雷興夢，易蘭花,2，鄧麗莉,2，曾凱芳,2*

1(西南大學 食品科學學院, 重慶, 400715)2(西南大學, 食品貯藏與物流研究中心, 重慶, 400715)

棗果實富含氨基酸、蛋白質、膳食纖維、礦物質、抗壞血酸等營養(yǎng)物質，深受廣大消費者喜愛[1]。然而，棗果實在采后貯藏期間極易發(fā)生微生物潛伏侵染性病害[2]，其主要病害包括：由鏈格孢菌(Alternariasp.)引起的黑斑病[3]，細極鏈格孢菌(Alternariaalternatesp.)、青霉菌(Penicilliumsp.)和芽枝孢菌(Cladosporiumtenuissimum)等聯(lián)合侵染引起的縮果病[4]，交鏈孢霉屬(AlternariaNees)和根菌索菌(RhizomorphaRoth.ex Fr.)[5]引起的漿胞病等。使用拮抗微生物進行生物防治是有效控制果蔬采后病害的方法之一[6]，拮抗微生物防治果蔬采后病害的機制主要包括營養(yǎng)與空間的競爭，分泌抑菌性物質和誘導宿主抗性等[7]。采后應用拮抗微生物能有效地控制病害發(fā)生，積極開發(fā)有效的拮抗微生物，將拮抗微生物與物理技術或者化學物質結合起來以提高其防治效果是防治棗果實采后病害的研究熱點。

本文將分別從拮抗酵母菌和拮抗細菌兩方面綜述近幾年防治棗果實采后病害拮抗微生物的研究進展，包括拮抗微生物的來源、防治效果、增效途徑和作用機制等方面。

1 利用拮抗酵母菌防治棗果實采后病害

1.1 拮抗酵母菌的來源

大多數(shù)拮抗酵母菌來源于果實、葉片表面，以及根際土壤[8-9]。美極梅奇酵母(Metschnikowiapulcherrima)[10]、梅奇酵母XY201(Metschnikowiazizyphicolasp.nov.)[11]、隱球酵母(Cryptococcussp.)[12]以及假絲酵母(Candidametapsilosis)[13]等拮抗酵母菌已成功從棗果實表面分離純化，且能夠有效防治棗果實采后病害；除了從棗果實本身分離篩選，張紅印[14]從蘋果表面分離得到的羅倫隱球酵母(Cryptococcuslaurentii)對控制棗果實采后病害具有良好效果。除了密切相關的果實表面，拮抗酵母菌也可以從其他來源分離得到。如王一非[15]從海水中篩選分離的海洋酵母(RhodosporidiumpaludigenumFell&Tallman)，能夠有效防治棗果實采后黑斑病。

1.2 生物防治效果及增效途徑

拮抗酵母菌能夠耐受采后低溫、紫外線輻射、低氧等極端環(huán)境[16-17]，而且對于水果采后環(huán)境具有獨特的適應性而被廣泛研究應用于果實采后病害的防治。近10年來，以酵母菌為基礎的水果采后病原微生物防治產品的開發(fā)、注冊、和商業(yè)化取得了令人矚目的進展[18]。不同拮抗酵母菌抑菌譜不同，因此對棗果實采后病害的防治效果也存在差異。拮抗酵母菌能夠有效控制棗果實采后病害，但其防治效果相對有限，研究表明結合綠色化學物質或者物理防治技術還能夠提高其對棗果實采后病害的防治效果[19]。拮抗酵母菌對于棗果實采后病害防治的增效途徑如圖1所示。

圖1 提高拮抗酵母菌防治棗果實采后病害生物防治效果示意圖Fig.1 Schematic diagram of improving biological control effect of antagonistic yeast against postharvest diseases of jujube fruit

與化學物質結合可以提高拮抗酵母菌生防效果。無機鹽是常見的用于提高拮抗酵母生防效力的化學物質之一，研究表明使用1×108cells/mL的R.paludigenum接種處理棗果實后其采后黑斑病發(fā)病率相對于對照降低了60%左右[15]，當與0.3%碳酸氫鈉結合處理時將棗果實采后黑斑病的發(fā)病率控制在30%以下；離體條件下，1×108cells/mL的Cryptococcussp.對交鏈孢霉抑制率高達54.08%，對根霉抑制率為48.72%，果實實驗表明1×108cells/mL的Cryptococcussp.能夠將冬棗采后的發(fā)病率降低約50%，碳酸氫鈉以及鉬酸銨能夠提高Cryptococcussp.對于棗果實采后病害的生物防治效果[20]。殼聚糖作為天然多糖類物質，具有良好的生物相容性，研究表明0.5%殼聚糖溶液能夠將C.metapsilosis對棗果實采后病害的控制效果提高約20%[13]。此外，結合低計量的化學殺菌劑也能達到增效的目的，1×106cells/mL的M.zizyphicolasp.nov可將由細交鏈格孢引發(fā)的冬棗病害發(fā)生率控制在8%以下[11]，與低濃度的化學殺菌劑撲海因[10]組合使用能夠提高其生防效果。除了上述的幾類化學物質，將R.paludigenum結合0.3%羧甲基纖維素鈉或尼泊金甲酯接種處理時對冬棗果實病害發(fā)病率控制在10%左右[21-22]。

