出更广泛的采后品质管理潜力(D'Souza et al., 2015; Nassarawa et al., 2021; W. Zhang & Jiang, 2019)。
虽然之前的综述总结了真菌光生物学、光感受器介导的信号传导或采后光技术,但尚未系统地讨论真菌光生物学与水果和蔬菜采后保鲜之间的联系。本综述综合了关于真菌(尤其是植物病原真菌)光感应、信号传导和光反应的研究进展,并进一步探讨了光照在水果和蔬菜采后保鲜中的应用,提供了新的视角。