黎曉茜,龍友華,2,*,尹顯慧,2,吳小毛,2,趙志博,樊 榮,莫飛旭,蔣艷玲,黃亞欣,唐靖文
(1.貴州大學(xué)農(nóng)學(xué)院,貴州 貴陽(yáng) 550025;2.貴州大學(xué)作物保護(hù)研究所,貴州 貴陽(yáng) 550025;3.修文縣獼猴桃產(chǎn)業(yè)發(fā)展局,貴州 貴陽(yáng) 550200)
獼猴桃為獼猴桃科(Actinidiaceae)獼猴桃屬(Actinidia)植物的漿果果實(shí),富含VC、多種礦物、氨基酸等營(yíng)養(yǎng)物質(zhì),是三大新興水果之一[1-3]。近年來(lái),獼猴桃軟腐病發(fā)生較為嚴(yán)重,造成采前落果、貯藏期果實(shí)腐爛率升高,嚴(yán)重影響獼猴桃果實(shí)品質(zhì)及市場(chǎng)銷售[4]。獼猴桃軟腐病主要由葡萄座腔菌(Botryosphaeria dothidea)、擬莖點(diǎn)霉菌(Phomopsis sp.)等真菌單獨(dú)或復(fù)合侵染引起[4-6];周游[7]研究發(fā)現(xiàn)B. dothidea、可可毛色二孢(Lasiodiplodia theobroma)和小新殼梭孢(Neofusicoccum parvum)可引起獼猴桃軟腐;Lee[8]、Thomidis[9]等研究表明間座殼屬(Diaporthe sp.)真菌亦能引起獼猴桃軟腐病。目前獼猴桃軟腐病的防治研究以化學(xué)防治和生防菌株篩選為主[10-12],長(zhǎng)期施用化學(xué)農(nóng)藥容易使真菌產(chǎn)生抗藥性,破壞生態(tài)環(huán)境安全及影響農(nóng)產(chǎn)品質(zhì)量安全;生防菌株對(duì)貯藏期果實(shí)防治效果較好,但田間施用限制因素較多,防控效果往往不穩(wěn)定;因此,迫切需要開(kāi)發(fā)利用綠色、安全、高效的植物源藥劑防控獼猴桃軟腐病[13]。
茉莉酸甲酯(methyl jasmonate,MeJA)作為植物體內(nèi)的一種天然化學(xué)物質(zhì),可調(diào)節(jié)植物的生長(zhǎng)發(fā)育,誘導(dǎo)植物防御性基因表達(dá)[14-16]。目前MeJA已廣泛應(yīng)用于蘋果[17]、梨[18]、桃[19]、芒果[20]、辣椒[21]、番茄[22]、小麥[23]等農(nóng)林經(jīng)濟(jì)作物的病害防控,也能有效地控制一些果蔬的釆后真菌性病害[24-25],改善果實(shí)品質(zhì)[26]。MeJA可誘導(dǎo)寄主植物產(chǎn)生一系列防御反應(yīng),例如誘導(dǎo)病害防御基因的表達(dá),誘導(dǎo)幾丁質(zhì)酶、β-1,3-葡聚糖酶等植物防御酶活力的提高,以及植保素的合成等[27-32]。還有研究表明,MeJA可以提高果實(shí)中的蛋白質(zhì)和糖含量[33-34]。但目前尚不清楚MeJA能否有效防控獼猴桃軟腐病、是否影響獼猴桃果實(shí)產(chǎn)量和品質(zhì)。
本研究利用不同濃度的MeJA處理獼猴桃軟腐病致病菌葡萄座腔菌,通過(guò)檢測(cè)菌絲的電導(dǎo)率、蛋白質(zhì)和核酸外滲、細(xì)胞壁主要酶活力以及細(xì)胞結(jié)構(gòu)變化等方面,探究MeJA對(duì)獼猴桃軟腐病菌的抑制活性及相關(guān)機(jī)制;使用0.50 mmol/L MeJA處理不同生長(zhǎng)期的獼猴桃果實(shí),探究MeJA對(duì)獼猴桃軟腐病防控效果及其對(duì)果實(shí)品質(zhì)的影響,以期為葡萄座腔菌引起的獼猴桃軟腐病的綠色防控提供參考。
B. dothidea菌種由貴州大學(xué)農(nóng)產(chǎn)品質(zhì)量安全實(shí)驗(yàn)室提供。
以選取種植于貴州省修文縣久長(zhǎng)鎮(zhèn)和小菁鄉(xiāng)實(shí)驗(yàn)基地的‘貴長(zhǎng)’獼猴桃為供試品種,樹(shù)齡4 年,‘T’型架栽培,樹(shù)勢(shì)整齊一致,除實(shí)驗(yàn)處理的差異外,其他農(nóng)事操作、管理水平均一致,在果實(shí)采收期,選擇晴朗天氣時(shí)集中采收。
MeJA(純度≥95%)、N-乙酰-D-氨基葡萄糖、Tris-HCl緩沖液(pH 7.5)、醋酸鈉緩沖液(pH 5.0)、昆布多糖 北京索萊寶科技有限公司;質(zhì)量分?jǐn)?shù)0.3%四霉素水劑 遼寧微科生物有限公司;幾丁質(zhì)粉上海生工生物工程有限公司;二甲胺基甲硼烷(dimethylaminoborane,DMAB) 上海百舜生物科技有限公司;3,5-二硝基水楊酸(3,5-dinitrosalicylic acid,DNS) 國(guó)藥集團(tuán)化學(xué)試劑有限公司。
SW-CJ-1BU型潔凈工作臺(tái) 蘇州安泰空氣技術(shù)有限公司;生物顯微鏡 寧波舜宇儀器有限公司;DDSJ-319L型電導(dǎo)率儀 上海儀電科學(xué)儀器股份有限公司;T6新世紀(jì)紫外-可見(jiàn)分光光度計(jì) 北京普析通用儀器有限公司;GY-4數(shù)顯式果實(shí)硬度計(jì) 樂(lè)清市艾德堡儀器有限公司;PAL-1型折光儀 北京陽(yáng)光億事達(dá)貿(mào)易有限公司。
