桃果实采后响应果生链核盘菌侵染的分子机制

程辰1,2,纪艳青1,孙杰3,冷鹏3,艾合买提江2,刘军2,闵德栋1*,刘云国1*

(1.临沂大学生命科学学院,山东 临沂 276000;2.新疆大学生命科学与技术学院,新疆 乌鲁木齐 830002;3.浙江大学山东(临沂)现代农业研究院,山东 临沂 276000)

摘 要:褐腐病是采后桃果实最主要的侵染性病害之一,而我国桃褐腐病主要是由链核盘菌属引起,会严重降低果实品质,造成大量损失。为解析桃果实病原菌胁迫响应机制,该文采用分光光度法测定抗病相关酶活性并基于转录组学解析桃果实响应果生链核盘菌的分子机制。结果发现,桃果实的过氧化物酶、苯丙氨酸解氨酶和β-1,3-葡聚糖酶在侵染的不同时期启动了响应反应,参与了桃果实抵御果生链核盘菌侵染过程。基因本体(gene ontology,GO)和京都基因与基因组百科全书(Kyoto Encyclopedia of Genes and Genomes,KEGG)富集分析表明,桃果实对果生链核盘菌的侵染会产生复杂的防御反应。

关键词:果生链核盘菌;转录组;防御酶;防御反应;真菌病害

桃果实(Prunus persica L.Batsch)因其风味甘甜和营养丰富等特点,使其具有巨大的经济价值[1-2]。然而,由于各种病原微生物造成的生物胁迫,果实极易受病原菌侵染,在水果市场上造成严重的损失。果实褐腐病是桃果实采后最重要的经济病害之一,主要由果生链核盘菌(Monilinia fructicola)引起[3]。在有利于病害发展的环境条件下,其可使桃果实产量损失超过50%,这种疾病可能发生在桃生长的任何阶段,导致开花、枝条或果实枯萎以及收获前后的果实腐烂[4]。但随着成熟度的增加,桃对褐腐病的敏感性增加,这导致果实因腐败而造成的损失主要发生在采摘后[5]。因此研究桃果实采后对病原菌侵染发生的响应机制,对于减少采摘后桃果实的损失具有十分重要的意义。

植物与病原菌的相互作用是一个高度复杂的过程,用传统的生物化学方法很难检测和监测。转录组学分析有利于更好地理解植物与病原菌之间的相互作用机制,能够挖掘出更多与抗病相关的基因,更加系统了解果实的免疫应答反应。然而,转录变化不能反映整个调控机制,没有考虑转录后调控的影响,例如细胞最终的生理变化,由各种逆境刺激产生的植物编码蛋白,称为病原体相关蛋白,在植物抵御病原限制和适应逆境的过程中起着至关重要的作用[6]。因此,本试验结合植物防御酶系统分析来理解果实-病原菌相互作用过程中响应生物胁迫的生理生化机制,分析果生链核盘菌侵染蜜桃的转录组特征,获得大量不同侵染时间差异表达基因,结合生物信息学分析与分子生物学技术,分析差异表达基因表达量变化规律,挖掘与抗性相关基因资源。探讨桃果实在褐腐菌侵染过程中的变化规律,以期为研究桃果实响应外界胁迫反应及合理利用果实抗性酶的保护功能提供参考。

1 材料与方法

1.1 材料与试剂

蜜桃果实为“沂蒙红”,产于中国山东省临沂市天基林果基地,参考《蒙阴蜜桃采收及贮藏技术规程》[7],采收七八成熟、大小均一、表面无病斑的果实。

果生链核盘菌:临沂大学微生物实验室提供。愈创木酚、过氧化氢(H2O2)、昆布多糖(均为分析纯):国药集团化学试剂有限公司;乙酸钠、硼酸(均为分析纯):天津市光复科技发展有限公司;无水乙醇、盐酸、95%乙醇(均为分析纯):成都市科隆化学品有限公司;Trizol 试剂盒、RNA 反转录试剂盒:北京索莱宝科技有限公司。

1.2 仪器与设备

水浴锅(HH-4):常州普天仪器制造有限公司;紫外可见光分光光度计(752):上海光学仪器一厂;台式离心机(Pico-21):赛默飞世尔科技(中国)有限公司;电泳仪(DYY-60C):北京市六一仪器厂;荧光定量PCR仪(FQD-96A):杭州博日科技有限公司。

