杧果采后主要真菌病害及其抗病機理研究進展①

楊建波 歐陽秋飛 黃戰威

(1百色學院農業與食品工程學院 廣西百色533000;2百色芒果研究院 廣西百色533000)

杧果（Mangifera indicaL.）為漆樹科杧果屬常綠喬本果樹，是重要的熱帶水果之一。廣西是我國杧果主要產地之一，而百色右江河谷地區又是廣西杧果種植最為集中的區域，有“中國杧果之鄉”的美稱。杧果采后易病變腐爛，其中炭疽病和蒂腐病是引起采后杧果腐爛和影響杧果采后儲運及品質的主要病害，造成巨大損失。為此，學者們通過致病菌的分離來研究杧果病原菌的多樣性，并結合病害調查和人工接種來評價和篩選不同抗病性種質資源，進而通過差異顯示分子生物學技術來研究病程、抗性相關基因，使得杧果對致病菌的基因應答和生理響應研究不斷深入，這為杧果果期病害相關的致病和抗病機理研究打下了一定基礎。本文綜述杧果主要采后真菌病害及其病原真菌、抗病性的品種差異及抗病種質篩選、杧果的抗病響應與表達調控機制等的研究進展，探討目前杧果采后病害病程相關分子基礎及抗性相關分子機理研究情況，為進一步的深入研究提供參考。

1 杧果采后主要病害及其病原菌

杧果病害主要為真菌性病害［1］，其中杧果炭疽病和蒂腐病是杧果采后的主要病害，是導致其采后腐爛的重要原因之一。其病原菌多數在杧果發育期間侵入，隨著采后果實抗性的降低和可利用營養物的增加，可由潛伏狀態轉變為致病狀態而引起果實腐爛。前人研究［2-3］相繼證實杧果果實普遍存在多種真菌的潛伏侵染現象，真菌種類包括Colletotrichum.gloeosporioides、Lasiodiplodia［Botryodiplodia］theobromaePat.等十余種。但我國不同省區杧果的帶菌率存在顯著差異，同時杧果果實不同部位的帶菌率也存在顯著差異，果柄、蒂部的帶菌率較高。杧果果實潛伏侵染真菌中的主要種類包括炭疽病致病菌膠孢炭疽菌C.gloeosporioides和蒂腐病致病菌可可球二孢蒂腐菌（L.theobromae），而（L.theobromae）的致病力最強［2］。分離、接種采后杧果潛伏性侵染真菌將有助于研究杧果采后病害發生過程和不同杧果品種的抗性差異。

2 杧果抗病性的品種差異與抗病種質篩選

目前，杧果果期病害化學防治中的抗藥性［4］和污染等問題日趨突出，植物提取物［5］、誘抗劑［2］、生防菌［6］等環境友好型藥物及方法逐漸應用于杧果生產。但通過抗病品種的選育和引種等提高杧果自身抗病性是防治采后病害最根本的途徑。

Ekbote等［7］用綜合篩選法篩選到Amarpali、Dasehari兩個高抗品種以及其他10個中抗品種。在我國海南曾篩選到高抗品種LN1以及其他六個中抗品種［8］。張賀等［9］采用田間抗病性鑒定法對56份新引進的杧果種質進行果實炭疽病、蒂腐病和瘡痂病的抗性評價，篩選出高抗炭疽病種質5份、高抗蒂腐病16份和對3種病害均有抗性的種質7份。劉羽等［10］采用離體葉片抗病性鑒定法評價了來自國內外的共189份杧果種質材料的炭疽病抗性，發現愛文芒等9份高抗種質、扁桃芒等55份中抗種質、青皮芒及紫花芒等34份感病種質和貴妃芒、金煌芒及臺農1號等90份中感種質，但未發現免疫種質。雷新濤等［11］結合田間調查法和離體葉片抗病性鑒定法對杧果種質資源的炭疽病抗性進行評價，同樣未發現免疫品種，但鑒定出紫花芒等4個高抗品種和臺農一號等7個中抗品種。在廣西右江河谷地區，分布的栽培品種有臺農、桂熱芒、貴妃等約30個品種，其中不乏抗病的品種。

