《Journal of Stored Products Research》:Postharvest control of citrus green mold caused by
Penicillium digitatum using a LAB-activated lemon-peel-derived formulation
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乳酸菌(LAB)活化柠檬制剂在接种前和接种后均能控制绿霉病。接种后施用LM + LAB可使发病率降低至15%,并可将产孢量降低64%。接种后,LM + LAB对产孢的抑制作用强于Candida oleophila。LM + LAB对所测定的果实理化性状未造成显
乳酸菌(LAB)活化柠檬制剂在接种前和接种后均能控制绿霉病。接种后施用LM + LAB可使发病率降低至15%,并可将产孢量降低64%。接种后,LM + LAB对产孢的抑制作用强于Candida oleophila。LM + LAB对所测定的果实理化性状未造成显著变化。
柑橘(Citrus spp.)是全世界重要的水果商品,但采后青霉属(Penicillium)真菌引起的腐烂严重制约鲜果供应链。其中,由指状青霉(Penicillium digitatum)引起的绿霉病被认为是柑橘采后最具毁灭性的病害,同时意大利青霉(P. italicum)引起的青霉病也造成大量损失。商业上主要依靠合成杀菌剂如抑霉唑(imazalil)进行防控,然而日益严格的残留限量法规、环境关注、消费者要求以及杀菌剂抗性种群的出现,促使人们寻找整合或替代管理策略。替代策略包括生物防治剂(biological control agents, BCAs)、公认安全(generally recognized as safe, GRAS)物质、物理方法、可食用涂层、植物抗性诱导剂以及经微生物发酵激活的天然基质等。在有机农业中,农药使用限制更为严格,而亚磷酸盐类化合物在欧盟有机农业中受限或不被大型零售链接受。乳酸菌(lactic acid bacteria, LAB)及LAB活化基质是新兴的环保型可持续选项。已有研究表明,由植物乳杆菌(Lactiplantibacillus plantarum)发酵柠檬皮基质获得的无细胞上清液对青霉属真菌具有体外抑制活性,并减少其在果实上的生长和产孢。然而,该类LAB活化柠檬源制剂的效力是否局限于预防性施用,还是能在病原菌侵染后仍保持,尚不清楚。为此,研究人员在《Journal of Stored Products Research》上发表了本研究,评估一种LAB活化柠檬源制剂与抑霉唑、Candida oleophila、亚磷酸钾和磷酸在接种前和接种后4小时两种应用条件下对柑橘绿霉病的防治效果,同时评估处理对果实理化品质的影响。
研究人员采用两个应用时机实验:接种前处理和接种后4小时处理。甜橙果实(Citrus sinensis cv. Tarocco)采自意大利西西里东部有机果园,果实表面消毒后,用灭菌针在赤道区制造2 mm深伤口,接种20 μL浓度为10
6 conidia mL
-1的指状青霉分生孢子悬浮液。处理后贮存于6 °C 7天模拟冷藏,再转移至18 °C至14天模拟货架期。分别在7、10、14天统计发病率,在14天通过冲洗感染果实表面并用稀释涂布法量化产孢量,计算相对于未处理对照的产孢抑制率。同时用非接种果实测定失重率、硬度、果汁可溶性固形物(total soluble solids, TSS)、pH和可滴定酸(titratable acidity, TA)。数据分析使用单因素方差分析(ANOVA)和Tukey HSD多重比较,并用热图和主成分分析(Principal Component Analysis, PCA)对处理表现进行多变量评估。微生物菌株(P. digitatum P1PP0、C. oleophila O、L. plantarum N3B2)来自卡塔尼亚大学分子植物病理学实验室微生物保藏中心。