1.3 病原菌侵染及果实样品制备

果生链核盘菌培养:菌株培养于马铃薯葡萄糖琼脂培养基(potato dextrose agar,PDA)培养基,在28 ℃下培养7 d,在培养基中加入吐温80,使用涂布棒轻轻将琼脂表面的孢子刮下,用无菌纱布过滤,将悬浮液转移至无菌三角瓶,用血球计数板计数,制成浓度为106 CFU/mL 的孢子悬浮液用于侵染蜜桃果实。

将12 个蜜桃果实平均分成两份,一份作为侵染果生链核盘菌的材料,一份作为对照材料,侵染采用创伤接种法,用已消毒打孔器在蜜桃赤道中心处打半径5 mm、深度5 mm 的伤口,取处理好的孢子悬浮液60 µL,点入伤口处,对照组用无菌水模拟侵染。接种后置28 ℃、相对湿度80%条件下黑暗培养60 h。

1.4 酶活测定

取3 g 果肉和3 mL 相应酶提取缓冲液,冰浴研磨后4 ℃、11 000×g 离心30 min,取上清液-80 ℃保存用于酶活性测定。

1.4.1 过氧化物酶(peroxidase,POD)活性测定

POD 活性测定方法参考Luo 等[8]和周丹等[9]的方法并稍作修改。POD 测定体系包括0.5 mL 酶液、3.0 mL愈创木酚(25 mmol/L)和200 µL H2O2(0.5 mol/L)。在波长470 nm 处每隔1 min 测定并记录吸光度。以每克桃果实每分钟吸光度增加1 为1 个酶活性单位(U),POD 活性(X,U/g)计算公式见式(1)。

式中:A1 为反应液终止吸光度;A2 为反应液起始吸光度;ΔT 为反应时间,min;V1 为提取液体积,mL;V2 为测定所取样品提取液体积,mL;m 为桃果实质量,g。

1.4.2 苯丙氨酸解氨酶(phenylalamine ammonia lyase,PAL)活性测定

PAL 活性测定方法参考李正国等[10]和张莉等[11]的方法并稍作修改。2 支试管中分别加入0.5 mL 酶提取液和失活酶液(对照),并与3.0 mL 硼酸缓冲液(50 mmol/L、pH8.8)和0.5 mL 苯丙氨酸(20 mmol/L)混合均匀。37 ℃反应60 min 后,加入0.1 mL 盐酸溶液(6 mol/L),在波长290 nm 处测定并记录吸光度。以每克桃果实每分钟吸光度增加0.01 为1 U,PAL 活性(Y,U/g)计算公式见式(2)。

式中:A1 为反应混合液终止吸光度;A2 为反应混合液起始吸光度;ΔT 为反应时间,min;V1 为提取液体积,mL;V2 为测定所取样品提取液体积,mL;m 为桃果实质量,g。

1.4.3 β-1,3-葡聚糖酶(β-1,3-glucanase,GLU)活性测定

GLU 活性测定方法参照《果蔬采后生理生化实验指导》[12]。在2 支试管中分别加入100µL 酶提取液和失活酶液(对照),并加入100µL 昆布多糖溶液(4 g/L)。37 ℃反应40 min 后,加入1.8 mL 蒸馏水和1.5 mL 3,5-二硝基水杨酸试剂,沸水浴3 min。再用蒸馏水将显色的反应液稀释,混匀。在540 nm 处测定混合液吸光度。以每秒钟桃果实组织中酶分解昆布多糖产生1×10-9 mol 葡萄糖为1 U,GLU 活性(Z,U/g)按式(3)计算。

式中:n 为标准曲线查得的葡萄糖质量,g;T 为反应时间,min;V1为提取液体积,mL;V2为测定所取提取液体积,mL;m 为桃果实质量,g;180 为葡萄糖相对分子量。

1.5 RNA 提取与检测

采集果生链核盘菌侵染12、48 h 的桃感染创面周围30 mm 处的组织,分别命名为MT、LS 两个处理组,同时,对照组接种无菌水60 µL,命名为CK-MT、CKLS,用同样的方法采集果肉组织,然后将这些组织用于RNA 提取。每组包含3 个生物重复。总RNA 提取方法参照Trizol 试剂盒说明书。然后对RNA 的质量、纯度、数量和完整性等参数进行评价。

