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番茄果实可能被链格孢杆菌的腐生菌株污染,这是链格孢杆菌毒素(如链格孢醇、链格孢醇单甲醚或替努阿佐酸)在这些类型的产品中频

作者:迷局科普

番茄果实可能被链格孢杆菌的腐生菌株污染,这是链格孢杆菌毒素(如链格孢醇、链格孢醇单甲醚或替努阿佐酸)在这些类型的产品中频繁出现的原因,本文分析了绿原酸通过抑制链格孢醇生物合成来抑制链格孢菌的定植。

A. alternata(链格孢)是某些重要植物致病和产毒真菌,该物种的致病菌株导致各种植物病害,例如柑橘类水果,谷物,胡萝卜,向日葵,胡椒,甜瓜和西红柿的黑腐病。

交替曲霉的致病菌株可直接感染田间植物,并通常导致所描述的腐烂样植物致病过程。所有这些菌株都携带宿主特异性毒素,如番茄特异性感染的AAL毒素,这些毒素通常会导致诱导坏死和抑制宿主防御机制以促进感染过程。与致病菌株相反,腐生菌株不产生这些宿主特异性毒素,因此宿主定植能力较低。这些菌株通常在采后高水分活动下感染果实,并且由于晒伤或成熟果实瘀伤而需要病变。

从加利福尼亚西红柿分离的62株交替曲霉中,只有一种菌株能够感染番茄叶,这表明从番茄果实中分离出的大多数菌株是非致病性的。在另一项分析中,描述了非常相似的结果,从番茄果实中分离出的63株互生曲霉中,没有一株是致病性的,但都是腐生菌。

这是通过针对参与AAL毒素生物合成的聚酮合酶基因的特定PCR反应确定的,尽管这些链格孢菌株的致病活性较低,但西红柿和番茄制品经常被链格孢杆菌毒素污染,如链格孢醇(AOH)、链格孢醇单甲醚(AME)或替努阿佐酸(TeA),有时甚至含量非常高。有趣的是,上面提到的所有63个菌株都是一致的AOH生产者。有鉴于此,最近表明AOH是西红柿腐生菌感染的定植因子。

有研究表明,A. alternata的突变体不再能够产生AOH,不能在受伤的番茄组织中定植,而野生型可以,在感染侧加入纯化的AOH显著提高了互生曲霉的定植率。因此,由替代A. catnata的腐生菌株持续产生AOH支持西红柿的有效定植。

另一方面,即使是受伤的西红柿也并非完全无法抵御真菌感染。西红柿产生具有抗真菌活性的各种次生代谢物。一种非常著名的代谢物是番茄素,这是一种在各种水果中发现的皂苷,尤其是西红柿。皂苷与真菌膜的甾醇形成复合物,导致孔的形成和细胞壁完整性丧失。

另一种重要的真菌防御化合物是绿原酸(CGA)。CGA是一种多酚,在结构上,它是咖啡酸和L-奎宁酸之间的酯,在土豆和西红柿等茄科植物中含量相当高。它已被多次描述为来自西红柿的重要抗真菌次级代谢物。

通过分析西红柿的多酚酸组成,发现咖啡,对香豆,阿魏酸和CGA是各种西红柿中最重要的多酚。CGA具有重要的浓度依赖性抗真菌活性。有研究表明,随着CGA含量的降低,桃子对果菊的抗性降低,根据酚酸浓度的降低,草莓更容易受到灰霉菌的感染。因此,根据这些数据,CGA具有明显的抗真菌特性,并保护西红柿免受真菌攻击。

在目前的分析中,通过GC×GC-MS分析了两个番茄品种的代谢组,一个对互生苜蓿感染有抗性,一个易受互生苜蓿感染。在其他代谢物中,CGA是真菌抗性方面最具鉴别力的代谢物之一。通过分析该化合物对pksAL基因的生长、表达以及AOH生物合成的影响,可以证明CGA瞬时抑制AOH生物合成,不过CGA会在长时间孵育后降解,在随后的体内定植实验中,可以证实体外获得的结果。

在体外分析中,绿原酸在A. alternata生长的第一天减少了链格孢醇的生物合成。链格孢醇聚酮合酶基因的表达分析也揭示了其在生长的第一阶段表达的时间减少。然而,通过色谱分析可以证明绿原酸会随着时间的推移而降解。这种降解导致抑制的缓解,导致链格孢醇生物合成的唯一时间抑制。体内定植实验表明,绿原酸以浓度依赖性方式减少互生曲霉对西红柿的定植,添加交替醇部分抵消了这种定植。

结论:

在体外条件下,将CGA添加到A. alternata的孢子悬浮液中以浓度依赖性方式抑制定植,CGA抑制A. alternata孢子的萌发,这是CGA防御作用的一种解释,有趣的是AOH对孢子的萌发有积极的影响。

综上所述,感染过程的结果显然取决于番茄中CGA的初始浓度,这减少了AOH的生物合成,以及CGA通过可能的CGA水解酶替代或通过化学手段降解。如果CGA浓度足够高,则可防止定植,但是,如果降解活性足够高,AOH生物合成得到缓解并且可以建立定植。

参考文献:

【1】Ahmad, A., Shafique, S., & Shafique, S. (2013).番茄品种对链格孢菌抗性的细胞学和生理学基础。食品与农业科学杂志,93,2315-2322。

【2】Arie, T., Takahashi, H., Kodama, M., & Teraoka, T. (2007).番茄作为植物-病原体相互作用的模型。植物生物技术,24,135-147。

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