拮抗酵母及結(jié)合熱空氣處理對櫻桃番茄采后病害的防治及其機(jī)理研究.pdf

1、櫻桃番茄是我國廣泛種植的經(jīng)濟(jì)作物之一,在我國經(jīng)濟(jì)發(fā)展和食物供給中占有重要地位。生物防治(Biological control)作為一種可有效控制果蔬類產(chǎn)品采后病害的方法引起了研究人員的廣泛關(guān)注,本論文將重點(diǎn)研究拮抗酵母對櫻桃番茄采后病害的防治效果及其作用機(jī)理。此外,采后熱處理(Post-harvest heat treatment)是一種無毒無殘留的物理處理方法,合適的熱處理方法能較好的維持果蔬貯藏品質(zhì)、減少病蟲害損失.因此,本論文以櫻

2、桃番茄果實(shí)為研究材料,以酵母菌Pichia guilliermonondii為生物防治拮抗菌,并結(jié)合得到國內(nèi)外廣泛認(rèn)可的熱處理?xiàng)l件(38℃熱空氣處理),研究生物防治結(jié)合熱空氣處理對櫻桃番茄采后病害的防治效果及其作用機(jī)理。具體研究內(nèi)容和結(jié)果如下:
　　 1.拮抗酵母對櫻桃番茄采后病害防治效果的研究
　　 對于采摘于綠熟期的櫻桃番茄果實(shí)而言,拮抗酵母P.guilliermondii的使用可以有效地防治由病原菌Botrytis

3、 cinerea、Alternaria solani和 Rhizopus stoolonifer所引發(fā)的番茄果實(shí)貯藏期間灰霉病、果腐病和根霉霉?fàn)€病的發(fā)生和發(fā)展。在本試驗(yàn)條件下,對于病害的防治效果和拮抗酵母的使用濃度正相關(guān),酵母菌的濃度越大,對于病害侵染的防治效果越好；當(dāng)酵母菌菌懸液濃度為108 CFU/mL時(shí),對櫻桃番茄采后三種主要病原菌的防治效果均最好。在櫻桃番茄采后的三種主要病原真菌中,拮抗酵母P.guilliermondii對于R

4、.stolonifer的抑制效果最為顯著。
　　 對于三種不同成熟度的櫻桃番茄果實(shí)而言(紅熟期、粉紅期、綠熟期),采用濃度為108 CFU/mL的拮抗酵母菌懸液均可以顯著地減少其采后自然病害的發(fā)生和發(fā)展；其中對于綠熟期的櫻桃番茄果實(shí)則可以完全地防治貯藏期間自然病害的發(fā)生。與此同時(shí),拮抗酵母P.gulliermondii的使用不會(huì)影響櫻桃番茄果實(shí)的主要貯藏品質(zhì)指標(biāo),包括:果實(shí)失重率；總可溶性固形物、可滴定酸、維生素C含量以及果實(shí)顏

5、色。
　　 2.拮抗酵母生物防治作用機(jī)理的初步研究
　　 本章首先研究了拮抗酵母P.guilliermondii的菌懸液、活菌液、高壓滅菌液以及過濾液對櫻桃番茄采后人工接種病害的防治效果,結(jié)果表明:該拮抗酵母不產(chǎn)生體外抗菌素；其生物防治作用效果和其與病原菌之間對于營養(yǎng)物質(zhì)的競爭有關(guān)。其次研究了拮抗酵母的接種時(shí)間對于防治果實(shí)根霉霉?fàn)€病的影響,結(jié)果表明:相對于病原微生物,拮抗酵母接種于傷口處的時(shí)間越早,對櫻桃番茄采后病害的防

6、治效果越好；其生物防治作用效果和其與病原菌之間對于生存空間的競爭有關(guān)。最后研究了拮抗酵母對于櫻桃番茄果實(shí)抗病性防御酶的誘導(dǎo)作用,結(jié)果表明:酵母菌P.guilliermondii誘導(dǎo)了櫻桃番茄果實(shí)細(xì)胞中過氧化物酶(POD)、多酚氧化酶(PPO)、超氧化物歧化酶(SOD)、過氧化氫酶(CAT)、苯丙氨酸解氨酶(PAL)、幾丁質(zhì)酶(CHI)以及β-1,3葡聚糖酶等防御酶活性的提高,增強(qiáng)了其在貯藏期間對于病害的防御能力。
　　 3.采后

