Meyerozyma guilliermondii JY19挥发性有机物通过诱导细胞凋亡抑制灰葡萄孢及控制人参果采后灰霉病的机制研究

《Postharvest Biology and Technology》：Volatile organic compounds from Meyerozyma guilliermondii JY19 trigger apoptosis-like cell death in Botrytis cinerea and control postharvest gray mold of ginseng berries

本研究针对人参果采后由灰葡萄孢(Botrytis cinerea)引起的灰霉病问题，系统探讨了内生酵母Meyerozyma guilliermondii JY19挥发性有机物(VOCs)的抑菌机制。研究发现JY19 VOCs可破坏病原菌膜结构、诱导活性氧(ROS)积累和程序性细胞死亡(PCD)，并通过转录组学揭示其调控营养转运、解毒代谢和MAPK信号通路等关键分子事件。该研究为开发绿色生物防治策略提供了新思路。

　　

人参(Panax ginseng)作为亚洲重要的药用植物，其果实富含皂苷、多糖、黄酮类等活性成分，具有极高的营养和商业价值。然而，人参果采后极易感染灰葡萄孢(Botrytis cinerea)，导致软腐、品质劣变，造成巨大经济损失。传统化学杀菌剂存在残留和抗药性问题，因此开发绿色安全的生物防治策略迫在眉睫。

中国农业科学院特产研究所药用植物栽培实验室团队在《Postharvest Biology and Technology》发表研究，首次系统阐明内生酵母Meyerozyma guilliermondii JY19挥发性有机物(VOCs)对人参果采后灰霉病的防控效果及作用机制。研究人员通过体外拮抗实验、扫描电镜、流式细胞术、转录组学等多技术联用，揭示JY19 VOCs可通过诱导活性氧(ROS)积累和程序性细胞死亡(PCD)显著抑制灰葡萄孢生长。

关键技术方法包括：采用对峙培养法评估抑菌活性；通过顶空固相微萃取-气相色谱-质谱联用(HS-SPME-GC-MS)鉴定VOCs成分；利用扫描电镜(SEM)观察菌丝形态变化；结合DCFH-DA染色和Annexin V-FITC/PI双染法检测ROS积累和细胞凋亡；采用转录组测序分析差异表达基因；最后通过离体果实实验验证防治效果。

研究结果：

3.1. JY19的形态特征与分子鉴定

菌落呈乳白色至淡黄色，系统发育分析确认其为Meyerozyma guilliermondii种。

3.2. JY19对灰葡萄孢的拮抗活性

对峙培养显示JY19对灰葡萄孢菌丝生长的抑制率达96.7%，无菌滤液抑制率为87.3%。

3.3. JY19 VOCs的抑菌作用

VOCs处理使菌落直径减少98%，分生孢子萌发抑制率达93.5%。扫描电镜显示菌丝表面出现皱缩、断裂等畸形变化。

3.4. VOCs诱导的细胞响应

DCFH-DA染色显示VOCs处理使孢子内ROS荧光强度增强3.8倍；Annexin V/PI双染表明早期和晚期凋亡细胞比例从4.95%升至16.64%。

3.5. VOCs成分分析

HS-SPME-GC-MS鉴定出121种差异VOCs，其中3,5-二乙基-2-甲基吡嗪、4-甲基-2-戊醇和反式罗勒烯醇抑菌活性最强，IC₅₀分别为9.5、23.1和26.7 μL·L^-1。

3.6. 转录组学分析

发现1608个差异表达基因，其中氨基酸转运、细胞色素P450解毒系统、鞘脂代谢等通路显著下调，氧化磷酸化通路上调。

3.7. 离体防效验证

VOCs处理使人参果病斑面积在第1-3天分别减少79.3%、77.3%和39.3%，腐烂率显著降低。

研究结论表明，JY19 VOCs通过破坏灰葡萄孢细胞膜完整性、干扰营养吸收、诱导ROS积累和PCD等多途径协同作用，有效抑制病原菌生长。该研究首次从形态、细胞和分子水平系统揭示酵母VOCs对灰霉病的抑菌机制，为开发新型生物熏蒸剂提供理论依据，对保障人参果采后品质安全具有重要意义。