1.6 差异表达基因的鉴定

按照NEB 普通建库方式进行建库。通过RSEM软件计算和量化基因表达水平,采用每百万读段中来自于某转录本的读段数(transcripts per million,TPM)值统计各组基因与转录本的表达量。|log2(Fold Change)|>1 且padj<0.005 被表示为差异基因。

1.7 基因本体(gene ontology,GO)和京都基因与基因组百科全书(Kyoto Encyclopedia of Genes and Genomes,KEGG)注释

对基因进行GO 注释后,将注释成功的基因按照GO 3 个大类的下一层级进行分类。根据基因参与的KEGG 代谢通路进行分类。

1.8 实时荧光定量聚合酶链式反应(quantitative realtime polymerase chain reaction,qRT-PCR)验证基因表达

随机选取6 个基因,采用qRT-PCR 检测其表达水平,以确认转录组测序的结果。其序列从RNA-seq 结果中获得。所选基因的引物由Primer premier 5 设计。分别从MT、LS、CK-MT、CK-LS 伤口提取RNA,进行qRT-PCR 验证。表1 为用于qRT-PCR 分析的选定基因及其相应的引物。

表1 qRT-PCR 中用于RNA-Seq 数据验证的特异性引物
Table 1 Specific primers for RNA-Seq data verification in qRT-PCR

基因ID Cluster-21563.16243 Cluster-21563.30831 Cluster-21563.46601 Cluster-21563.46946 Cluster-21563.47356 Cluster-21563.47669正向引物(5′→3′)TTGCACTTCCATCTGTGCTC AAAGCAAGTGCCTCTTCCAA GGCCTCTTCCTCACTCCTCT TCAGACGCAGAGGCCTAAAT CAAGCGAGTGCCATACTCAA TGCAGACCACTGACCTTGTC反向引物(5′→3′)ATGAATGTGAAGGGGCTGAC GCTTGAAAGCCAAGGACAAG TCATCACACCCTCCTTCCTC AAGTTCTTGAGCCAAGGCAA CACGCCAAGAAAGAGAAAGG CAACTACCCTCCTTGTCCCA

用RNA 反转录试剂盒从RNA 合成cDNA。qRTPCR 扩增采用两步法,采用2-ΔΔCT 方法计算相对表达量[13]。整个试验设置3 个生物重复和3 个技术重复。

1.9 数据分析

试验设置3 个生物重复和3 个技术重复,试验结果取平均值,所有的试验数据基于SPSS 18.0 采用方差分析进行邓肯多重差异分析。

2 结果与分析

2.1 POD 活性的变化

果生链核盘菌侵染对桃果实中POD 活性的影响见图1。

图1 果生链核盘菌侵染对桃果实中POD 活性的影响
Fig.1 Effect of infection by Monilinia fructicola on POD activity in peachs

POD 是植物生化防御机制中的一种重要酶,也参与植物感染后的新陈代谢[14]。在植物细胞保护中,POD 在诱导防御反应或解决氧化胁迫的有害影响方面发挥着关键作用[15]。张宁等[16]研究表明,甜瓜接种蔓枯病菌后不同时间3 种防御酶PAL、多酚氧化酶及POD 与甜瓜对蔓枯病的抗性关系非常密切。如图1所示,处理组POD 活性在贮藏前期迅速上升,在36 h时活性最高,达到峰值0.675 U/g,随后呈现下降趋势,在60 h 时,POD 活性降到0.38 U/g。未侵染与侵染处理的果实POD 活性呈现出相似的变化趋势,但是侵染处理果实的POD 活性更高,这与陈亮等[17]和侯茜等[18]的研究结果相似。这种现象的原因可能是果生链核盘菌侵染诱发了桃果实的防御体系,导致侵染处理的果实POD 活性更高。

2.2 PAL 活性的变化

果生链核盘菌侵染对桃果实中PAL 活性的影响见图2。

图2 果生链核盘菌侵染对桃果实中PAL 活性的影响
Fig.2 Effect of infection by Monilinia fructicola on PAL activity in peachs