7、熱空氣處理對櫻桃番茄貯藏品質(zhì)的影響及貯期主要病害的控制
　　 由于在生產(chǎn)實(shí)踐當(dāng)中,單一使用生物防治的方法其防病保鮮效果可能難以與化學(xué)殺菌劑相抗衡,因此,我們嘗試將生物防治與采后熱處理這一安全、有效、無殘留的處理方式相結(jié)合,以期增強(qiáng)對果蔬采后病害的防治效果。在將此兩種方式結(jié)合使用之前,有必要研究一下熱處理對櫻桃番茄貯藏品質(zhì)的影響及貯期主要病害的控制,以便于選擇最適宜的熱處理務(wù)件.
　　 本章試驗(yàn)所選用的采后熱處理方式為熱空

8、氣處理(Hot Air Treatment,HAT),選擇國際上慣常使用的應(yīng)用于果蔬采后防病保鮮的熱空氣處理溫度(38℃),得出以下試驗(yàn)結(jié)論:(1)38℃熱空氣處理可以有效地防治櫻桃番茄果實(shí)在室溫下貯藏期間的三種主要病害；在本試驗(yàn)條件下,熱處理時(shí)間越長,對于病害的防治效果越好；但即使是處理時(shí)間最短的24 h,也可以顯著地降低三種病害的發(fā)病率并減小果實(shí)的病斑直徑,且該防治效果可以維持到貯藏期結(jié)束；(2)對于不同處理組果實(shí)的品質(zhì)指標(biāo)而言,3

9、8℃熱空氣處理24 h不會(huì)影響櫻桃番茄果實(shí)的貯藏品質(zhì)；而48 h、72 h的熱空氣處理會(huì)使番茄果實(shí)總可溶性固形物、可滴定酸含量以及維生素C含量不同程度地下降；此外,72 h的熱空氣處理還會(huì)加速采后番茄果實(shí)顏色的轉(zhuǎn)變,加速果實(shí)的衰老。所以,綜合考慮本章的試驗(yàn)結(jié)果,本著節(jié)約能源與社會(huì)資本的原則,選擇38℃熱空氣處理24 h作為最佳采后熱空氣處理?xiàng)l件,它將在下幾章的研究中與生物防治相結(jié)合,以期增強(qiáng)對果蔬采后病害的防治效果。
　　 4.

10、拮抗酵母結(jié)合熱空氣處理對櫻桃番茄采后病害的防治效果
　　 本部分研究首先通過拮抗酵母P.guilliermondii在不同溫度下生長曲線的測定,得出拮抗酵母P.guillermondii不耐熱,因此,生物防治與熱空氣處理的結(jié)合順序?yàn)橄葻崽幚?再拮抗酵母處理。接下來,研究了單獨(dú)熱空氣處理、拮抗酵母處理以及二者結(jié)合對櫻桃番茄采后三種主要病原微生物 B.cinerea、A.solani和R.stolonifer的防治效果,結(jié)果表明:對

11、于櫻桃番茄果實(shí)貯期灰霉病而言,單獨(dú)熱空氣處理防治效果要顯著好于拮抗酵母處理；對于果腐病而言,單獨(dú)拮抗酵母處理防治效果要顯著好于熱空氣處理；而對于根霉霉?fàn)€病而言,當(dāng)貯期結(jié)束時(shí),兩種處理方法的防治效果相差無幾。因此,不同的病原菌對熱處理或者生物防治的敏感度不同,單一使用一種采后處理方式可能無法防治多種病原菌的侵染,考慮到果實(shí)采后其貯藏環(huán)境中微生態(tài)的復(fù)雜多樣性,若將熱空氣處理與拮抗酵母處理結(jié)合應(yīng)用,則可以同時(shí)增強(qiáng)對櫻桃番茄果實(shí)貯期多種病害侵染

