《Food Research International》：Volatile organic compounds from
Lysinibacillus fusiformis: Dual-action of grey mold inhibition and postharvest quality preservation in cherry tomatoes
编辑推荐：
•L. fusiformis 挥发性有机化合物通过破坏灰葡萄孢菌的细胞膜从而抑制其生长。•挥发性有机化合物通过下调关键基因表达来干扰真菌代谢和致病性。•L. fusiformis 挥发性有机化合物能够维持樱桃番茄果实的贮藏品质。•该处理通过激活樱桃番茄的防御相关基因来增强其抗
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L. fusiformis 挥发性有机化合物通过破坏灰葡萄孢菌的细胞膜从而抑制其生长。
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挥发性有机化合物通过下调关键基因表达来干扰真菌代谢和致病性。
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L. fusiformis 挥发性有机化合物能够维持樱桃番茄果实的贮藏品质。
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该处理通过激活樱桃番茄的防御相关基因来增强其抗病性。
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在鉴定出的49种L. fusiformis挥发性有机化合物中，有5种表现出抗真菌活性。
引言
樱桃番茄（Solanum lycopersicum var. cerasiforme）是番茄的一个半栽培亚种（Zhao et al., 2025），以其高含量且密集的营养价值而著称。樱桃番茄富含生物活性化合物，包括类胡萝卜素、维生素和必需矿物质（Wang et al., 2022）。值得注意的是，樱桃番茄的维生素含量高于常规番茄果实。这些成分，包括抗坏血酸、谷胱甘肽、番茄红素和酚类化合物，具有强大的抗氧化功能，能够增强免疫力、延缓衰老并降低疾病风险（Choi et al., 2014）。
采后樱桃番茄极易发生快速品质劣变和腐烂，这主要是由于衰老加速以及坏养型病原菌的感染，特别是灰葡萄孢菌（Botrytis cinerea）（Ahamad et al., 2025）。由B. cinerea引起的灰霉病是危害全球樱桃番茄供应链最具破坏性的采后病害之一。虽然合成化学杀菌剂长期以来一直被用于防治该病害，但其广泛应用越来越受到病原菌抗药性发展、环境毒性以及消费者对化学残留日益严格的限制（López-Laguna et al., 2026; Wu et al., 2024）。因此，迫切需要可持续的采后保鲜策略来抑制灰霉病的发生并维持樱桃番茄的采后品质和货架期（Wang et al., 2026; Wang et al., 2025）。
微生物挥发性有机化合物（VOCs）是由多种细菌和真菌产生的低分子量代谢物（Srikamwang et al., 2023）。由于其蒸气压高、沸点低，这些化合物能够在气态环境中快速扩散，作为一种天然生物熏蒸剂有效发挥作用，而无需与农产品直接物理接触（Chandrasekaran et al., 2022）。因此，它们作为合成杀菌剂的可持续、无残留替代品，在采后保鲜、微生物抑制和作物保护方面引起了广泛关注（Zhou et al., 2016）。例如，Bacillus velezensis和Bacillus agave XK29释放的挥发性有机化合物可显著减轻B. cinerea引起的采后腐烂（Guo et al., 2023; Rojas-Solís et al., 2018）。同样，包括Aureobasidium属、Candida属和Wickerhamomyces属在内的拮抗酵母可产生挥发性有机化合物，通过抑制孢子萌发、抑制菌丝增殖和诱发系统性宿主防御来抑制采后灰霉病的发生（Lemos Junior et al., 2020）。在特定生物活性挥发物方面，Aureobasidium pullulans释放的乙醇和2-苯乙醇等代谢物可以改变真菌形态发生，同时维持采后果实新鲜度（Di Francesco et al., 2020）。
Lysinibacillus属细菌通过分泌拮抗次级代谢产物、水解酶以及水杨酸等防御相关信号分子，对包括黑曲霉和灰葡萄孢菌在内的多种植物病原菌展现出强大的生物防治效果（Passera et al., 2021; Singh et al., 2013; Trivedi et al., 2011）。在该属中，Lysinibacillus fusiformis可促进植物生长并使宿主对多种非生物胁迫产生预适应（Jinal et al., 2019; Sgroy et al., 2009）。在采后背景下，近期证据表明L. fusiformis挥发性有机化合物可与LED光照协同作用，延缓采后西兰花的叶绿素降解并维持其商品品质（Shi et al., 2023）。