PAL 的表达也被认为在植物对病原菌的防御中发挥重要作用,通常作为植物抗性评估的生理标记,如香蕉[19]、草莓[20]。由图2 可知,处理组侵染48 h 后出现PAL 活性峰值,处理组活性比对照组活性高;处理24 h后,PAL 活性迅速上升,其中处理组活性持续上升到3.96 U/g 后迅速下降。处理组与对照组相比,差异较明显。对照组果实PAL 活性变化可能是桃果实衰老导致的,而侵染处理的桃在病原菌胁迫下产生活性氧,PAL 活性升高清除自由基,抵御病原菌对桃果实的侵染。

2.3 GLU 活性的变化

果生链核盘菌侵染对桃果实中GLU 活性的影响见图3。

图3 果生链核盘菌侵染对桃果实中GLU 活性的影响
Fig.3 Effect of infection by Monilinia fructicola on GLU activity in peachs

GLU 可以通过抑制菌丝生长或孢子萌发瓦解细胞壁并抑制病原真菌的扩张[21-22]。由图3 可知,果生链核盘菌侵染桃果实后,处理组桃的GLU 活性明显上升,在侵染24 h 时达到峰值1.268 U/g,随后下降,与对照组相比,侵染组GLU 活性上升明显,与张兆辉等[23]的研究结果吻合。对照组在整个试验阶段的GLU 活性变化较小。这种现象可能的原因是桃受到果生链核盘菌侵染后,果实产生系统抗性,诱导GLU 活性上升,通过GLU 分解霉菌菌丝上的葡聚糖结构,抵御霉菌的侵染。试验结果表明GLU 在病原菌侵染前期迅速启动响应反应,活性迅速升高,在侵染的前36 h 起重要的防御作用。

2.4 转录组数据分析

2.4.1 测序原始数据质量评估

为确定对果生链核盘菌侵染有反应的基因和比较果实受到感染后的基因表达模式,以蜜桃果实为材料构建12 个文库,分别为3 个侵染12 h 的桃果肉组织、3 个侵染48 h 的桃果肉组织、3 个未侵染12 h 的桃果肉组织和3 个未侵染48 h 的桃果肉组织。RNA-Seq测序12 个文库共产出5 986 059 000~6 780 104 100 个原始碱基;各样品测序平均错误率均为5.39%,从序列的碱基错配率和序列长度分布来看,测序数据显示没有异常现象,测序质量较高,筛选出了大量差异表达基因。

2.4.2 GO 注释结果

为了解差异基因的功能,对蜜桃响应侵染的差异表达基因进行GO 功能富集分析,GO 注释分类统计见图4。

图4 GO 注释分类统计
Fig.4 GO note classification statistics

由图4 可知,在蜜桃的转录组数据集中,差异基因通路被分为三大类,差异表达基因主要富集在代谢进程、蛋白磷酸化和基因表达等生物进程,核糖核蛋白复合物和细胞膜等细胞组分,催化活性、跨膜和转运蛋白活性等分子功能。分析发现,感染病原菌的桃果肉的分子功能中氧化还原酶活性功能受到了极大的影响,生物进程中的氧化还原过程均富集了大量的差异表达基因,这一结果和病症相对应。病原菌侵染到一定程度时果肉变成深褐色,果实变软,严重影响正常的生长代谢过程。这是植物抗逆反应中的重要环节,说明蜜桃果肉组织产生防御反应,可能通过细胞内的代谢调整,提高对病原菌侵染的抗性。

2.4.3 KEGG 注释结果

KEGG 数据库记录了细胞内生物分子间相互作用的网络以及在特定生物体内的变化,通过KEGG 分析可以进一步了解相关基因的生物功能和相互间的作用。为系统分析蜜桃果实转录组差异表达基因在细胞中的代谢途径及功能特性,将本次转录组测序得到的42 917 个差异表达基因在KEGG 数据库进行比对,结果见图5。

图5 KEGG 代谢通路分类统计
Fig.5 KEGG metabolic pathway classification statistics

由图5 可知,共有14 527 个基因(33.85%)成功获得注释,对KEGG 注释结果进行分类统计发现,参与KEGG 代谢通路的基因主要分为5 类:细胞过程、环境信息处理、遗传信息处理、新陈代谢、组织系统。本研究KEGG 富集途径中差异基因功能可能与蜜桃对果生链核盘菌的分子应答有关。

