园艺学报 ›› 2023, Vol. 50 ›› Issue (7): 1574-1586.doi: 10.16420/j.issn.0513-353x.2022-0414
邓成凤1, 李素平1, 张瑞轩1, 韩冷2, 李勇1,*()
收稿日期:
2022-12-23
修回日期:
2023-02-27
出版日期:
2023-07-25
发布日期:
2023-07-26
通讯作者:
基金资助:
DENG Chengfeng1, LI Suping1, ZHANG Ruixuan1, HAN Leng2, LI Yong1,*()
Received:
2022-12-23
Revised:
2023-02-27
Published:
2023-07-25
Online:
2023-07-26
摘要:
为了防治采后柑橘青霉(Penicillium italicum)和绿霉(P. digitatum)引起的果实腐烂,以自主分离的产酶溶杆菌新株Lysobacter enzymogenes LE16为对象,研究其自溶发酵液和所产生的挥发性物质对青霉和绿霉菌丝生长及孢子萌发的抑制作用;利用液相色谱—质谱联用(Liquid Chromatograph Mass Spectrometer,LC-MS)检测分析LE16发酵液的抗菌成分;通过果实创伤接种和商品化保鲜试验,明确菌株LE16对青霉和绿霉的防治效果。结果显示:在纯培养试验中,LE16显著抑制青霉和绿霉菌丝生长,其发酵液固形物和其产生的挥发性物质最大抑制率为100%和77.52% ’ 91.11%;其发酵液固形物使病菌孢子的萌发率降低96%以上,使病菌菌丝空泡化和扭曲畸形。经80、90和100 ℃高温加热30 min后,对青霉和绿霉菌丝生长的抑制效果与常温处理(28 ℃)无显著差异。LC-MS分析结果表明,菌株LE16可产生大量次级代谢产物,其中包括肉桂醛、肉桂酸、月桂酸和γ-丁内酯等抗菌化合物。在创伤接种青霉试验中,LE16发酵液处理的柑橘果皮中超氧化物歧化酶和过氧化氢酶活性提高,丙二醛含量和细胞膜透性降低;各处理的发病率和病情指数:对照 > LE16发酵液 > 咪鲜胺 > 50% LE16发酵液 + 50%咪鲜胺,防治效果则相反。在商品化贮藏保鲜试验中,LE16发酵液处理对柑橘果实品质无不良影响;贮藏15 d时LE16发酵液、咪鲜胺和50% LE16发酵液 + 50%咪鲜胺的防治效果依次为50.00%、83.33%和75.93%,说明柑橘储藏过程中,LE16发酵液显著降低烂果率,在获得同样防治效果的情况下,可大幅度减少农药施用量。综上可知,LE16分泌的代谢产物抑制青霉和绿霉菌丝生长和孢子萌发,防止柑橘果实腐烂,可减少化学药剂咪鲜胺用量,对果实品质无不良影响,在柑橘采后保鲜方面有潜在的应用价值。
邓成凤, 李素平, 张瑞轩, 韩冷, 李勇. 产酶溶杆菌LE16对采后柑橘青霉绿霉病的防治作用[J]. 园艺学报, 2023, 50(7): 1574-1586.
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图1 产酶溶杆菌LE16发酵液固形物对绿霉和青霉菌丝生长的抑制作用
Fig. 1 Inhibition of self-digestive fermentation liquid of LE16 on mycelial growth of Penicillium digitatum and P. italicum
图2 产酶溶杆菌LE16发酵液固形物处理下的绿霉和青霉菌丝形态扫描电镜观察 红色箭头显示LE16发酵液固形物处理后病菌菌丝干瘪、扭曲畸形。
Fig. 2 Effect of self-digestive fermentation liquid of LE16 on mycelial morphology of Penicillium digitatum and P. italicum under scanning electron microscope Red arrow shows that the mycelium of the pathogen was shriveled and twisted after self-digestive fermentation liquid treated.