除了通過化學物質提高酵母生防效力，還可以結合物理處理方式。常用的提高拮抗酵母菌防治果蔬采后病害防治效果的物理增效方法包括熱水、冷藏、超聲波以及紫外等處理[19]，研究發(fā)現(xiàn)M.pulcherrima結合微波，紫外等物理處理均能夠提高其對棗果實采后黑斑病的防治效果，并且不會對棗果實的品質造成影響[23]。

拮抗酵母菌在貯藏、施用過程中會遇到一系列逆境脅迫如低溫、果實傷口處高水平活性氧、高滲透壓等[24]。很多研究表明溫和逆境預培養(yǎng)處理可以提高拮抗酵母菌對逆境的耐受性從而提高其生物防治效力。研究表明經6.6% NaCl預處理后R.paludigenum對于低溫以及低水分活度等逆境環(huán)境具有更強的耐受性，將R.paludigenum對于棗果實采后病害的控制效果提高了20%左右[25]。除了上述的3種增效途徑外，研究報道幾種拮抗酵母菌復合使用、在培養(yǎng)基中添加外源物質對拮抗酵母進行誘導培養(yǎng)等均能夠有效提高拮抗酵母菌對芒果、柑橘等果實采后病害的防治效果，這為更好的利用拮抗酵母菌防治棗果實采后病害提供新的思路。

1.3 防治棗果實采后病害主要機制

全面了解拮抗微生物的作用機制對于有效的將其應用于采后病害的控制具有重要意義。拮抗酵母菌控制果蔬采后病害主要作用機制包括空間和營養(yǎng)的競爭，產生揮發(fā)性抑菌物質，誘導果實抗病性[26-28]，生物膜的形成[29]等。拮抗酵母菌防治棗果實采后病害的主要機制如圖2所示。

圖2 拮抗酵母菌防治棗果實采后病害作用機制示意圖Fig.2 Schematic diagram of action mechanism of antagonistic yeast against postharvest diseases of jujube fruit

不同的拮抗酵母菌的防治機制不盡相同，且同種拮抗酵母菌可能存在多種作用機制[30]?？臻g和營養(yǎng)的競爭是大多數(shù)拮抗酵母菌的生防機制之一，拮抗酵母菌在果實傷口處有效定殖，比病原菌更有效地利用有限的營養(yǎng)和空間資源從而抑制病原菌的生長繁殖。研究表明M.zizyphicola以及R.paludigenum能夠在棗果實傷口處迅速定殖，消耗了傷口部位的可用營養(yǎng)物質，通過營養(yǎng)和空間的競爭有效防治棗果實采后病害[31]。

植物具有識別和響應微生物存在的先天免疫系統(tǒng)，將拮抗微生物應用于果實表面可誘導果實產生對入侵病原真菌的系統(tǒng)抗性。拮抗酵母菌誘導棗果實抗病性主要表現(xiàn)為生化防御反應的激活，如R.paludigenum能夠誘導棗果實組織內一些防御相關的酶活性如過氧化物酶，多酚氧化酶等并使其活性顯著提高，同樣的，Cryptococcussp.也能夠顯著提高棗果實組織內多酚氧化酶和超氧化物歧化酶活性[20]。研究發(fā)現(xiàn)棗果實接種C.laurentii后，果實組織中的β-1,3-葡聚糖酶活性顯著升高，編碼β-1,3-葡聚糖酶的基因GLU-2表達上調[32]。許多拮抗酵母菌能產生抑菌性物質，有效抑制病原真菌孢子萌發(fā)和菌絲生長。M.zizyphicola[31]可以產生一些非抗生素類代謝物質抑制病原菌的生長。

上述內容介紹了近年來棗果實采后病害防治的主要拮抗酵母菌的最新研究進展，并討論了其作用效果和增效途徑，相關內容總結如表1所示。防治棗果實采后的拮抗酵母菌主要來源于棗果實表面，這些拮抗酵母菌主要通過空間和營養(yǎng)的競爭以及誘導棗果實抗病性達到生防的目的。對于拮抗酵母菌防治棗果實采后病害的機制研究不夠充分，導致開發(fā)經濟有效的且能夠大規(guī)模繁殖的拮抗酵母菌防治棗果實采后病害還存在一些挑戰(zhàn)。

表1 防治棗果實采后病害主要的拮抗酵母菌Table 1 The main antagonistic yeast against postharvest disease of jujube fruit

