枯草芽孢杆菌CF-3挥发性物质抑制水果采后病原真菌的物质基础及机制研究

The biological control as a safe and effective preservation method is applied gradually to control postharvest diseases of fruits and vegetables caused by fungal. Previous studies have isolated biocontrol bacteria CF-3 strain. VOCs of CF-3 and CF-3 has a extensive inhibition to the pathogenic fungus of fruits and vegetables postharvest. However, the antifungal component and mechanism of VOCs is unclear. This project plans to study the component of VOCs by GC-MS. Then the effects of single component of VOCs againt fungi will be tested in vitro to invetigate the material base of VOCs. Fungi will be treated by VOCs and two main antifungal components. And the influence of VOCs to morphology, cell membrane, large molecules，proteomics and physiological metabolism of fungi will be investigated. Mechanism of action on postharvest diseases of VOCs and main components will be discussed from multiple perspectives (the morphology, physiological , molecular and protein level). The results of this project would be able to classify the mechanism of VOCs action on postharvest diseases indepthly and comprehensively and lay a foundation for the development of new preservatives.

果蔬采后腐烂主要由真菌病害引起，生物防治作为一种安全、有效的控制真菌病害的技术正逐渐应用于果蔬的采后贮藏中，我们在前期的研究中已分离得到了对真菌有良好抑制作用的枯草芽孢菌株CF-3，发现CF-3的挥发性物质（VOCs）有着很好的抑菌作用，但VOCs的有效成分和作用机制有待阐明。本项目拟利用GC-MS分析VOCs的成分组成，然后利用各组分单品对2种真菌进行体外抑菌实验，以此分析VOCs抑菌作用的物质基础；同时，以VOCs及其2种主要的抑菌物质处理真菌，研究VOCs对真菌形态结构、细胞膜、细胞内大分子、生理代谢及蛋白组的影响，从形态学、生理、分子水平、蛋白水平多个角度阐明VOCs抑制真菌的机制。项目的研究结果能够明确CF-3的VOCs的抑菌物质基础，发现新的抑菌物质，丰富VOCs抑菌机制理论，也可为将来通过微生物遗传改良将VOCs开发成为新的防腐剂提供必要的理论依据。

由病原真菌侵染引起腐烂是水果采后损失的主要原因之一，生物防治作为一种安全、有效的控制真菌病害的技术近年来受到关注。前期研究分离得到了一株对真菌有良好抑制作用的枯草芽孢菌株CF-3，发现CF-3的挥发性物质（VOCs）有很好的抑菌作用，但VOCs的有效成分和作用机制有待阐明。本项目选取果蔬采后常见的两种病原菌—— 桃褐腐菌（M.fructicola） 和荔枝炭疽菌（C. gloeosporioides）为研究对象，采用现代分析测试手段，对 CF-3 的 VOCs 成分进行系统的分离、鉴定，结合CF-3发酵过程VOCs和抑菌活性的动态变化、文献资料分析、单一成分的抑菌作用及成分间的互作关系，系统全面的分析了VOCs 抑菌作用的物质基础；同时从VOCs 与真菌细胞膜、超微结构、细胞内大分子物质的作用及植物寄主产生综合抗性的诱导作用进行了研究，多角度阐明 VOCs 抑制真菌的机制，为枯草芽孢杆菌应用于果蔬采后的生物防治提供科学依据和理论。结果表明CF-3中的VOCs共计98种，其中共有VOCs种类33种，具有差异性的VOCs总计65种；CF-3发酵时间不同，所产生的挥发性物质种类、数量及抑菌性差异较大，其中有18种物质的含量变化与真菌抑制率之间存在显著相关性，苯并噻唑、2-4，二叔丁基苯酚、苯甲醚及苯甲酸能更有效抑菌，苯甲酸与苯甲醛对于桃褐腐菌的抑制具有交互作用；CF-3的VOCs及单一成分如2,4- 二叔丁基苯酚等可作用于真菌的细胞壁和细胞膜系统，破坏其屏障作用，同时可使真菌体内脂肪酸不饱和度下降，膜脂流动性减弱，导致内容物外泄，引起细胞壁中麦角甾醇含量降低，影响真菌细胞壁的完整性，影响细胞活力；可作用于真菌细胞的遗传物质，阻碍遗传信息的复制；可抑制水果果胶酶与纤维素酶两种致病酶的活性，防止细胞膜膜脂过氧化作用的发生，有效地诱导果实产生抗氧化性，从而引起果实对真菌产生综合抗性。本项目发现了CF-3 的 VOCs 发挥作用的物质基础，揭示了CF-3的VOCs 抑菌机制理论，推进了人们对生防机制的理解，为更好地促进生物防治在控制水果采后病害中的商业化应用提供了理论依据。