图3 LE16产生的挥发性物质(VOC)对绿霉和青霉菌丝生长的抑制作用
Fig. 3 Inhibition of volatile organic compounds(VOC)of LE16 on mycelial growth of Penicillium digitatum and P. italicum
图4 不同加热温度对产酶溶杆菌LE16发酵液抑菌效率的影响
Fig. 4 Inhibition of self-digestive fermentation liquid of LE16 treated with different temperatures on mycelial growth of Penicillium digitatum and P. italicum
代谢物 Metabolite | 质荷比 m/z | 保留时间/min Retention time | 加合离子模式 Adducts | 分子式 Formula |
---|---|---|---|---|
米诺环素 Minocycline | 456.1778628 | 2.326 | M-H | C23H27N3O7 |
替加环素 Tigecycline | 606.2573465 | 4.017 | M+Na-2H | C29H39N5O8 |
肉桂醛 Cinnamaldehyde | 133.0645897 | 6.307 | M+H-H2O,M+H | C9H8O |
月桂酸 Dodecanoic acid | 218.2110017 | 3.517 | M+NH4 | C12H24O2 |
p-水杨酸 p-Salicylic acid | 137.0231501 | 2.304 | M-H | C7H6O3 |
肉桂酸 Cinnamic acid | 166.0859303 | 1.453 | M+H-H2O,M+NH4,M+H | C9H8O2 |
利福布丁 Rifabutin | 827.4281339 | 6.570 | M-H2O-H | C46H62N4O11 |
γ-丁内酯γ-Butyrolactone | 257.1040826 | 3.193 | 3M-H | C4H6O2 |
纳奈霉素 Nanaomycin | 301.0742449 | 6.327 | M-H | C16H14O6 |
表1 产酶溶杆菌LE16发酵液中抑菌物质的初步分析结果
Table 1 Preliminary analysis results of antibacterial substances of self-digestive fermentation liquid of LE16
代谢物 Metabolite | 质荷比 m/z | 保留时间/min Retention time | 加合离子模式 Adducts | 分子式 Formula |
---|---|---|---|---|
米诺环素 Minocycline | 456.1778628 | 2.326 | M-H | C23H27N3O7 |
替加环素 Tigecycline | 606.2573465 | 4.017 | M+Na-2H | C29H39N5O8 |
肉桂醛 Cinnamaldehyde | 133.0645897 | 6.307 | M+H-H2O,M+H | C9H8O |
月桂酸 Dodecanoic acid | 218.2110017 | 3.517 | M+NH4 | C12H24O2 |
p-水杨酸 p-Salicylic acid | 137.0231501 | 2.304 | M-H | C7H6O3 |
肉桂酸 Cinnamic acid | 166.0859303 | 1.453 | M+H-H2O,M+NH4,M+H | C9H8O2 |
利福布丁 Rifabutin | 827.4281339 | 6.570 | M-H2O-H | C46H62N4O11 |
γ-丁内酯γ-Butyrolactone | 257.1040826 | 3.193 | 3M-H | C4H6O2 |
纳奈霉素 Nanaomycin | 301.0742449 | 6.327 | M-H | C16H14O6 |
图5 产酶溶杆菌LE16发酵液对接种青霉孢子的柑橘果实的防病效果 不同小字母表示0.05水平上差异显著。
Fig. 5 Effects of self-digestive fermentation liquid of LE16 on disease incidence,disease severity and control effect of citrus fruit by inoculation with Penicillium italicum. Different lowercase letters indicate significant differences(P < 0.05).
处理 Treatment | 丙二醛含量/(nmol · g-1) Malondialdehyde | 细胞膜透性/% Cell membrane permeability | 超氧化物歧化酶/(U · g-1) Superoxide dismutase | 过氧化物酶/(U · g-1 · min-1) Peroxidase | 过氧化氢酶/(mg · g-1 · min-1) Catalase |
---|---|---|---|---|---|
对照Control | 5.56 ± 0.85 a | 42.91 ± 0.82 a | 39.64 ± 1.12 c | 9.58 ± 0.83 b | 2.72 ± 0.01 b |
LE16 | 4.14 ± 0.82 ab | 31.62 ± 1.31 b | 44.19 ± 1.48 b | 12.64 ± 1.19 b | 3.64 ± 0.01 a |
咪鲜胺Prochloraz | 2.70 ± 0.41 b | 32.39 ± 0.90 b | 49.70 ± 0.86 a | 13.89 ± 1.45 ab | 3.69 ± 0.02 a |
50% LE16 + 50%咪鲜胺 50% LE16 + 50% Prochloraz | 3.70 ± 0.46 ab | 36.90 ± 0.55 b | 50.09 ± 1.55 a | 18.19 ± 1.82 a | 3.77 ± 0.05 a |
表2 产酶溶杆菌LE16发酵液对接种青霉孢子的柑橘果皮中抗氧化物相关活性的影响
Table 2 Effects in enzyme activities in citrus peel of self-digestive fermentation liquid of LE16 in the Penicillium italicum inoculation test
处理 Treatment | 丙二醛含量/(nmol · g-1) Malondialdehyde | 细胞膜透性/% Cell membrane permeability | 超氧化物歧化酶/(U · g-1) Superoxide dismutase | 过氧化物酶/(U · g-1 · min-1) Peroxidase | 过氧化氢酶/(mg · g-1 · min-1) Catalase |