1.3.1 MeJA處理對(duì)獼猴桃軟腐病葡萄座腔菌的作用機(jī)制
1.3.1.1 MeJA對(duì)葡萄座腔菌室內(nèi)毒力測(cè)定
采用菌絲生長(zhǎng)速率抑制法[35],先將MeJA配制成濃度為0(對(duì)照)、0.50、1.00、2.00、4.00、8.00 mmol/L的母液,再以母液、培養(yǎng)基體積比1∶9制成含0(對(duì)照)、0.05、0.10、0.20、0.40、0.80 mmol/L MeJA的PDA平板。利用打孔器打取直徑5 mm、培養(yǎng)4 d后的新鮮菌餅,置于含不同濃度MeJA的PDA平板中央,每培養(yǎng)皿接1 個(gè)菌餅,每個(gè)處理組4 次重復(fù)。接菌后將PDA平板置入28 ℃培養(yǎng)箱培養(yǎng)。待對(duì)照平板菌落直徑長(zhǎng)至5~6 cm,利用十字交叉法測(cè)量菌落直徑,按式(1)計(jì)算抑菌率。根據(jù)抑菌率及藥劑濃度之間的線性關(guān)系計(jì)算得出毒力回歸方程、相關(guān)系數(shù)及有效抑制中濃度(concentration for 50% of maximal effect,EC50)。
1.3.1.2 細(xì)胞膜通透性的測(cè)定
真菌細(xì)胞膜受到抑菌劑的破壞時(shí),菌體的天然屏障被打破,使其細(xì)胞內(nèi)含物質(zhì)滲出,從而導(dǎo)致菌體培養(yǎng)液的電導(dǎo)率上升;因此菌體培養(yǎng)液相對(duì)電導(dǎo)率的改變、內(nèi)含物質(zhì)的相對(duì)泄漏度可作為反映真菌細(xì)胞膜的通透性重要指標(biāo)[36-37]。本研究采用電導(dǎo)率法[38]測(cè)定不同濃度MeJA對(duì)葡萄座腔菌細(xì)胞膜通透性的影響。在PD培養(yǎng)液中接入1 塊直徑為5 mm的葡萄座腔菌菌餅,于28 ℃下靜置培養(yǎng)7 d。從中挑出菌絲球,用蒸餾水洗滌數(shù)次,5 000 r/min離心10 min,濾紙吸干水分,稱取菌絲0.8 g放入裝有20 mL濃度分別為0(對(duì)照)、0.05、0.10、0.20、0.40、0.80 mmol/L MeJA溶液的離心管中混勻,每個(gè)處理3 次重復(fù)。分別在混勻后0、1、3、6、12、24、48 h利用電導(dǎo)儀測(cè)定培養(yǎng)液電導(dǎo)率,并按式(2)計(jì)算相對(duì)電導(dǎo)率;取2.0 mL培養(yǎng)液,5 000 r/min離心5 min,測(cè)定上清液在280 nm(蛋白質(zhì))和260 nm(核酸)波長(zhǎng)處的吸光度,按式(3)計(jì)算細(xì)胞蛋白質(zhì)和核酸類物質(zhì)相對(duì)泄漏度[38]。
1.3.1.3 掃描電子顯微鏡及透射電子顯微鏡觀察菌絲超微形態(tài)及結(jié)構(gòu)
分別從含有0(對(duì)照)、0.80 mmol/L MeJA的PDA培養(yǎng)基上生長(zhǎng)的葡萄座腔菌菌落邊緣取直徑為5 mm的菌餅。掃描電子顯微鏡組以質(zhì)量分?jǐn)?shù)2.5%戊二醛固定液(50 mL磷酸鹽緩沖液(pH 7.4)加10 mL質(zhì)量分?jǐn)?shù)25%戊二醛溶液蒸餾水定容至100 mL,下同)4 ℃固定12 h,然后用磷酸鹽緩沖液(pH 7.4)沖洗3 次,每次15 min,乙醇(體積分?jǐn)?shù)30%、50%、70%、80%、90%)逐級(jí)洗脫,叔丁醇與無(wú)水乙醇按體積比1∶3、1∶1、3∶1逐級(jí)洗脫,每次10 min,再經(jīng)過(guò)干燥、粘樣、鍍膜,于掃描電子顯微鏡下觀察拍片。
透射電子顯微鏡組以質(zhì)量分?jǐn)?shù)2.5%戊二醛固定液固定12 h,質(zhì)量分?jǐn)?shù)1%鋨酸固定液固定2~3 h,乙醇(體積分?jǐn)?shù)30%、50%、70%、80%、90%)逐級(jí)梯度脫水,純丙酮、包埋液(體積比2∶1)進(jìn)行包埋處理,質(zhì)量分?jǐn)?shù)3%醋酸鈾-枸櫞酸鉛雙染色法染色后,對(duì)切片進(jìn)行透射電子顯微鏡觀察并拍照,每個(gè)樣品至少觀察10 份超薄切片[38]。
1.3.1.4 葡萄座腔菌幾丁質(zhì)酶活力的測(cè)定
取1.3.1.2節(jié)培養(yǎng)的病原菌菌絲體,5 000 r/min離心5 min,將沉淀轉(zhuǎn)入研缽中,加Tris-HCl緩沖液(0.05 mol/L,pH 7.5),液氮研磨破碎,轉(zhuǎn)入離心管中,生物顯微鏡觀察,無(wú)完整細(xì)胞后,4 ℃、5 000 r/min離心15 min,上清液即為粗酶提取液。取兩支離心管,分別取200 μL粗酶液(以先煮沸5 min粗酶液作為對(duì)照)與200 μL膠狀幾丁質(zhì)混勻后,37 ℃下保溫1 h,加入200 μL硼酸鉀(0.8 mol/L),沸水浴5 min,冷卻,加3 mL質(zhì)量濃度1 g/100 mL DMAB溶液,37 ℃保溫20 min,冷卻,測(cè)定544 nm波長(zhǎng)處吸光度,同時(shí)以N-乙酰-D-氨基葡萄糖繪制標(biāo)準(zhǔn)曲線,每分鐘催化生成1 μg N-乙酰-D-氨基葡萄糖時(shí)所用酶量定義為1 個(gè)酶活力單位(U)[39]。