12、的防治效果,極大地降低果實(shí)采后貯藏期間的病害發(fā)生率。
　　 掃描電鏡觀察結(jié)果顯示:熱空氣處理通過抑制病原菌菌絲生長與孢子萌發(fā)來防治病原真菌對果實(shí)的侵染,而拮抗酵母則通過營養(yǎng)物質(zhì)和生存空間的競爭抑制病原菌,此外,酵母細(xì)胞可以緊密地附著于病原菌菌絲體上抑制其生長。本章的最后,使用電子鼻來檢測櫻桃番茄果實(shí)貯藏期間揮發(fā)性氣味的濃度,并將檢測結(jié)果與不同處理組果實(shí)病害發(fā)生情況建立聯(lián)系,結(jié)果顯示:經(jīng)過熱空氣結(jié)合拮抗酵母處理的櫻桃番茄果實(shí)傷口處

13、腐爛程度最低、溢出的揮發(fā)性氣味最少。
　　 5.拮抗酵母結(jié)合熱空氣處理對櫻桃番茄果實(shí)抗病性防御反應(yīng)的誘導(dǎo)
　　 由于目前的研究對于熱處理對果蔬表皮和傷口處潛在病原菌的直接殺死作用和拮抗酵母通過營養(yǎng)及生存空間的競爭來抑制病原菌的生長已經(jīng)有了較為明確的認(rèn)識,因此本章將重點(diǎn)研究熱空氣處理結(jié)合拮抗酵母P.guillermondii對櫻桃番茄果實(shí)采后主動(dòng)防御反應(yīng)(active defense responses)的誘導(dǎo).試驗(yàn)結(jié)果表

14、明:(1)單獨(dú)熱空氣處理或者單獨(dú)拮抗酵母處理均可以有效地防治櫻桃番茄果實(shí)貯藏期間灰霉病、果腐病以及根霉霉?fàn)€病的發(fā)生和發(fā)展,但若將兩種采后處理方法相結(jié)合,則可以顯著地提高對于三種病害的防治效果；(2)熱空氣處理和拮抗酵母均可以誘導(dǎo)櫻桃番茄果實(shí)的抗病性防御反應(yīng),熱空氣處理可以調(diào)節(jié)番茄果實(shí)細(xì)胞中H2O2的代謝,而拮抗酵母則可以誘導(dǎo)番茄果實(shí)細(xì)胞中木質(zhì)素的生物合成以及β-1,3葡聚糖酶的積累；(3)結(jié)合處理對于櫻桃番茄果實(shí)抗病性防御反應(yīng)的誘導(dǎo)要顯

15、著地好于二者單獨(dú)應(yīng)用,包括對于H2O2代謝的調(diào)節(jié)、提高木質(zhì)素生物合成、誘導(dǎo)β-1,3葡聚糖酶這幾個(gè)方面.
　　 6.拮抗酵母采前噴施對櫻桃番茄貯藏品質(zhì)的影響及貯期自然病害的防治
　　 由于許多病原微生物在果實(shí)生長期間就已侵入果實(shí)并長期潛伏,而不表現(xiàn)癥狀,直到果實(shí)成熟采收和環(huán)境條件適合的時(shí)候才發(fā)病,此類病害的防治主要應(yīng)加強(qiáng)采前的田間管理,以清除病原、減少果實(shí)采后病害的發(fā)生.因此,本章的研究重點(diǎn)是拮抗酵母P.guillier

16、mondii采前噴施對櫻桃番茄果實(shí)貯藏品質(zhì)的影響以及貯期自然病害的防治,通過對于試驗(yàn)數(shù)據(jù)的分析,可以得出以下幾點(diǎn)結(jié)論:(1)拮抗酵母P.guilliermondii采前噴施以及其噴施次數(shù)均不會(huì)影響櫻桃番茄果實(shí)采前生長時(shí)期以及采后貯藏階段的果實(shí)品質(zhì)；(2)拮抗酵母采前噴施可以顯著地降低櫻桃番茄果實(shí)貯藏期間自然病害的發(fā)生率,在本試驗(yàn)條件下,其采前噴施次數(shù)越多,對自然病害的防治效果越好；(3)P.guilliermondii采前噴施可以誘導(dǎo)櫻