---|---|---|---|---|---|
对照Control | 5.56 ± 0.85 a | 42.91 ± 0.82 a | 39.64 ± 1.12 c | 9.58 ± 0.83 b | 2.72 ± 0.01 b |
LE16 | 4.14 ± 0.82 ab | 31.62 ± 1.31 b | 44.19 ± 1.48 b | 12.64 ± 1.19 b | 3.64 ± 0.01 a |
咪鲜胺Prochloraz | 2.70 ± 0.41 b | 32.39 ± 0.90 b | 49.70 ± 0.86 a | 13.89 ± 1.45 ab | 3.69 ± 0.02 a |
50% LE16 + 50%咪鲜胺 50% LE16 + 50% Prochloraz | 3.70 ± 0.46 ab | 36.90 ± 0.55 b | 50.09 ± 1.55 a | 18.19 ± 1.82 a | 3.77 ± 0.05 a |
图6 柑橘果实储藏过程中产酶溶杆菌LE16发酵液对果实烂果率的影响及防治效果
Fig. 6 Effect of self-digestive fermentation liquid of LE16 on disease incidence and control effect of citrus fruit during storage
储藏时间/d Storage time | 处理 Treatment | 维生素C/ (mg · mL-1) Vitamin C | 还原糖/% Reducing sugar | 可溶性固形物/% TSS | 失重率/% Weight loss rate | 硬度/N Hardness |
---|---|---|---|---|---|---|
0 | 对照组Control | 0.54 ± 0.10 | 0.14 ± 0.00 | 10.43 ± 0.04 | 13.53 ± 0.44 | |
15 | 对照组Control | 0.37 ± 0.01 a | 0.14 ± 0.00 a | 10.68 ± 0.08 a | 1.62 ± 0.79 a | 12.74 ± 0.40 a |
LE16 | 0.34 ± 0.03 a | 0.13 ± 0.01 a | 10.58 ± 0.07 a | 0.61 ± 0.14 a | 13.00 ± 0.46 a | |
咪鲜胺Prochloraz | 0.39 ± 0.02 a | 0.12 ± 0.02 a | 10.70 ± 0.03 a | 0.48 ± 0.04 a | 13.49 ± 0.45 a | |
50% LE16 + 50%咪鲜胺50% LE16 + 50% Prochloraz | 0.38 ± 0.01 a | 0.16 ± 0.01 a | 10.75 ± 0.03 a | 0.54 ± 0.09 a | 13.42 ± 0.39 a | |
30 | 对照组Control | 0.42 ± 0.02 a | 0.16 ± 0.01 a | 11.00 ± 0.16 a | 5.80 ± 2.62 a | 10.61 ± 0.21 a |
LE16 | 0.42 ± 0.02 a | 0.18 ± 0.01 a | 10.77 ± 0.12 a | 2.91 ± 1.35 a | 10.09 ± 0.32 a | |
咪鲜胺Prochloraz | 0.42 ± 0.02 a | 0.19 ± 0.00 a | 10.15 ± 0.11 a | 2.43 ± 1.36 a | 10.36 ± 0.46 a | |
50% LE16 + 50%咪鲜胺50% LE16 + 50% Prochloraz | 0.42 ± 0.02 a | 0.16 ± 0.01 a | 10.75 ± 0.10 a | 1.59 ± 1.37 a | 10.82 ± 0.12 a |
表3 柑橘果实贮藏过程中产酶溶杆菌LE16发酵液处理对品质的影响
Table 3 Effect of self-digestive fermentation liquid of LE16 on quality of citrus fruits during storage
储藏时间/d Storage time | 处理 Treatment | 维生素C/ (mg · mL-1) Vitamin C | 还原糖/% Reducing sugar | 可溶性固形物/% TSS | 失重率/% Weight loss rate | 硬度/N Hardness |
---|---|---|---|---|---|---|
0 | 对照组Control | 0.54 ± 0.10 | 0.14 ± 0.00 | 10.43 ± 0.04 | 13.53 ± 0.44 | |
15 | 对照组Control | 0.37 ± 0.01 a | 0.14 ± 0.00 a | 10.68 ± 0.08 a | 1.62 ± 0.79 a | 12.74 ± 0.40 a |
LE16 | 0.34 ± 0.03 a | 0.13 ± 0.01 a | 10.58 ± 0.07 a | 0.61 ± 0.14 a | 13.00 ± 0.46 a | |
咪鲜胺Prochloraz | 0.39 ± 0.02 a | 0.12 ± 0.02 a | 10.70 ± 0.03 a | 0.48 ± 0.04 a | 13.49 ± 0.45 a | |
50% LE16 + 50%咪鲜胺50% LE16 + 50% Prochloraz | 0.38 ± 0.01 a | 0.16 ± 0.01 a | 10.75 ± 0.03 a | 0.54 ± 0.09 a | 13.42 ± 0.39 a | |
30 | 对照组Control | 0.42 ± 0.02 a | 0.16 ± 0.01 a | 11.00 ± 0.16 a | 5.80 ± 2.62 a | 10.61 ± 0.21 a |
LE16 | 0.42 ± 0.02 a | 0.18 ± 0.01 a | 10.77 ± 0.12 a | 2.91 ± 1.35 a | 10.09 ± 0.32 a | |
咪鲜胺Prochloraz | 0.42 ± 0.02 a | 0.19 ± 0.00 a | 10.15 ± 0.11 a | 2.43 ± 1.36 a | 10.36 ± 0.46 a | |
50% LE16 + 50%咪鲜胺50% LE16 + 50% Prochloraz | 0.42 ± 0.02 a | 0.16 ± 0.01 a | 10.75 ± 0.10 a | 1.59 ± 1.37 a | 10.82 ± 0.12 a |
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