3 杧果抗病響應與表達調控機制機理研究

3.1 杧果抗病的物質基礎

不同來源的病原真菌的致病力存在差異［2，12］，但是杧果炭疽病病斑大小與杧果品種的抗性級別顯著相關［13］。而杧果葉片對炭疽病的抗性又是隨著葉片的逐漸成熟而不斷增強的［14］，而嫩葉易感病害可能也與葉內總酚含量較少等有關［15］。因為杧果中酚類物質在病原物入侵后會被催化氧化為高毒性物質［16］，如醌等，進而對病原生物的磷酸化酶以及致病因子酶的活性起到強烈的抑制作用［17］，可直接影響自身抗病性。采后杧果易感病性可能就是因為果皮中酚類化合物的減少，而果皮中酚類化合物的減少可能是因為C.gloeosporioides分泌的漆酶代謝掉大量的表兒茶酸等酚類［18］。正常情況下酚類、阿魏酸等抗菌物質的含量會隨杧果的成熟而降低［19］。而多菌靈、接種膠孢炭疽菌等5種處理的貴妃杧果皮中總酚含量在處理后72 h和黃熟期均顯著高于對照，且黃熟期杧果皮以接菌和多菌靈處理的總酚含量更高［20］，這可能在于多菌靈等藥物發揮抑菌作用而使得果皮酚類積累增多，而貴妃杧果皮在接種供試膠孢炭疽菌后能夠大量合成酚類物質，可能與系統獲得性抗病性有關，屬于抗病表現。另外，杧果中黃酮類物質的前體查爾酮類化合物對杧果膠孢炭疽菌等也有明顯抑菌效果［21］。

3.2 杧果抗病信號通路

pH信號對病原真菌致病力的調控作用已得到研究證實［22］。而Colletotrichumspp.等病原真菌還可以在侵染過程中通過分泌活性胺等pH調節因子介導寄主環境pH值的改變，進而促進定殖［23］。乙烯的影響取決于不同類型的“植物-—病原菌”互作方式［2］。L.theobromae會誘導杧果產生大量的1-氨基環丙烷-1-羧酸而導致杧果內源乙烯的快速釋放和果肉的軟化腐爛［24］。采前噴施茉莉酸甲酯［25］、水楊酸［26］、殼聚糖［27］均可激活杧果的防御系統從而增強采后杧果抗性。此外，茉莉酸甲酯、水楊酸、乙烯等也可能在植物抗病過程中起信號分子作用［28］。

3.3 杧果抗性相關基因及其表達檢測

在逆境脅迫相關研究中，大量與逆境應答有關的杧果基因，如低分子量熱激蛋白基因MiHSP17.6［29］、類黃酮磺基轉移酶基因［30］、查爾酮合成酶基因CHS1［31］等，陸續被克隆并進行生物信息學分析和功能驗證。通過實時熒光定量PCR檢測，發現膠孢炭疽菌和L.theobromae的侵染均激活了貴妃杧嫩葉和成熟果實中MiSOD、MiCHI等7個防御酶基因的表達，接種膠孢炭疽菌的果實和葉片的表達高峰分別在12和72 h，而接種L.theobromae的則分別出現在36和24 h后［32-33］。在高鹽、低溫（4℃）、ABA、SA等非生物脅迫和膠孢炭疽菌等病菌侵染脅迫下，菠蘿AcSAP轉錄因子的表達量顯著升高［34］。

3.4 杧果抗性相關組學研究

近年來，組學研究技術逐漸引入杧果病害及抗病性研究領域。武紅霞［35］通過轉錄組測序對杧果花色苷合成相關的MYB基因進行了篩選和分析。而作為基因表達的產物，當受到病原菌侵害時，植物體內蛋白質表達的變化能夠完成信號的感應、傳遞和進一步的應激反應，并呈現時空性和可調性［36］，因此，植物與病原菌等微生物互作的蛋白質組學研究在杧果之外的一些經濟作物［37-38］上已得到應用。鄭斌等［39］基于杧果果實轉錄組測序結果，共鑒定出轉錄因子MYB家族蛋白71個并作進一步分析。Renuse等［40］通過對杧果ESTs、同源蛋白等數據的檢索和de novo測序比對的方法，成功鑒定杧果葉片蛋白質組中的1 001個多肽分子并匹配到538種蛋白質，成為首個關于杧果蛋白質組的高通量研究報道。截止目前，通過杧果組學探究杧果響應采后主要病害的分子基礎以及不同杧果品種抗病性差異的內在機理鮮見報道，有必要在高通量測序、鑒定等方法的基礎上，更多地運用比較轉錄組學、差異蛋白組學、蛋白質修飾組學和代謝組學等多種方法結合，明晰潛伏侵染過程中杧果-病原菌互作的分子基礎和信號轉導、響應調控等分子機制。

綜上所述，國內外針對杧果采后主要病害病原菌的分類鑒定、綜合防治方法以及抗性種質篩選、功能基因克隆等研究工作已相對深入，但對不同抗性杧果品種差異應答病原真菌的分子基礎和調控機制仍有待于深入系統地研究。為此，有必要綜合運用多種組學技術，探明杧果病害應答相關分子基礎，并通過組學間的關聯分析進一步揭示杧果抗性相關表達調控機制，從而為發掘杧果抗病基因資源、抗病品種選育和調控采后杧果抗性等打下基礎。