1.3.1.5 葡萄座腔菌β-1,3-葡聚糖酶活力的測(cè)定
取1.3.1.2節(jié)培養(yǎng)的病原菌菌絲體,5 000 r/min離心5 min,棄上清液。稱取0.3 g菌絲,用液氮研磨后加入1 mL 0.05 mol/L醋酸鈉緩沖液(pH 5.0)轉(zhuǎn)入離心管。4 ℃、5 000 r/min離心20 min,上清液蒸餾水透析4 h,在4 ℃下二次水透析12 h后,即為粗酶提取液。取100 μL粗酶液(以加入100 μL沸水浴處理10 min的粗酶液為對(duì)照),加入質(zhì)量濃度0.1 g/100 mL昆布多糖溶液400 μL,40 ℃水浴30 min,然后加入2 mL DNS,沸水浴10 min,立刻用流動(dòng)水冷卻,用紫外-可見(jiàn)分光光度計(jì)測(cè)530 nm波長(zhǎng)處吸光度,利用葡萄糖標(biāo)準(zhǔn)曲線計(jì)算β-1,3-葡聚糖酶活力,每分鐘催化昆布多糖產(chǎn)生1 μg葡萄糖所需的酶量為1 個(gè)酶活力單位(U)[40]。
1.3.2 MeJA處理對(duì)獼猴桃軟腐病防控效果和果實(shí)品質(zhì)的影響
1.3.2.1 田間實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)
田間實(shí)驗(yàn)選擇兩個(gè)實(shí)驗(yàn)基地,分別為貴州修文縣久長(zhǎng)鎮(zhèn)茶山村綠園獼猴桃種植基地(果園1)和貴州省修文縣小菁鄉(xiāng)農(nóng)業(yè)科技實(shí)驗(yàn)示范基地(果園2)。果園1:平均海拔為1 395 m,亞熱帶季風(fēng)性濕潤(rùn)氣候,年平均氣溫12.8 ℃,降雨量1 180 mm;果園2:平均海拔1 320 m,年平均氣溫13.6 ℃,降雨量1 185.8 mm。兩個(gè)果園的土壤均為黃棕壤。
采用隨機(jī)區(qū)組設(shè)計(jì),處理A:幼果期(7月18日)噴施0.50 mmol/L MeJA水溶液(含質(zhì)量分?jǐn)?shù)0.1% Tween-80以增加MeJA的溶解,下同);處理B:壯果期(8月20日)噴施0.50 mmol/L MeJA水溶液;處理C:壯果期0.50 mmol/L MeJA水溶液進(jìn)行浸果;處理D:幼果期、壯果期分別噴施0.50 mmol/L MeJA水溶液;CK1:壯果期噴施3.00 mg/L 0.3%四霉素水劑;CK2:噴施0.1% Tween-80溶液,每處理重復(fù)3 次。2 個(gè)果園均以此設(shè)計(jì)進(jìn)行實(shí)驗(yàn)。果實(shí)按小區(qū)采收,每小區(qū)100 個(gè)果,常溫(25 ℃)條件下貯藏直至果實(shí)完全軟化。
1.3.2.2 發(fā)病率、病情指數(shù)、防效的測(cè)定
果實(shí)軟腐病病害發(fā)生調(diào)查參照張承等[41]的方法。分級(jí)標(biāo)準(zhǔn)為:0級(jí),未發(fā)??;1級(jí),0 cm<病斑直徑≤1 cm;2級(jí),1 cm<病斑直徑≤2 cm;3級(jí),2 cm<病斑直徑≤3 cm;4級(jí),3 cm<病斑直徑≤4 cm;5級(jí),4 cm<病斑直徑≤5 cm;6級(jí),病斑直徑>5 cm。分別按式(4)~(6)計(jì)算發(fā)病率、病情指數(shù)和防效。
1.3.2.3 果實(shí)品質(zhì)及貯藏性能測(cè)定
果實(shí)品質(zhì)測(cè)定參照張承等[41]研究方法。利用分析天平測(cè)定單果質(zhì)量,利用游標(biāo)卡尺測(cè)定單果橫徑(赤道長(zhǎng)軸)、縱徑(果蒂至果臍距離)、側(cè)徑(赤道短軸);利用PAL-1型折射儀測(cè)定果實(shí)中可溶性固形物質(zhì)量分?jǐn)?shù);可溶性糖質(zhì)量分?jǐn)?shù)采用蒽酮比色法測(cè)定;VC含量用2,6-二氯靛酚滴定法測(cè)定;可滴定酸質(zhì)量分?jǐn)?shù)采用酸堿滴定法測(cè)定;葉綠素采用體積分?jǐn)?shù)98%乙醇提取,其含量采用紫外-可見(jiàn)分光光度計(jì)法測(cè)定;可溶性蛋白含量采用考馬斯亮藍(lán)染色法測(cè)定;硬度采用GY-4數(shù)顯式果實(shí)硬度計(jì)測(cè)定;質(zhì)量損失率采用稱質(zhì)量法測(cè)定,并按式(7)進(jìn)行計(jì)算。
基礎(chǔ)數(shù)據(jù)采用Microsoft Office 2010軟件進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析并作圖,采用DPS 7.05數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)計(jì)算殺菌劑的毒力回歸方程、EC50及95%置信限,應(yīng)用Duncan's新復(fù)極差法進(jìn)行差異性分析(P<0.05為差異顯著;P<0.01為差異極顯著)。
