文章题目：Effects of preharvest alginate oligosaccharides treatment on water stress-induced cracking of sweet cherry fruit

发表期刊：Postharvest Biology and Technology

影响因子：6.4

通讯单位：大连民族大学

        在水果产业中，甜樱桃以其独特的风味和丰富的营养备受消费者青睐。中国作为甜樱桃的主要生产国之一，2022年产量达35,730.83吨。然而，雨水引发的果实开裂问题，严重制约着甜樱桃的产量与品质，给果农带来巨大经济损失。

        甜樱桃裂果现象是一个极为复杂的生理过程，涉及多方面因素。目前普遍认为，果实内外不同的渗透压是导致裂果的重要原因。水分通过果实角质层进入内部，初期形成的微裂纹破坏了角质层的屏障功能，致使果实局部快速吸水，进而引发表皮细胞破裂。此外，植物激素如赤霉素（GA）、茉莉酸（JA）以及细胞壁酶代谢相关基因，在裂果过程中也发挥着关键作用。

        褐藻胶寡糖（AOS）作为从褐藻中提取的海藻酸钠降解产物，因其优良的生物活性、溶解性和稳定性，在农业领域展现出广阔的应用前景。它不仅能够调节植物生长发育，还能增强作物对环境胁迫的抵抗力，在果蔬采后保鲜方面也有诸多应用。但此前，AOS处理对果实裂果的影响尚未见报道。

        本研究中，作者在果实预期收获前10天，对甜樱桃进行不同处理：一组喷洒80 mg/L的AOS溶液，另一组喷水作为对照。果实收获后，挑选外观品质一致的果实开展后续实验。

        为模拟实际降雨导致裂果的情况，作者将果实浸泡在室温的去离子水中，在0、0.5、2和4小时分别取样，并设置多个生物学重复。通过特定方法测定果实的裂果率，运用专业手段分析果胶含量变化，包括水溶性果胶（WSP）、螯合可溶性果胶（CSP）和碳酸钠可溶性果胶（NSP）。同时，对不同处理和不同时间的果实进行转录组分析，鉴定差异表达基因（DEGs），并利用加权基因共表达网络分析（WGCNA）筛选与裂果相关的关键基因和转录因子。

        实验结果表明，AOS处理在抑制甜樱桃裂果方面效果显著。在水分胁迫过程中，AOS处理组的裂果率增长明显慢于对照组（图1A），T10、T25和T50值均高于对照组，在模拟降雨4小时后，处理组裂果率仍未达到50%。果胶含量变化与裂果密切相关。在水分胁迫期间，对照组WSP含量上升，而AOS处理组变化不明显，且2 - 4小时内处理组WSP含量显著低于对照组（图1B）。CSP含量在两组中均有增加，但AOS处理组增幅更大（图1C）。NSP含量在AOS处理组先升后降，对照组则相反，除0.5小时外，两组差异不显著（图1D）。这表明AOS处理能够有效调节果实果胶代谢，维持细胞壁结构稳定，从而降低裂果风险。

图 1. 水分胁迫下采前AOS处理后的甜樱桃：A.果实开裂率; B: 水溶性果胶（WSP）; C. 螯合性果胶（CSP）; D. 碳酸钠溶性果胶（NSP）

        转录组分析揭示了AOS抑制裂果的分子机制。在水分胁迫早期（0 - 0.5小时），AOS处理主要通过调节与GA合成和信号转导相关的DEGs来抑制裂果（图2A）。在GA合成途径中，关键酶基因的表达受AOS调控，如GA2ox基因上调，GA20ox基因下调，抑制了GA的合成。在GA信号转导途径，AOS处理使关键抑制因子DELLA蛋白基因表达上调，抑制了GA信号传导。在水分胁迫后期（0.5 - 2小时），AOS处理主要影响JA的合成和信号转导（图2B）。JA合成相关基因在AOS处理组中表达下调，减少了JA的积累。在JA信号转导途径，AOS处理对JAZ和MYC2等关键基因的表达进行调控，抑制了JA信号传导，进而降低了果实对裂果的敏感性。

图2 采前AOS处理水分胁迫下甜樱桃中与赤霉素（GA）（A）和茉莉酸（JA）（B）合成及信号转导相关的KEGG途径的差异表达基因。

        此外，AOS处理显著下调了多个与细胞壁代谢相关的基因表达，如PME、PG、β - GAL和AQP等基因（图3）。这些基因的变化抑制了细胞壁的降解，增强了细胞壁的稳定性，有助于减少裂果的发生。

图3 采前AOS处理后水分胁迫期间甜樱桃中与果胶代谢相关的差异表达基因（PME：果胶甲基酯酶、PG：多聚半乳糖醛酸酶、PL：果胶裂解酶）（A）。

β-半乳糖苷酶（β-GAL）、水通道蛋白（AQP）和膨胀素（EXP）（B）。

        通过WGCNA分析，研究人员还筛选出26个与裂果相关的基因和转录因子（图4），主要涉及ROS代谢、细胞壁代谢和能量代谢，进一步揭示了AOS抑制裂果的复杂调控网络。

图4 转录组分析和聚类性状关联结果

        这项研究首次证实，采前AOS处理是抑制甜樱桃裂果的有效方法。AOS通过抑制GA和JA的合成与信号传导，调节细胞壁代谢相关基因表达，以及影响ROS和能量代谢等多方面机制，有效降低了果实裂果率。然而，目前的研究仍处于初步阶段，对于甜樱桃裂果过程中关键基因的具体作用机制，以及AOS处理在不同环境条件和品种中的应用效果，还需要进一步深入研究。这一研究成果为甜樱桃种植产业提供了新的思路和技术支持，有望通过AOS处理减少裂果损失，提高果农经济效益。未来，随着研究的不断深入，相信会有更多有效的措施来解决甜樱桃裂果问题，推动甜樱桃产业的可持续发展。

        原文链接：https://doi.org/10.1016/j.postharvbio.2025.113430

审核：李全才、邵萌

编辑：郭青云

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