### 3.1 指状青霉在橙果实上的感染发病率(Incidence of Penicillium digitatum infections in orange fruit)
在人工接种甜橙果实上,无论接种前还是接种后4小时处理,抑霉唑(POL)均提供最高的发病率控制;LM + LAB与Candida oleophila(M01)在两种时机下均显著降低发病率,且在接种后处理中LM + LAB的发病率与POL无显著差异;亚磷酸钾基制剂(RIO1)和磷酸(FOL)仅在10天部分有效,14天时不优于未处理对照。
### 3.2 产孢减少(Sporulation reduction)
通过稀释涂布平板法量化感染果实表面的产孢量并计算抑制率。接种前处理中,POL使产孢减少约86%,LM + LAB减少约43%,显著优于M01、RIO1和FOL(分别为约29%、30%和23%)。接种后处理中,POL减少约95%,LM + LAB减少约64%,显著高于M01(43%)、RIO1(43%)和FOL(36%)。结果表明,LM + LAB在接种后对产孢的抑制仅次于抑霉唑,且显著优于酵母生物防治剂。
### 3.3 处理表现的多变量分析(Multivariate analysis of treatment performance)
基于14天发病率和产孢减少数据,采用热图与主成分分析进行多变量评估。两种应用时机下,PCA得分图均显示POL和未处理对照位于相反区域,LM + LAB和M01位置相邻,而FOL和RIO1呈现重叠分布。该分析表明,LM + LAB的整体表现接近成熟的生物参考处理C. oleophila,亚磷酸盐类处理则效果有限。
### 3.4 处理对果实理化参数的影响(Effect of treatments on physicochemical parameters of fruit during storage and shelf-life)
对非接种果实经不同处理后,在7、10、14天测定失重率、硬度、果汁TSS、pH和TA。所有处理组与未处理对照在各时间点均无显著差异。失重率从7天约1%逐渐增至14天约3%,硬度从约32.5 N降至约29 N,TSS稳定在10.6–11.3%,pH在3.74–3.80,TA略有下降。这表明所有处理均未对果实品质产生可检测的不良影响,LM + LAB的防病活性不伴随理化品质劣变。
在讨论部分,研究人员指出,LM + LAB是一种无细胞、非活性的制剂,含有发酵过程中产生的酸性代谢产物,如乳酸、乙酸、DL-3-苯乳酸、3,4-二羟基氢化肉桂酸、水杨酸和香草酸,因此其抗真菌作用即时且不依赖活菌定殖。接种后4小时施用仍能显著抑制发病和产孢,说明该制剂具有治疗性应用潜力。相比之下,亚磷酸钾和磷酸仅提供部分控制,更适合作为整合防治策略中的补充成分,而非单独替代品。所有处理均未改变果实理化性质,表明LM + LAB与采后贮藏条件具有良好的技术兼容性。
研究结论翻译如下:总体而言,比较评估揭示了两种应用时机下各处理的不同效能谱。抑霉唑在疾病和产孢控制方面始终提供最高水平,证实其作为化学参考处理的适用性,而C. oleophila保持了对发病率的稳健效果,确证其作为成熟生物参考的价值。最相关的成果涉及LM + LAB,它在两种应用时机下均有效,并在接种后4小时施用显示出特别强的活性。在该条件下,其对发病率的控制在统计学上与抑霉唑和C. oleophila相当,而其产孢减少量超过C. oleophila、仅次于抑霉唑。这一响应表明,LM + LAB不限于在病原菌到达前建立保护效应,还能在污染和接种已经发生后有效作用。因此,该制剂结合了宽应用窗口、直接抗真菌潜力、对次生接种物产生的显著抑制以及与果实理化特性的兼容性。相比之下,亚磷酸钾基制剂和磷酸仅提供部分控制,更适合作为整合策略的补充成分而非单独处理。综合来看,这些发现大幅扩展了LAB活化柠檬源制剂在柑橘采后病害管理中的潜在用途,并为其作为实用生物基处理方法的开发提供了更坚实的实验基础。值得注意的是,本研究中所有产品均在高接种压力和高度易感青霉病的‘Tarocco’血橙上测试。未来需要在半商业包装厂条件下、不同接种压力和更广泛的柑橘品种中进一步评估,以确定最佳剂量、持久性和操作整合;针对病原菌活力和侵染发育的研究可阐明此处观察到的显著接种后活性背后的杀真菌机制。