2.1.1 MeJA對(duì)葡萄座腔菌抑菌率的影響
表1 MeJA對(duì)葡萄座腔菌的抑菌率Table 1 Inhibition rate of MeJA against Botryosphaeria dothidea
由表1可知,MeJA對(duì)葡萄座腔菌菌絲生長(zhǎng)有明顯的抑制作用,培養(yǎng)4 d后隨著MeJA濃度的升高菌落直徑逐漸減小,抑菌率呈極顯著增加趨勢(shì)(P<0.01),說(shuō)明在0~0.80 mmol/L范圍內(nèi),MeJA濃度越高,對(duì)獼猴桃軟腐病菌葡萄座腔菌抑制效果越好。計(jì)算MeJA對(duì)葡萄座腔菌的毒力回歸方程為y=6.272 05+2.009 16x,EC50為0.232 7 mmol/L,R2為0.997 6,95%置信限為(0.055 4,0.977 9)。
2.1.2 MeJA對(duì)葡萄座腔菌細(xì)胞膜通透性的影響
2.1.2.1 MeJA對(duì)葡萄座腔菌菌絲相對(duì)電導(dǎo)率的影響
圖1 MeJA對(duì)葡萄座腔菌相對(duì)電導(dǎo)率的影響Fig. 1 Effect of MeJA on the relative conductivity of Botryosphaeria dothidea
從圖1可以看出,隨著MeJA處理時(shí)間延長(zhǎng)和濃度升高,葡萄座腔菌相對(duì)電導(dǎo)率呈增加趨勢(shì)。在6 h后相對(duì)電導(dǎo)率差異較明顯,處理48 h后,0.05、0.10、0.20、0.40、0.80 mmol/L處理組葡萄座腔菌相對(duì)電導(dǎo)率分別比對(duì)照組高32.83%、42.78%、75.23%、89.89%、117.63%,同對(duì)照組相比,差異達(dá)極顯著水平(P<0.01)。表明MeJA可破壞葡萄座腔菌細(xì)胞膜穩(wěn)定性,且隨MeJA濃度的升高和處理時(shí)間的延長(zhǎng),MeJA對(duì)葡萄座腔菌細(xì)胞膜破壞程度增強(qiáng)。
2.1.2.2 MeJA對(duì)葡萄座腔菌細(xì)胞蛋白質(zhì)和核酸類物質(zhì)外滲的影響
圖2 MeJA對(duì)葡萄座腔菌菌絲蛋白質(zhì)(A)和核酸類物質(zhì)(B)相對(duì)泄漏度的影響Fig. 2 Effect of MeJA on leakage of protein (A) and nucleic acid (B)from Botryosphaeria dothidea mycelia
由圖2A、B可知,隨著MeJA濃度的升高和處理時(shí)間的延長(zhǎng),葡萄座腔菌細(xì)胞蛋白質(zhì)和核酸相對(duì)泄漏度呈逐漸升高的趨勢(shì),48 h后蛋白質(zhì)和核酸相對(duì)泄漏度同對(duì)照相比明顯升高,此時(shí)0.80 mmol/L MeJA處理組葡萄座腔菌細(xì)胞蛋白質(zhì)、核酸相對(duì)泄漏度分別比對(duì)照分別高出1.65 倍和2.0 倍,差異極顯著(P<0.01)。結(jié)果表明,MeJA對(duì)葡萄座腔菌細(xì)胞膜破具有破壞作用,且處理濃度越高、處理時(shí)間越長(zhǎng),MeJA對(duì)葡萄座腔菌細(xì)胞膜破壞程度越嚴(yán)重。
2.1.3 MeJA對(duì)葡萄座腔菌菌絲超微形態(tài)的影響
圖3 MeJA對(duì)葡萄座腔菌菌絲超微形態(tài)的影響Fig. 3 Effect of MeJA on morphology of Botryosphaeria dothidea mycelial
由圖3可知,對(duì)照組葡萄座腔菌菌絲形態(tài)正常且菌絲濃密,菌絲表面光滑且生長(zhǎng)均勻,生長(zhǎng)點(diǎn)多且飽滿。經(jīng)0.80 mmol/L MeJA處理后,菌絲表面粗糙且菌絲稀疏,菌絲生長(zhǎng)點(diǎn)少,表明菌絲生長(zhǎng)受到抑制。
2.1.4 MeJA對(duì)葡萄座腔菌菌絲超微結(jié)構(gòu)的影響
正常葡萄座腔菌的細(xì)胞壁光滑完整,細(xì)胞內(nèi)空腔較少,細(xì)胞核、線粒體完整,顆粒蛋白較多,胞內(nèi)細(xì)胞質(zhì)顏色較深(圖4A、B);而經(jīng)過(guò)0.80 mmol/L MeJA處理的葡萄座腔菌細(xì)胞壁有溶解現(xiàn)象,線粒體形狀變得不規(guī)則,部分細(xì)胞核有分解的趨勢(shì)(圖4C),空腔明顯增加,顆粒蛋白較少,且細(xì)胞質(zhì)比正常細(xì)胞顏色淺(圖4D)。
圖4 MeJA對(duì)葡萄座腔菌菌絲超微結(jié)構(gòu)的影響Fig. 4 Effect of MeJA on ultrastructure of Botryosphaeria dothidea mycelial
圖5 MeJA對(duì)葡萄座腔菌幾丁質(zhì)酶活力的影響Fig. 5 Effect of MeJA on chitinase activity fromBotryosphaeria dothidea mycelia