尽管上述属性具有前景，但关于L. fusiformis来源挥发性有机化合物的生物防治效用仍存在若干关键知识空白。首先，与已广泛表征的Bacillus物种不同，L. fusiformis的挥发性有机化合物谱及其对采后真菌病害的生物熏蒸效果在很大程度上尚未被探索。其次，尽管现有研究通常单独考察病原菌拮抗或宿主防御反应，但同时捕获宿主果实和真菌病原菌在细菌挥发性有机化合物熏蒸暴露下转录组重编程的整合性研究非常稀缺。第三，驱动L. fusiformis抗真菌和保鲜活性的个别生物活性挥发物成分尚未被化学鉴定或功能验证，这限制了其靶向开发为商业生物保鲜剂。
为应对上述局限性，本研究系统阐明了L. fusiformis挥发性有机化合物在维持樱桃番茄采后品质和赋予灰霉病抗性等效及分子作用机制。我们评估了这些挥发性有机化合物在体外对B. cinerea的生物熏蒸活性，并监测了樱桃番茄在常温贮藏期间的关键生理、生化和营养品质属性。通过荧光染料染色检测真菌细胞活力和膜完整性，同时进行RNA测序（RNA-seq）以解析参与病原菌抑制和宿主防御预适应的转录调控网络。最后，利用气相色谱-质谱联用技术（GC-MS）解析挥发性化合物谱，并对主要单个成分的抗真菌活性进行功能验证。这些发现为开发L. fusiformis来源挥发物作为安全有效的品质维持和采后病害控制技术提供了理论基础和实践框架。
章节摘要
生物材料和植物样品
生物防治细菌L. fusiformis由中国湖南省农业科学院刘勇教授提供。工作菌种常规保藏于含Luria-Bertani（LB）琼脂平板中，培养温度为30°C；长期保藏菌株在含20%（v/v）甘油的LB肉汤中于?80°C冷冻保存。制备细菌接种物时，将单个菌落接种至50 mL无菌LB肉汤中，并在摇床（30°C，220 rpm）上培养24小时。细菌
L. fusiformis挥发性有机化合物诱导樱桃番茄抗病性并维持采后品质
使用L. fusiformis挥发性有机化合物进行熏蒸显著提高了樱桃番茄的贮藏品质。处理组（暴露于浓度为4×109 CFU mL?1的挥发性有机化合物）的腐烂率远低于对照组（图1A）。贮藏7天后，处理果实的发病率仅为12.50%，较对照组的31.88%发病率显著降低60.79%（图1B）。挥发性有机化合物处理还能有效维持果实品质。与对照相比
L. fusiformis挥发性有机化合物对B. cinerea的直接抑制作用
Botrytis cinerea是造成众多新鲜园艺食品灰霉腐烂的主要腐败微生物，给新鲜樱桃番茄带来严重的商业损失（Sun et al., 2024; Wang et al., 2026）。
微生物挥发性有机化合物由于其快速的顶空扩散能力和极低的残留风险，提供了可持续、非接触式的生物熏蒸替代方案，可作为合成杀菌剂的替代品（Chandrasekaran et al., 2023）。虽然来自包括在内的多种生物防治剂的抗真菌挥发物
结论
本研究系统阐明了L. fusiformis挥发性有机化合物通过维持樱桃番茄采后贮藏品质和赋予其病害抗性的生理、生化和分子机制。与常规生物防治菌株以醇类和酚类为主导的抗真菌挥发性有机化合物不同，L. fusiformis产生的挥发性有机化合物谱具有独特特征，富含酮类和支链酯类。从机制上看，这些挥发性有机化合物通过协调的双重作用策略发挥作用
CRediT作者贡献声明
Yan Xin：撰写——初稿，方法论，调查研究，形式化分析，数据整理。Xu Xiaodi：撰写——审阅与编辑，验证，方法论，数据整理，概念化。Yang Na：方法论，调查研究，形式化分析。Nan Jiang：调查研究，数据整理。Wang Zipeng：可视化，方法论。He Haiwei：验证，数据整理。Yue Xiaozhen：监督，项目管理，概念化。Yuan Shuzhi：可视化，监督，概念化。
未引用参考文献
Amselem et al., 2011
Choi, Song, Yi and Ryu, 2014
Choi et al., 2014
Khan et al., 2024
Li et al., 2015
Oro, Feliziani, Ciani, Romanazzi and Comitini, 2018
Schumacher et al., 2015
Wang et al., 2022
Wang et al., 2022
Wang et al., 2026
Wang, Cao, Wang and Zhang, 2024
Wang et al., 2024
Wang et al., 2026
Williamson, Tudzynski, Tudzynski and van Kan, 2007
Yue et al., 2023
Zheng et al., 2019
利益冲突声明
作者声明不存在可能影响本文所报告工作的已知竞争经济利益或个人关系。
致谢
本研究得到北京市农林科学院科技创新能力专项建设基金（KJCX20251006）、北京市农林科学院科技创新能力专项建设基金（KJCX20240508）、国家自然科学基金（32302614）、中华人民共和国财政部和农业部中国农业研究系统（CARS-23）、国家自然科学基金（32472798）、北京市协同创新计划
Yan Xin|Xu Xiaodi|Yang Na|Nan Jiang|Wang Zipeng|He Haiwei|Yue Xiaozhen|Yuan Shuzhi|Feng Bihong|Wang Qing