从差异表达基因的富集程度可以看出,其主要集中在植物正常生长的代谢途径中,包括代谢途径、次生代谢物生物合成、植物-病原菌相互作用、丝裂原活化蛋白激酶(mitogen-activated protein kinase,MAPK)信号通路、植物激素信号通路、核因子κB(nuclear factor kappa-B,NF-κB)信号通路,这表明病原菌的入侵严重干扰了植物的正常生长。同时,与植物抵御非生物及生物胁迫有关的途径,包括次生代谢物生物合成和植物激素信号转导都有差异表达基因的富集,尤其是次生代谢物生物合成,有8 787 个差异表达基因富集,充分说明果生链核盘菌侵染后,触发了果实的抗性反应[24]

2.5 qRT-PCR 验证结果

利用qRT-PCR 对果生链核盘菌侵染12 h 前后的表达量进行分析,结果见图6。

图6 基因表达量分布
Fig.6 Distribution of gene expression

由图6 可知,6 个基因的荧光定量与转录测序结果基本一致,且均上调表达。6 个差异基因的荧光定量结果均与转录组测序的结果相符。

3 结论

本研究中,PAL、POD 和GLU 参与了桃果实抵御果生链核盘菌侵染过程,并且在侵染前期迅速启动响应反应。基于转录组分析揭示了病原菌互作途径在蜜桃果实响应果生链核盘菌侵染中起关键作用,提供了与蜜桃果实防御反应相关的分子信息。本研究结果加深了对蜜桃果实病原菌胁迫响应机制的理解,为果实病害防控提供理论支撑。

参考文献:

[1] BACCICHET I, CHIOZZOTTO R, BASSI D, et al. Characterization of fruit quality traits for organic acids content and profile in a large peach germplasm collection[J]. Scientia Horticulturae, 2021, 278:109865.

[2] 刘影,李晓宇,杜小龙,等.不同涂膜处理对水蜜桃常温贮藏品质的影响[J].食品研究与开发,2019,40(12):1-5.LIU Ying, LI Xiaoyu, DU Xiaolong, et al. Effects of different coating treatments on the storage of honey peach[J].Food Research and Development,2019,40(12):1-5.

[3] PACHECO I,BASSI D,EDUARDO I,et al.QTL mapping for brown rot (Monilinia fructigena) resistance in an intraspecific peach(Prunus persica L. Batsch) F1 progeny[J]. Tree Genetics & Genomes,2014,10(5):1223-1242.

[4] BALSELLS-LLAURADÓ M,SILVA C J,USALL J,et al.Depicting the battle between nectarine and Monilinia laxa: The fruit developmental stage dictates the effectiveness of the host defenses and the pathogen′s infection strategies[J]. Horticulture Research, 2020, 7:167.

[5] 刘海英,李川,范永山,等.影响苹果果实轮纹病抗性的寄主因素及相关性分析[J].河北农业大学学报,2003,26(1):56-60.LIU Haiying, LI Chuan, FAN Yongshan, et al. Correlative analysis of resistance-related factors in apple fruits to apple fruit ring rot disease[J]. Journal of Hebei Agricultural University, 2003, 26(1): 56-60.

[6] APPU M, RAMALINGAM P, SATHIYANARAYANAN A, et al.An overview of plant defense-related enzymes responses to biotic stresses[J].Plant Gene,2021,27:100302.

[7] 临沂市市场监督管理局. 蒙阴蜜桃采收及贮藏技术规程:DB 3713/T 192—2020[S/OL].[2021-10-30].https://www.doc88.com/p-17139726384661.html#:~:text=ICS65.00.0.Linyi Market Supervision Administration Bureau.Technical regulations for harvesting and storage of Mengyin peach:DB 3713/T 192—2020[S/OL]. [2021-10-30]. https://www.doc88.com/p-171397263-84661.html#:~:text=ICS65.00.0.

[8] LUO A W,BAI J Q,LI R,et al.Difference of resistance to postharvest blue mold between Hongyang and Qihong kiwifruits[J]. Food Chemistry,2019,285:389-396.

[9] 周丹,李颖佳,王建中,等.板栗酶促褐变过程中多酚氧化酶和过氧化物酶活性的变化[J].食品科技,2014,39(6):47-50.ZHOU Dan,LI Yingjia,WANG Jianzhong,et al.Variation of activities of polyphenol oxidase and perioxidase in enzymatic browning of Chinese chestnut (Castanea mollissima)[J]. Food Science and Technology,2014,39(6):47-50.