如圖5所示,隨著MeJA濃度的增加,葡萄座腔菌菌絲細(xì)胞壁幾丁質(zhì)酶活力逐漸升高,同對(duì)照組相比差異極顯著(P<0.01)。結(jié)果表明,葡萄座腔菌經(jīng)MeJA處理后,幾丁質(zhì)酶活力增強(qiáng),使病菌細(xì)胞壁幾丁質(zhì)不斷降解,引起幾丁質(zhì)組成成分N-乙酰-D-氨基葡萄糖含量升高,從而影響病原菌的生長(zhǎng),加速細(xì)胞死亡。
2.1.6 MeJA對(duì)葡萄座腔菌β-1,3-葡聚糖酶活力的影響
圖6 MeJA對(duì)葡萄座腔菌β-1,3葡聚糖酶活力的影響Fig. 6 Effect of MeJA on β-1,3-glucanase activity fromBotryosphaeria dothidea mycelia
β-1,3-葡聚糖是病原菌細(xì)胞壁主要成分,研究表明殼寡糖作用于菌絲細(xì)胞壁,可產(chǎn)生β-1,3-葡聚糖酶水解病原菌細(xì)胞壁,可使病原細(xì)胞死亡[42]。從圖6可以看出,隨MeJA濃度增加,葡萄座腔菌菌絲細(xì)胞壁β-1,3-葡聚糖酶活力逐漸增強(qiáng);當(dāng)濃度為0.80 mmol/L時(shí),同對(duì)照組相比差異顯著(P<0.05),其余濃度處理組之間差異不顯著(P>0.05)。由此推斷,加入MeJA后,葡萄座腔菌細(xì)胞壁β-1,3-葡聚糖酶活力增強(qiáng),導(dǎo)致病菌細(xì)胞壁β-1,3-葡聚糖水解,從而抑制病原菌的生長(zhǎng)。
2.2.1 MeJA對(duì)獼猴桃果軟腐病的防控效果
由表2可知,不同方式MeJA處理對(duì)獼猴桃軟腐病均有良好的防控效果,貯藏25 d后,果園1中,CK1、CK2平均發(fā)病率分別為48.39%、74.65%,除A處理組外,其余處理組平均發(fā)病率均極顯著低于2 個(gè)對(duì)照組(P<0.01),防效較好的為處理C,達(dá)49.14%,其次為處理A、D,防效分別達(dá)35.26%、45.97%;果園2中,CK1、CK2平均發(fā)病率分別為53.33%、72.50%,各處理組平均發(fā)病率均顯著低于2 個(gè)對(duì)照組(P<0.05),防效較好的為處理C,達(dá)77.70%,其次為處理A、D,防效分別達(dá)58.35%、69.46%。注:同一果園,同列肩標(biāo)小寫字母不同表示差異顯著(P<0.05),同列肩標(biāo)大寫字母不同表示差異極顯著(P<0.01)。下同。
表2 MeJA對(duì)防控獼猴桃軟腐病的效果Table 2 Control efficiency of MeJA against soft rot of kiwifruits
2.2.2 MeJA對(duì)獼猴桃果實(shí)外觀品質(zhì)的影響
表3 MeJA對(duì)獼猴桃果實(shí)生長(zhǎng)的影響Table 3 Effect of MeJA on the development of kiwifruits
從表3可看出,果園1中,獼猴桃幼果期噴施0.50 mmol/L MeJA(處理A)可顯著增加果實(shí)縱徑,改善果形指數(shù)(P<0.05),壯果期0.50 mmol/L MeJA浸果(處理C)可顯著增加果實(shí)橫徑、單果體積(P<0.05);果園2中,幼果期噴施0.50 mmol/L MeJA獼猴桃果實(shí)各指標(biāo)同CK1、CK2相比增加,但差異未達(dá)顯著水平(P>0.05)。表明MeJA處理一定程度上可改善果實(shí)外觀品質(zhì)。
2.2.3 MeJA對(duì)獼猴桃果實(shí)營(yíng)養(yǎng)品質(zhì)的影響
由表4可知,采前不同時(shí)期MeJA處理后,獼猴桃果實(shí)VC、葉綠素、可溶性蛋白含量和可溶性糖、可滴定酸質(zhì)量分?jǐn)?shù)同CK1、CK2相比有一定提高。表明MeJA處理對(duì)獼猴桃果實(shí)的品質(zhì)有一定改善作用,壯果期0.50 mmol/L浸果處理(處理C)效果較好。
表4 MeJA對(duì)獼猴桃果實(shí)營(yíng)養(yǎng)品質(zhì)的影響Table 4 ffect of MeJA on nutritional quality of kiwifruits
表4 MeJA對(duì)獼猴桃果實(shí)營(yíng)養(yǎng)品質(zhì)的影響Table 4 ffect of MeJA on nutritional quality of kiwifruits
