文章题目：Alginate oligosaccharide induces resistance against Penicillium expansum in pears by priming defense responses

发表期刊：Plant Physiology and Biochemistry

影响因子：5.6（2025）

通讯单位：江苏大学食品与生物工程学院

研究背景

        梨是全球重要的果树经济作物，在我国其产量居苹果、柑橘之后，具有较高营养价值与商品价值。但梨采后贮藏运输中易受病原菌侵染，其中扩展青霉菌（Penicillium expansum）引发的青霉病是主要病害，造成巨大经济损失。化学杀菌剂虽能防控病害，但易导致病原菌抗药性及化学残留，威胁生态环境与人体健康。因此，筛选绿色高效抗病激发子、激活果实自身防御系统，成为保障果实采后品质的重要方向。褐藻寡糖（AOS）是褐藻酸降解的水溶性低聚糖，无毒且环境友好，已被证实可促进植物生长、增强抗逆性。本研究系统探讨了褐藻寡糖对梨采后青霉病的控制效应，明确其诱导抗病性的内在机制，为其在梨采后病害绿色防控中的应用提供理论与实践依据。

研究内容

        本研究首先通过离体实验探究不同浓度褐藻寡糖对梨采后青霉病的防控效果。采用人工损伤接种法，在梨果实中部制备伤口，注入不同浓度褐藻寡糖溶液，以无菌水为空白对照，接种扩展青霉孢子悬液后，定期观察腐烂症状并测定病斑直径。结果显示，接种后果实病斑直径及发病率逐渐上升，其中100 mg/L褐藻寡糖处理组防控效果最佳，该浓度被确定为后续实验最适处理浓度（图1）。

图1 不同浓度的AOS对梨果实青霉病发病率及病斑直径的影响

        在确定最适浓度后，进一步探究褐藻寡糖处理与扩展青霉接种的时间间隔对防控效果的影响。采用最适浓度处理果实伤口后，在不同时间间隔接种病原菌，定期记录腐烂率及病斑直径。结果表明，间隔时间越长，防控效果越强，其中24 h和36 h间隔组效果无显著差异，综合考虑选取24 h间隔作为最适接种间隔（图2）。

图2 不同诱导时间对AOS防治梨果实采后青霉病的影响

        为明确褐藻寡糖对梨采后自然腐烂及品质的影响，设置空白对照组与褐藻寡糖处理组，分别喷施无菌水与100 mg/L褐藻寡糖，在特定贮藏条件下定期测定相关指标。结果显示，贮藏时间延长，果实自然腐烂率上升，褐藻寡糖处理组腐烂率显著低于对照组；同时，褐藻寡糖可延缓果实硬度下降，褐藻寡糖处理组抗坏血酸含量全程高于对照组，且对其他品质指标无负面影响，表明其可降低自然腐烂率并维持果实品质。

        为探究褐藻寡糖的作用方式，开展体外抗真菌实验。在PDA培养基中添加不同浓度褐藻寡糖，以无菌水为对照，接种扩展青霉后测定菌落直径并观察形态。结果显示，各处理组与对照组菌落直径无显著差异，表明褐藻寡糖在体外对扩展青霉生长无直接抑制作用（图3），提示其防控机制并非直接杀灭病原菌，而是调控果实自身生理代谢。

图3 不同AOS浓度对扩展青霉的菌落直径和形态的影响

        进一步探究褐藻寡糖对梨果实防御相关酶活性、抗真菌物质含量及基因表达的影响，设置4个处理组，定期采集样品测定指标。几丁质酶（CHI）与β-1,3-葡聚糖酶（GLU）是植物防御关键酶，对照组酶活性随贮藏时间缓慢下降，褐藻寡糖单独处理诱导作用较弱，病原菌单独接种可显著激发酶活性，而褐藻寡糖处理后接种组酶活性显著高于单独接种组，并维持较高水平（图4）。

图4 AOS处理对采后梨果实中GLU和CHI活性的影响

        过氧化物酶（POD）、多酚氧化酶（PPO）与苯丙氨酸解氨酶（PAL）是苯丙烷代谢关键酶，在抗病反应中起重要作用。对照组梨果中，PPO活性先降后升，POD先升后降，PAL活性无显著变化。单独AOS处理虽能提升酶活，但显著效应出现较晚（第4天）。相比之下，AOS联合扩展青霉处理表现出显著的协同效应：PPO和POD活性在贮藏前三天持续维持高位，PAL活性也迅速上升并于第3天达峰。这表明AOS预处理成功激发了梨果实的防御系统，使其在遭遇病原菌时能更早、更强地启动PPO、POD及PAL等关键防御酶系，构建起高效的生化抗病屏障。

图5 AOS处理对采后梨果实中PPO、POD和PAL活性的影响

        总酚、黄酮及木质素是植物抗逆抗病重要次生代谢物，可增强细胞壁稳定性、抑制病原菌侵染。对照组中总酚与黄酮含量稳定，木质素含量先升后降；褐藻寡糖单独处理组后期三种物质含量显著高于对照组，病原菌接种可显著诱导其升高，而褐藻寡糖处理后接种组含量显著高于单独接种组，且前两天达到峰值（图6）。

图6 AOS处理对采后梨果实中总酚、类黄酮和木质素含量的影响

        采用RT-qPCR测定PbGLU、PbCHI、PbPAL、PbPPO和PbPOD五种防御相关基因相对表达量，结果显示，对照组与褐藻寡糖单独处理组基因表达水平较低且无显著差异；病原菌单独接种可诱导基因表达上调，呈特定变化趋势；褐藻寡糖处理后接种组基因表达趋势与单独接种组一致，但峰值显著更高（图7）。

图7 AOS处理对采后梨果实中PbGLU、PbCHI、PbPAL、PbPPO和PbPOD基因表达的影响

总结

        本研究表明，浓度为100 mg·L⁻¹的褐藻寡糖可通过诱导苯丙烷代谢途径的酶活性、上调编码防御相关酶的基因表达、促进总酚类化合物、类黄酮和木质素含量的积累，从而诱导梨果实对扩展青霉（P. expansum）的防御机制。褐藻寡糖单独处理诱导防御反应较弱，而处理后接种病原菌可激发更强防御反应，表现为防御相关酶活性提升、抗真菌物质积累、基因表达上调，表明其通过激发果实自身防御反应诱导抗病性，且属于激发型防御反应。本研究明确其作用机制，为褐藻寡糖规模化应用提供理论与实践支撑，也为其他果树采后病害绿色防控提供参考。

        原文链接：https://doi.org/10.1016/j.plaphy.2025.109531

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作者：汪浩

审核：李全才、邵萌

编辑：郭青云

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