[10] 李正国,高雪,樊晶,等.′奉节′脐橙果实苯丙氨酸解氨酶活性及其基因表达与果皮褐变的关系[J].植物生理与分子生物学学报,2006,32(3):381-386.LI Zhengguo, GAO Xue, FAN Jing, et al. The relationship between activity and gene expression of phenylalanine ammonia-lyase and peel pitting in ′Fengjie′ navel orange fruits[J]. Physiology and Molecular Biology of Plants,2006,32(3):381-386.

[11] 张莉,冯晓元,丁立孝,等.黄柏提取物对采后梨果实PAL、CHT及GLU 的诱导[J].食品研究与开发,2007,28(2):28-31.ZHANG Li, FENG Xiaoyuan, DING Lixiao, et al. Phenylalanine ammonia-lyase, chitinase and β-1, 3-glucanase in postharvest pear fruits induced by Cortex Phellodendri extract[J]. Food Research and Development,2007,28(2):28-31.

[12] 曹建康, 姜微波, 赵玉梅. 果蔬采后生理生化实验指导[M]. 北京:中国轻工业出版社,2007.CAO Jiankang, JIANG Weibo, ZHAO Yumei. Physiological and biochemical experiment guidance of postharvest fruits and vegetables[M].Beijing:China Light Industry Press,2007.

[13] LIVAK K J, SCHMITTGEN T D. Analysis of relative gene expression data using real-time quantitative PCR and the 2-ΔΔCT Method[J]. Methods,2001,25(4):402-408.

[14] 苗雨晨,白玲,苗琛,等.植物谷胱甘肽过氧化物酶研究进展[J].植物学通报,2005,22(3):350-356.MIAO Yuchen,BAI Ling,MIAO Chen,et al.Progress in plant glutathione peroxidase[J]. Chinese Bulletin of Botany, 2005, 22(3): 350-356.

[15] 郭祖国,王梦馨,崔林,等.6 种防御酶调控植物体应答虫害胁迫机制的研究进展[J].应用生态学报,2018,29(12):4248-4258.GUO Zuguo,WANG Mengxin,CUI Lin,et al.Research progress on the underlying mechanisms of plant defense enzymes in response to pest stress[J]. Chinese Journal of Applied Ecology, 2018, 29(12):4248-4258.

[16] 张宁, 毕研飞, 郭静, 等. 不同抗性甜瓜接种蔓枯病菌后PAL、PPO 与POD 活性的变化[J]. 植物生理学报, 2016, 52(8): 1169-1175.ZHANG Ning, BI Yanfei, GUO Jing, et al. Changes of PAL, PPO and POD activites in melon with different resistances after inoculated with Didymella bryoniae[J]. Plant Physiology Journal, 2016,52(8):1169-1175.

[17] 陈亮,陈年来.西瓜叶片防御酶活性与枯萎病抗性的关系[J].河南农业科学,2019,48(1):77-83,114.CHEN Liang, CHEN Nianlai. Relationship between leaf defensive enzyme activities and resistance to Fusarium wilt in watermelon[J].Journal of Henan Agricultural Sciences,2019,48(1):77-83,114.

[18] 侯茜,羊杏平,张曼,等.西瓜幼苗根系防御酶活性变化与枯萎病抗性的关系[J].江苏农业科学,2015,43(12):147-149.HOU Xi, YANG Xingping, ZHANG Man, et al. Relationship between changes of root defense enzyme activities and Fusarium wilt resistance in watermelon seedlings[J]. Jiangsu Agricultural Sciences,2015,43(12):147-149.

[19] 剧虹伶,张曼,阮云泽,等.不同品种香蕉抗枯萎病效果及抗性生理研究[J].植物保护,2017,43(2):82-87.JU Hongling, ZHANG Man, RUAN Yunze, et al. The effects and mechanisms of different banana varieties to Fusarium wilt disease[J].Plant Protection,2017,43(2):82-87.

[20] 张梅,刘瑶,丛慧芳,等.草莓抗白粉病生理生化指标研究[J].中国农学通报,2011,27(28):249-253.ZHANG Mei, LIU Yao, CONG Huifang, et al. Study on index of physiological and biochemical in resistance to strawberry powdery mildew[J].Chinese Agricultural Science Bulletin,2011,27(28):249-253.