果園 處理組VC含量/(mg/100 g)可溶性固形物質(zhì)量分?jǐn)?shù)/%可溶性糖質(zhì)量分?jǐn)?shù)/%可滴定酸質(zhì)量分?jǐn)?shù)/%葉綠素含量/(μg/g)可溶性蛋白含量/(mg/g)果園1 A 276.80±7.94b 7.39±1.32bc 8.45±0.86a 1.32±0.08a 9.04±1.60a 0.99±0.15a B 282.63±5.65a 6.71±1.36c 6.05±1.10b 1.27±0.08ab 10.65±4.91a 0.90±0.09a C 252.12±4.98d 9.42±1.85a 2.63±1.89c 1.51±0.03bc 11.93±0.80a 0.95±0.11a D 254.05±3.33d 8.43±0.74ab 5.50±0.55b 1.12±0.04c 9.90±2.95a 1.09±0.04a CK1266.02±4.56c 6.67±0.48c 6.29±0.84b 1.19±0.03bc 11.67±0.85a 1.08±0.03a CK2237.07±7.23e 6.51±0.86c 5.31±0.71b 1.18±0.04bc 9.81±4.07a 0.92±0.12a果園2 A 243.92±7.78d 9.87±1.59a 9.58±0.94a 1.23±0.06b 12.14±1.20a 1.03±0.09b B 270.33±4.23c 10.23±1.35a 8.69±0.88ab 1.39±0.14a 8.90±0.86a 1.00±0.05bc C 282.33±2.68a 10.62±2.10a 9.31±1.20a 1.20±0.02b 12.53±1.46a 1.17±0.03a D 270.12±5.44c 9.69±1.20a 5.32±0.90c 1.20±0.06b 11.83±4.18a 0.99±0.03bc CK1276.31±3.67b 9.42±1.90a 7.54±0.30b 1.27±0.01ab 11.86±1.64a 0.95±0.04bc CK2237.37±6.30e 9.56±2.16a 8.46±0.57ab 1.20±0.04b 11.53±0.79a 0.93±0.04c
2.2.4 MeJA對(duì)獼猴桃果實(shí)貯藏性的影響
2.2.4.1 MeJA對(duì)采后獼猴桃果實(shí)可溶性固形物質(zhì)量分?jǐn)?shù)的影響
圖7 貯藏期獼猴桃果實(shí)可溶性固形物質(zhì)量分?jǐn)?shù)的變化Fig. 7 Changes in soluble solids content of kiwifruits during storage
可溶性固形物質(zhì)量分?jǐn)?shù)在獼猴桃成熟前會(huì)因果實(shí)成熟度升高而上升,是衡量果實(shí)成熟的標(biāo)準(zhǔn)之一[43]。如圖7A、B所示,隨著貯藏期的延長(zhǎng),可溶性固形物質(zhì)量分?jǐn)?shù)呈現(xiàn)逐漸上升的趨勢(shì)。貯藏25 d時(shí),各MeJA處理組可溶性固形物質(zhì)量分?jǐn)?shù)均低于CK1、CK2組,果園1、果園2分別以處理D、A效果明顯。表明采前MeJA(0.50 mmol/L)處理可以提高獼猴桃果實(shí)可溶性固形物質(zhì)量分?jǐn)?shù),同時(shí)延緩貯藏期間可溶性固形物質(zhì)量分?jǐn)?shù)的升高,起到延長(zhǎng)獼猴桃果實(shí)貯藏時(shí)間的作用。
2.2.4.2 MeJA對(duì)采后獼猴桃果實(shí)可溶性糖質(zhì)量分?jǐn)?shù)的影響
圖8 貯藏期獼猴桃果實(shí)可溶性糖質(zhì)量分?jǐn)?shù)的變化Fig. 8 Changes in soluble sugar content of kiwifruits during storage
如圖8A、B所示,隨貯藏時(shí)間的延長(zhǎng),可溶性糖質(zhì)量分?jǐn)?shù)逐漸升高。貯藏25 d時(shí),果園1中CK1、CK2組可溶性糖質(zhì)量分?jǐn)?shù)分別為14.00%、13.29%,果園2中CK1、CK2組可溶性糖質(zhì)量分?jǐn)?shù)分別為12.19%、12.55%,且均高于各MeJA處理組,但差異不明顯;果園1、果園2均為處理A、C效果較好。表明以0.50 mmol/L MeJA進(jìn)行幼果期噴施或壯果期浸果處理可以抑制獼猴桃果實(shí)可溶性糖質(zhì)量分?jǐn)?shù)的升高,有利于果實(shí)貯藏保鮮。
2.2.4.3 MeJA對(duì)采后獼猴桃果實(shí)VC含量的影響
圖9 貯藏期獼猴桃果實(shí)VC含量的變化Fig. 9 Changes in vitamin C content of kiwifruits during storage
如圖9所示,貯藏期各處理組VC含量呈下降的趨勢(shì)。貯藏25 d,兩果園MeJA處理獼猴桃果實(shí)VC含量均高于對(duì)照組,且貯藏過(guò)程中VC含量損失均低于對(duì)照組。果園1、果園2均為處理A效果較好,VC含量分別為163.70、
191.85 mg/100 g,明顯高于兩個(gè)對(duì)照組,其次分別為處理C、D。表明幼果期噴施0.50 mmol/L MeJA可有效降低貯藏期果實(shí)VC的損失。
2.2.4.4 MeJA對(duì)采后獼猴桃果實(shí)可滴定酸質(zhì)量分?jǐn)?shù)的影響
圖10 貯藏期獼猴桃果實(shí)可滴定酸質(zhì)量分?jǐn)?shù)的變化Fig. 10 Changes in titratable acid content of kiwifruits during storage
