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番茄果實可能被鍊格孢杆菌的腐生菌株污染,這是鍊格孢杆菌毒素(如鍊格孢醇、鍊格孢醇單甲醚或替努阿佐酸)在這些類型的産品中頻

作者:迷局科普

番茄果實可能被鍊格孢杆菌的腐生菌株污染,這是鍊格孢杆菌毒素(如鍊格孢醇、鍊格孢醇單甲醚或替努阿佐酸)在這些類型的産品中頻繁出現的原因,本文分析了綠原酸通過抑制鍊格孢醇生物合成來抑制鍊格孢菌的定植。

A. alternata(鍊格孢)是某些重要植物緻病和産毒真菌,該物種的緻病菌株導緻各種植物病害,例如柑橘類水果,谷物,胡蘿蔔,向日葵,胡椒,甜瓜和蕃茄的黑腐病。

交替曲黴的緻病菌株可直接感染田間植物,并通常導緻所描述的腐爛樣植物緻病過程。所有這些菌株都攜帶宿主特異性毒素,如番茄特異性感染的AAL毒素,這些毒素通常會導緻誘導壞死和抑制宿主防禦機制以促進感染過程。與緻病菌株相反,腐生菌株不産生這些宿主特異性毒素,是以宿主定植能力較低。這些菌株通常在采後高水分活動下感染果實,并且由于曬傷或成熟果實瘀傷而需要病變。

從加利福尼亞蕃茄分離的62株交替曲黴中,隻有一種菌株能夠感染番茄葉,這表明從番茄果實中分離出的大多數菌株是非緻病性的。在另一項分析中,描述了非常相似的結果,從番茄果實中分離出的63株互生曲黴中,沒有一株是緻病性的,但都是腐生菌。

這是通過針對參與AAL毒素生物合成的聚酮合酶基因的特定PCR反應确定的,盡管這些鍊格孢菌株的緻病活性較低,但蕃茄和番茄制品經常被鍊格孢杆菌毒素污染,如鍊格孢醇(AOH)、鍊格孢醇單甲醚(AME)或替努阿佐酸(TeA),有時甚至含量非常高。有趣的是,上面提到的所有63個菌株都是一緻的AOH生産者。有鑒于此,最近表明AOH是蕃茄腐生菌感染的定植因子。

有研究表明,A. alternata的突變體不再能夠産生AOH,不能在受傷的番茄組織中定植,而野生型可以,在感染側加入純化的AOH顯著提高了互生曲黴的定植率。是以,由替代A. catnata的腐生菌株持續産生AOH支援蕃茄的有效定植。

另一方面,即使是受傷的蕃茄也并非完全無法抵禦真菌感染。蕃茄産生具有抗真菌活性的各種次生代謝物。一種非常著名的代謝物是番茄素,這是一種在各種水果中發現的皂苷,尤其是蕃茄。皂苷與真菌膜的甾醇形成複合物,導緻孔的形成和細胞壁完整性喪失。

另一種重要的真菌防禦化合物是綠原酸(CGA)。CGA是一種多酚,在結構上,它是咖啡酸和L-奎甯酸之間的酯,在洋芋和蕃茄等茄科植物中含量相當高。它已被多次描述為來自蕃茄的重要抗真菌次級代謝物。

通過分析蕃茄的多酚酸組成,發現咖啡,對香豆,阿魏酸和CGA是各種蕃茄中最重要的多酚。CGA具有重要的濃度依賴性抗真菌活性。有研究表明,随着CGA含量的降低,桃子對果菊的抗性降低,根據酚酸濃度的降低,草莓更容易受到灰黴菌的感染。是以,根據這些資料,CGA具有明顯的抗真菌特性,并保護蕃茄免受真菌攻擊。

在目前的分析中,通過GC×GC-MS分析了兩個番茄品種的代謝組,一個對互生苜蓿感染有抗性,一個易受互生苜蓿感染。在其他代謝物中,CGA是真菌抗性方面最具鑒别力的代謝物之一。通過分析該化合物對pksAL基因的生長、表達以及AOH生物合成的影響,可以證明CGA瞬時抑制AOH生物合成,不過CGA會在長時間孵育後降解,在随後的體内定植實驗中,可以證明體外獲得的結果。

在體外分析中,綠原酸在A. alternata生長的第一天減少了鍊格孢醇的生物合成。鍊格孢醇聚酮合酶基因的表達分析也揭示了其在生長的第一階段表達的時間減少。然而,通過色譜分析可以證明綠原酸會随着時間的推移而降解。這種降解導緻抑制的緩解,導緻鍊格孢醇生物合成的唯一時間抑制。體内定植實驗表明,綠原酸以濃度依賴性方式減少互生曲黴對蕃茄的定植,添加交替醇部分抵消了這種定植。

結論:

在體外條件下,将CGA添加到A. alternata的孢子懸浮液中以濃度依賴性方式抑制定植,CGA抑制A. alternata孢子的萌發,這是CGA防禦作用的一種解釋,有趣的是AOH對孢子的萌發有積極的影響。

綜上所述,感染過程的結果顯然取決于番茄中CGA的初始濃度,這減少了AOH的生物合成,以及CGA通過可能的CGA水解酶替代或通過化學手段降解。如果CGA濃度足夠高,則可防止定植,但是,如果降解活性足夠高,AOH生物合成得到緩解并且可以建立定植。

參考文獻:

【1】Ahmad, A., Shafique, S., & Shafique, S. (2013).番茄品種對鍊格孢菌抗性的細胞學和生理學基礎。食品與農業科學雜志,93,2315-2322。

【2】Arie, T., Takahashi, H., Kodama, M., & Teraoka, T. (2007).番茄作為植物-病原體互相作用的模型。植物生物技術,24,135-147。

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