[21] 白羽嘉, 张培岭, 黄伟, 等. 链格孢菌侵染采后甜瓜果实组织几丁质酶和β-1,3-葡聚糖酶基因表达分析[J].食品科学,2018,39(2):185-191.BAI Yujia, ZHANG Peiling, HUANG Wei, et al. Analysis of expression profiles of chitinase and β-1, 3-glucanase genes in muskmelon fruit tissue inoculated with Alternaria alternata[J]. Food Science,2018,39(2):185-191.

[22] 刁春英,毕阳,李永才.壳聚糖对苹果梨抗菌物质及抗性酶活性的诱导[J].食品研究与开发,2013,34(4):102-105.DIAO Chunying, BI Yang, LI Yongcai. Inducement of chitosan on antifungal compounds and activities of defending enzymes of pingguoli pear (Pyrus bretschneider rehd)[J]. Food Research and Development,2013,34(4):102-105.

[23] 张兆辉,田守波,杨晓峰,等.白粉病病菌对不同抗性瓠瓜生理生化指标的影响[J].分子植物育种,2024,22(9):3028-3035.ZHANG Zhaohui, TIAN Shoubo, YANG Xiaofeng, et al. Effects of powdery mildew on physiological and biochemical indexes of bottle gourd with different resistance[J]. Molecular Plant breeding, 2024,22(9):3028-3035.

[24] 张凡忠,刘小红,章初龙,等.植物响应病原真菌的代谢组学研究进展[J].中国细胞生物学学报,2016,38(4):434-440.ZHANG Fanzhong, LIU Xiaohong, ZHANG Chulong, et al. Progresses of metabolomics in plants response to plant pathogenic fungi[J].Chinese Journal of Cell Biology,2016,38(4):434-440.

Molecular Mechanism of Postharvest Response to Monilinia fructicola Infection in Peaches

CHENG Chen1,2,JI Yanqing1,SUN Jie3,LENG Peng3,Ahmtijiang2,LIU Jun2,MIN Dedong1*,LIU Yunguo1*
(1.College of Life Sciences,Linyi University,Linyi 276000,Shandong,China;2.College of Life Science and Technology,Xinjiang University,Urumqi 830002,Xinjiang,China;3.Shandong(Linyi)Institute of Modern Agriculture,Zhejiang University,Linyi 276000,Shandong,China)

Abstract:Brown rot is one of the main infectious diseases in postharvest peaches. In China,brown rot of peaches is mainly caused by Monilinia fructicola,which can seriously reduce fruit quality and cause significant losses. To analyze the response mechanism of pathogen stress of peaches,spectrophotometry was used to measure the activity of disease-resistant enzymes and explore the molecular mechanism of peach response to Monilinia fructicola based on transcriptomics. It was found that the peroxidase(POD),phenylalanine ammonia lyase(PAL),and β-1,3-glucanase(GLU)in peach initiated response reactions at different stages of infection,participating in the resistance of peach to the infection of Monilinia fructicola. Moreover,Gene ontology(GO)enrichment and Kyoto Encyclopedia of Genes and Genomes(KEGG)enrichment analysis indicated that peaches could exhibit complex defense responses against the infection of Monilinia fructicola.

Key words:Monilinia fructicola;transcriptome;defense enzymes;defense responses;fungal diseases

DOI:10.12161/j.issn.1005-6521.2024.19.005

基金项目:山东省重点研发计划(医用食品专项计划)(2019YYSP026)

作者简介:程辰(1997—),女(汉),硕士研究生,研究方向:果蔬加工与贮藏。

*通信作者:闵德栋,讲师,博士,研究方向:果蔬采后贮藏保鲜及分子生物学;刘云国,教授,博士,研究方向:农产品精深加工及贮藏保鲜。

引文格式:

程辰,纪艳青,孙杰,等.桃果实采后响应果生链核盘菌侵染的分子机制[J].食品研究与开发,2024,45(19):30-36,105.

CHENG Chen,JI Yanqing,SUN Jie,et al. Molecular Mechanism of Postharvest Response to Monilinia fructicola Infection in Peaches[J].Food Research and Development,2024,45(19):30-36,105.

责任编辑:冯娜

收稿日期:2021-11-30