由圖10可知,隨貯藏時(shí)間的延長(zhǎng),可滴定酸質(zhì)量分?jǐn)?shù)呈下降趨勢(shì)。除果園1中的CK1組外,其余對(duì)照組可滴定酸質(zhì)量分?jǐn)?shù)下降速度明顯快于MeJA處理組,說(shuō)明采前MeJA處理抑制了獼猴桃的軟化。果園1、果園2中均以處理A、C延緩效果較好。表明采前噴施MeJA可有效減少貯藏期可滴定酸質(zhì)量分?jǐn)?shù)的降低,使得獼猴桃果實(shí)保持適宜的糖酸比,有利于獼猴桃的貯藏品質(zhì)和風(fēng)味的保持。
2.2.4.5 MeJA對(duì)采后獼猴桃果實(shí)葉綠素含量的影響
圖11 貯藏期獼猴桃果實(shí)葉綠素含量的變化Fig. 11 Changes in chlorophyll content of kiwifruits during storage
由圖11可知,隨著獼猴桃果實(shí)軟化衰老,果實(shí)中葉綠素含量不斷降低。貯藏25 d時(shí),果園1中CK1、CK2組葉綠素含量分別為2.93、2.92 μg/g,低于各MeJA處理組;果園2中CK1、CK2葉綠素含量低于C、D處理組。表明適當(dāng)?shù)腗eJA處理可延緩獼猴桃果實(shí)貯藏期間葉綠素的損失,對(duì)貯藏期果實(shí)品質(zhì)維護(hù)起到輔助作用,其中果園1、果園2中分別以處理A、D效果較好。
2.2.4.6 MeJA對(duì)采后獼猴桃果實(shí)可溶性蛋白含量的影響
圖12 貯藏期獼猴桃果實(shí)可溶性蛋白含量的變化Fig. 12 Changes in soluble protein content of kiwifruits during storage
由圖12可知,隨貯藏時(shí)間延長(zhǎng),獼猴桃果實(shí)可溶性蛋白含量呈波動(dòng)下降的趨勢(shì)。貯藏25 d時(shí),2 個(gè)果園CK1組可溶性蛋白含量稍低于各MeJA處理組;果園1中CK2組可溶性蛋白含量為0.35 mg/g,明顯低于各MeJA處理組;果園2中CK2組可溶性蛋白含量均稍低于各MeJA處理組。表明MeJA處理可以有效延緩可溶性蛋白損失,在獼猴桃果實(shí)貯藏中對(duì)果實(shí)品質(zhì)損失起到保護(hù)作用,其中,果園1、果園2均以B處理效果較好。
2.2.4.7 MeJA對(duì)采后獼猴桃果實(shí)硬度的影響
水果的硬度是衡量果實(shí)是否成熟的標(biāo)準(zhǔn)之一[43]。如圖13所示,隨著貯藏時(shí)間的延長(zhǎng),果實(shí)硬度呈下降趨勢(shì),整個(gè)貯藏期各處理組獼猴桃果實(shí)硬度均高于2 個(gè)對(duì)照組。貯藏第25天,果園1、果園2中MeJA處理獼猴桃果實(shí)的最低硬度均高于2 個(gè)對(duì)照組。果園1中處理C效果較好,貯藏結(jié)束時(shí)硬度為3.90 kg/cm2;果園2中處理B效果較好,貯藏結(jié)束時(shí)硬度為1.84 kg/cm2。表明MeJA處理處理可有效延緩果實(shí)軟化,延長(zhǎng)獼猴桃貨架期。
圖13 貯藏期獼猴桃果實(shí)硬度變化Fig. 13 Changes in firmness of kiwifruits during storage
2.2.4.8 MeJA對(duì)采后獼猴桃果實(shí)質(zhì)量損失率的影響
圖14 貯藏期獼猴桃果實(shí)質(zhì)量損失率變化Fig. 14 Changes in mass loss rate of kiwifruits during storage
如圖14所示,整個(gè)貯藏過(guò)程中獼猴桃果實(shí)質(zhì)量損失率呈上升趨勢(shì)。貯藏5 d后,果園1、果園2 中CK2組質(zhì)量損失率逐漸上升,且上升速率明顯高于MeJA處理組;貯藏25 d后,果園1、果園2中效果較好的分別為處理A、C,但CK1組質(zhì)量損失率與MeJA處理組差異不明顯。表明采前MeJA處理可在一定程度上抑制果實(shí)水分蒸發(fā)和果實(shí)內(nèi)含物質(zhì)的損失,降低獼猴桃果實(shí)質(zhì)量損失率。
大量研究結(jié)果表明,MeJA可有效地抑制番茄、芒果和蘋果等果蔬釆后真菌性病害發(fā)生[22,24-26]。本研究表明,0~0.80 mmol/L MeJA對(duì)獼猴桃軟腐病菌葡萄座腔菌有均有一定抑制作用,且抑制效果隨MeJA濃度升高而增強(qiáng),其EC50為0.232 7 mmol/L。與盤柳依等[44]在獼猴桃軟腐病葡萄座腔菌上的研究結(jié)果類似,同時(shí)李燦嬰[19]、孫嘉曼[45]等研究證實(shí)離體MeJA具有抑菌作用。此外,本研究發(fā)現(xiàn)0.80 mmol/L MeJA處理葡萄座腔菌菌絲體48 h后,可致菌絲細(xì)胞細(xì)胞壁溶解、胞內(nèi)細(xì)胞器增多且形狀變得不規(guī)則;同時(shí)不同濃度MeJA處理會(huì)引起菌絲體相對(duì)電導(dǎo)率、蛋白質(zhì)與核酸相對(duì)泄漏度升高,細(xì)胞壁主要酶活力增強(qiáng),從而破壞葡萄座腔菌菌絲細(xì)胞膜,影響葡萄座腔菌細(xì)胞代謝,達(dá)到抑菌或殺菌的作用;但MeJA對(duì)葡萄座腔菌是否存在其他方面的影響有待進(jìn)一步研究。