2 利用拮抗細菌防治棗果實采后病害

2.1 拮抗細菌的來源

土壤是拮抗細菌良好的來源，從棗樹根際土壤中分離得到一株枯草芽孢桿菌(Bacillussubtilis)[33]對于冬棗果實采后主要的致腐真菌根索菌、細極鏈格孢菌、擴展青霉等有顯著的拮抗作用；張曉琴[34]從西洋參種植土中分離得到1株解淀粉芽孢桿菌(Bacillusamyloliticus)對棗膠胞炭疽病防治效果明顯。果實表面也是拮抗細菌的來源之一，研究表明從冬棗表面分離得到的枯草芽孢桿菌xj063-1以及成團泛菌B501(Pantoeaagglomerans)[35]能夠有效的防治棗果實采后病害。

2.2 生物防治效果及增效途徑

研究發(fā)現(xiàn)B.subtilis對于冬棗果實采后主要病原菌細交鏈格孢的抑制率達78.8%，多隔鐮孢霉和美澳核果褐腐串珠霉抑制率分別達71.3%和63.8%，能夠顯著降低棗果實采后發(fā)病率[36]。B.subtilisxj063-1對于新疆棗果黑斑病病原菌鏈格孢菌的抑制率達到86%[33]。B.amyloliticus菌體及其發(fā)酵上清液對冬棗果實炭疽病的防治效果分別達到74.9%和75.8%[37]，菌株K5-4對于冬棗黑斑病的防治率達到78.50%[38]。結合物理方法或者化學物質提高拮抗細菌對于棗果實采后病害防治效果的相關報道較少，研究表明將B.subtilis的內生孢子與水楊酸結合處理能夠顯著增強拮抗細菌的防治效果，降低土豆以及桃果實腐爛率[39-41]，拮抗細菌與其他方法結合提高生防效果將為其更好地防治棗果實病害提供新思路。

2.3 防治棗果實采后病害的機制

與拮抗酵母菌相同，空間和營養(yǎng)的競爭也是拮抗細菌的生防機制之一[42]。研究表明P．agglomerans防治棗果實采后病害主要的作用機制可能是空間和營養(yǎng)的競爭。而很多拮抗細菌如芽孢桿菌，假單胞菌等通過分泌化合物抑制細胞壁合成，破壞或改變細胞膜結構等機制抑制病原菌生長發(fā)育從而達到生物防治的目的。研究表明拮抗菌CHY主要產生伊枯草菌素(iturin)和表面活性素(surfactin)兩種脂肽類抑菌物質抑制病原菌的生長，從而達到防治棗果實采后病害的目的；B.amyloliticus也能夠產生抗生素等抑菌物質[43]。拮抗細菌也能夠誘導果實的抗病性，研究表明經過B.amyloliticus處理，棗果實組織內苯丙氨酸解氨酶、過氧化氫酶、多酚氧化酶、氧化物酶4種防御酶的活性顯著提高[34]。綜上，拮抗細菌主要通過產生抑菌性物質以及誘導棗果實抗病性防治棗果實采后病害。

拮抗細菌具有潛在的抑真菌能力，芽孢桿菌屬是常見果蔬采后拮抗細菌包括枯草芽孢桿菌、粉狀芽孢桿菌、地衣芽孢桿菌以及解淀粉芽孢桿菌[44]等。以上綜述了防治棗果實采后病害的拮抗細菌及其作用機制，總結如表2所示。

表2 防治棗果實采后病害的主要拮抗細菌Table 2 The main antagonistic bacteria against postharvest disease of jujube fruit

3 展望

有效控制棗果實采后病害是棗產業(yè)可持續(xù)發(fā)展的重要組成部分，生物防治是有望替代化學殺菌劑的一種綠色環(huán)保的防治方法。目前已經成功篩選分離出幾種有效防治棗果實采后病害的拮抗微生物，研究表明其作用機制主要包括空間和營養(yǎng)的競爭以及誘導棗果實抗病性，以及產生抑菌性物質等。在棗果實中控制其采后病害的拮抗微生物的研究進展 與柑橘、梨、芒果等果實相比還存在一定差距[19,45]，對于拮抗微生物防治棗果實采后病害的機理研究不足，導致目前拮抗微生物的生防效果相對較低，同時要開發(fā)商業(yè)化可行的拮抗微生物防治棗果實采后病害還具有一定的挑戰(zhàn)[46-47]。目前常用的拮抗微生物防治方法是鑒定一種單一的能在受損的果實組織中迅速定殖的拮抗微生物[48]，這種方法忽略了拮抗微生物并不是整個微生物群落唯一的參與者，以及忽略了拮抗微生物與宿主微生物之間的相互作用[49-50]。微生物組學將為了解宿主-微生物相互作用對果蔬代謝和抗病性的影響，為探索利用有益的微生物群落，防治棗果實采后病害提供基礎，除此之外還需要利用分子生物學手段深入了解微生物拮抗劑防治果蔬采后病害機理，為我們在棗果實及其他果蔬采后病害生物防治以及研究生物防治產品提供新的思路。