茉莉酸類化合物處理植物可系統(tǒng)誘導(dǎo)多酚氧化酶、過(guò)氧化物酶、脂氧合酶、蛋白酶抑制劑和殼聚糖酶等防御蛋白的活力升高[18]。王英珍等[18]研究表明,采前MeJA處理可有效提高果實(shí)中抗病性相關(guān)酶的活性,激活果實(shí)抗病防御系統(tǒng),抑制成熟梨果實(shí)發(fā)病,李燦嬰等[46]研究發(fā)現(xiàn)MeJA可有效抑制病斑擴(kuò)展,抑制病害的發(fā)生與蔓延。本實(shí)驗(yàn)通過(guò)果實(shí)生長(zhǎng)發(fā)育期進(jìn)行MeJA處理,結(jié)果表明采前一個(gè)月(壯果期)0.50 mmol/L MeJA浸果處理獼猴桃,對(duì)軟腐病的防效可達(dá)77.70%。獼猴桃軟腐病是由一種或幾種病原菌侵染引起,MeJA處理仍可有效防控其發(fā)生,認(rèn)為MeJA直接抑制葡萄座腔菌引起的軟腐病發(fā)生的同時(shí)可能抑制其他病原菌的生長(zhǎng),或是誘導(dǎo)獼猴桃產(chǎn)生抗性,激活抗病防御機(jī)制,通過(guò)直接抑菌與誘導(dǎo)抗性形成協(xié)同性,有效防控軟腐病的發(fā)生。
外源MeJA處理能夠顯著提升農(nóng)產(chǎn)品品質(zhì),延長(zhǎng)農(nóng)產(chǎn)品保鮮時(shí)間,在香氣提升、次生代謝產(chǎn)物含量增加等方面的效用尤為明顯[47]。外源MeJA易進(jìn)入植物體內(nèi),能夠有效透過(guò)植物細(xì)胞膜在植物體內(nèi)運(yùn)輸并發(fā)揮信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)作用,調(diào)節(jié)植物體一系列生理生化反應(yīng)[48]。同時(shí)外源MeJA可促進(jìn)草莓可溶性固形物含量的增加、保持水蜜桃的營(yíng)養(yǎng)品質(zhì)、提高獼猴桃可溶性固形物含量[47-51]。本研究發(fā)現(xiàn),MeJA處理可有效提高獼猴桃果實(shí)可溶性固形物、可溶性糖質(zhì)量分?jǐn)?shù)和VC含量,改善獼猴桃品質(zhì),與前人研究結(jié)果有共同之處。外源MeJA被吸收后可有效發(fā)揮信號(hào)分子作用,調(diào)控相關(guān)基因表達(dá),影響相應(yīng)蛋白質(zhì)表達(dá),誘導(dǎo)植物體內(nèi)苯丙氨酸途徑關(guān)鍵酶活性上升,促進(jìn)次生代謝產(chǎn)物的積累[47],這可能是MeJA改善獼猴桃果實(shí)營(yíng)養(yǎng)品質(zhì)的關(guān)鍵原因。
獼猴桃果實(shí)采后貯藏期間生理衰老及品質(zhì)裂變對(duì)果實(shí)硬度、糖、酸和水分保持有著重要的影響。硬度的保持可以降低果實(shí)軟化率、延長(zhǎng)貯藏期;水分及內(nèi)含物質(zhì)的損失會(huì)導(dǎo)致?tīng)I(yíng)養(yǎng)、風(fēng)味的下降[1]。胡文忠等[52]研究發(fā)現(xiàn)外源MeJA可抑制果實(shí)呼吸強(qiáng)度、保持獼猴桃果實(shí)硬度、延緩果實(shí)中的VC、可溶性固形物等營(yíng)養(yǎng)的損失。本研究表明,采前一個(gè)月采用0.50 mmol/L MeJA浸果處理可抑制獼猴桃貯藏過(guò)程中硬度下降,延緩果實(shí)可溶性固形物、可溶性糖和VC的損失,有效延長(zhǎng)果實(shí)貯藏時(shí)間。盤柳依等[53]研究發(fā)現(xiàn)外源MeJA可抑制果實(shí)的呼吸強(qiáng)度、降低質(zhì)量損失和腐爛率,從而有效保持獼猴桃果實(shí)品質(zhì)、延長(zhǎng)獼猴桃果實(shí)貯藏期,與本研究結(jié)果基本一致。對(duì)于外源MeJA對(duì)獼猴桃果實(shí)品質(zhì)和貯藏性能的影響機(jī)制、最佳處理時(shí)間及對(duì)獼猴桃其他方面的影響還有待進(jìn)一步研究。
本研究發(fā)現(xiàn)外源MeJA對(duì)獼猴桃軟腐病致病菌葡萄座腔菌有抑制作用,EC50為0.232 7 mmol/L;通過(guò)MeJA對(duì)葡萄座腔菌作用機(jī)制的研究,證明了MeJA可直接作用于葡萄座腔菌,增加其菌絲細(xì)胞膜通透性,誘導(dǎo)細(xì)胞壁水解酶(幾丁質(zhì)酶、β-1,3葡聚糖酶)活力增強(qiáng),使細(xì)胞壁結(jié)構(gòu)發(fā)生改變,進(jìn)而改變細(xì)胞內(nèi)部結(jié)構(gòu),影響細(xì)胞正常新陳代謝,從而達(dá)到抑菌的效果。采前一個(gè)月以0.50 mmol/L MeJA浸果處理可有效防控獼猴桃軟腐病的發(fā)生,改善獼猴桃果實(shí)品質(zhì),減少果實(shí)內(nèi)營(yíng)養(yǎng)的損失,增強(qiáng)貯藏性能,從而達(dá)到保持獼猴桃果實(shí)食用價(jià)值且延長(zhǎng)貨架期的效果。