《Postharvest Biology and Technology》：Inside the kiwifruit microcosm: Tissue-specific microbiome-metabolome shifts driven by cold storage and 1-MCP
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冷储及1-MCP处理通过重塑果皮与果芯代谢通路及微生物群落结构影响猕猴桃品质，其中冷储主要改变真菌群落，果皮显著影响细菌群落，1-MCP延缓糖分积累并调控果芯微生物多样性，为延长货架期提供新策略。
Fotios Bekris | Marios Georgios Kollaros | Michail Michailidis | Dimitrios G. Karpouzas | Athanassios Molassiotis
希腊塞萨利大学生物化学与生物技术系植物与环境生物技术实验室，Viopolis, Larissa 41500
摘要
尽管越来越多的证据表明微生物组在果实品质中起着重要作用，但与果实相关的微生物群落对采后处理的响应仍知之甚少。为了解决这一问题，我们使用扩增子测序技术研究了短期（15天）和长期（90天）冷藏（0°C）处理（有或没有1-甲基环丙烯（1-MCP））对‘Hayward’猕猴桃果皮和胎盘组织微生物组组成的影响。将微生物组数据与成熟评估和代谢组学分析相结合，揭示了代谢变化与相关微生物群落之间的关联。冷藏导致重量减轻、淀粉分解和软化，而1-MCP减缓了这些变化，保持了淀粉含量、果肉硬度以及较高的酸度，尤其是在胎盘组织中。此外，冷藏广泛重新编程了猕猴桃的代谢过程，而1-MCP则特异性地调节了碳水化合物、有机酸、氨基酸和酚类化合物的代谢，其中胎盘的代谢活性高于果皮。微生物组分析表明，冷藏是影响真菌群落结构的主要因素，而组织类型则影响了细菌的组成。值得注意的是，果皮中的微生物多样性高于胎盘。多种真菌，包括Aureobasidium、Rhodotorula、Cladosporium、Ramularia、Alternaria、Vishniacozyma和Exophiala，以及细菌如Methylobacterium、Pseudomonas、Sphingomonas、Massilia、Acinetobacter、Hymenobacter和Burkholderia，是猕猴桃微生物组中的主要成员，并与关键代谢物（主要是糖类、有机酸和酚类化合物）相关。这些发现揭示了猕猴桃微生物组、组织特异性和冷藏条件之间的复杂相互作用，为了解采后果实品质的微生物和生化决定因素提供了见解，并为延长保质期提供了策略。
引言
猕猴桃（Actinidia chinensis var. deliciosa ‘Hayward’）是一种呼吸跃变型水果，其采后成熟过程受呼吸作用、乙烯生成、淀粉转化为糖以及软化作用驱动（Xia等人，2024年；Valasiadis等人，2024年）。如果没有适当的采后管理，这种成熟模式加上对微生物腐败的敏感性会增加其商业价值（Dai等人，2021年）。猕猴桃产业主要通过冷藏来控制采后成熟，冷藏可以减缓呼吸作用和乙烯的产生，同时使用1-MCP可以阻断乙烯的感知。这些措施共同延长了保质期，延缓了软化过程，并调节了果实的糖-酸平衡（Minas等人，2018年；Zhang等人，2020年；Xia等人，2024年；Ma等人，2025年）。已有研究表明，冷藏以时间依赖的方式影响猕猴桃的初级和次级代谢（Choi等人，2022年）。还有证据表明，1-MCP通过调节天然代谢途径或新形成的替代途径来改变猕猴桃的成熟代谢（Valasiadis等人，2024年）。总体而言，数据表明，与冷藏和1-MCP处理相关的代谢变化发生在猕猴桃成熟初期。这种变化可能涉及与乙烯和其他成熟途径的相互作用，进而可能影响微生物组成和果实的整体采后表现。
水果内部栖息着复杂的细菌和真菌群落，它们既存在于表面（外生菌），也存在于内部组织（内生菌）中，如果皮和胎盘（Kuruppu等人，2024年）。这些微生物群落越来越被认为是果实生物学的重要组成部分，影响着成熟过程、抗病性和采后品质（Zhang等人，2021年）。在苹果等呼吸跃变型水果中，长时间冷藏会降低外生菌的多样性（Shen等人，2018年）。类似地，不同温度下储存的蓝莓表现出温度依赖性的微生物演替，耐寒菌类在低温条件下占主导地位（Wang等人，2023年）。这些发现表明，冷藏在塑造与果实相关的微生物组结构中起着关键作用。采后处理措施，如1-MCP，也可以直接或间接影响微生物种群。Xu等人（2019年）的研究表明，将1-MCP与溶菌酶涂层结合使用可以减少储存猕猴桃中的总微生物数量并延缓可见腐烂。最近的研究表明，生物控制剂Bacillus velezensis LX可以减少病害并改变猕猴桃表面微生物组，支持以微生物组为目标的采后策略（Duan等人，2024年）。在梨果中也有类似的研究结果，1-MCP改变了真菌和细菌的演替（Zhang等人，2021年）。相比之下，在‘Greensleeves’苹果中未检测到1-MCP与微生物组组成之间的明确关联（Lane等人，2025年），表明1-MCP相关的微生物组响应具有情境依赖性。总体而言，1-MCP介导的生理变化与猕猴桃中微生物演替之间的直接联系仍不明确。迄今为止，大多数猕猴桃微生物组研究都集中在采前环境上（Sui等人，2021年）。尽管已有报道指出与乙烯相关的成熟变化（Xie等人，2021年），但冷藏和1-MCP对猕猴桃微生物组的综合影响仍大多未被探索。
猕猴桃成熟的一个关键但常被忽视的方面是其组织特异性，这反映了不同果实组织在代谢和结构变化方面的差异调节。猕猴桃由解剖学和功能上不同的部分组成，最显著的是果皮和胎盘（白色核心或柱状结构）。这些组织在血管连接性、细胞壁结构、代谢活性和刺激感知方面存在差异，我们的团队在先前的研究中已经证明了这一点（Ainalidou等人，2016年；Polychroniadou等人，2022年；Polychroniadou等人，2024年；Valasiadis等人，2024年；Kollaros等人，2025年；Skodra等人，2025年）。这些差异可能会产生不同的物理化学微环境和营养条件，从而影响微生物的定殖。果皮直接暴露在环境微生物和湿度波动中，而胎盘则提供了一个更受保护的微环境，具有更高的水分含量和独特的代谢物谱型。因此，冷藏和1-MCP可能通过改变底物可用性、细胞壁完整性和宿主代谢流来对微生物群落的组成和活性产生组织特异性影响（Yuan等人，2024年）。
本研究旨在深入了解采后处理对‘Hayward’猕猴桃微生物组的影响。为此，我们全面分析了短期和长期冷藏以及1-MCP处理对猕猴桃成熟代谢、真菌和细菌群落多样性和结构的影响。由于缺乏关于猕猴桃采后微生物组响应的组织特异性数据，我们分别研究了果皮和胎盘，以确定微生物群落对冷藏和1-MCP诱导的成熟重编程的潜在组织特异性响应。我们发现，冷藏和1-MCP处理会导致猕猴桃成熟代谢和微生物组组成的组织特异性变化，其中冷藏主要影响真菌群落，而组织类型显著影响细菌组成，果皮的微生物多样性高于胎盘。
部分摘录
果实材料与采样程序
‘Hayward’猕猴桃（Actinidia chinensis var. deliciosa A. Chev.）是在2023年生长季节从希腊北部（Pieria地区）的一个商业果园中，在果实达到商业成熟期时收获的。生产过程遵循了当前的欧洲综合水果栽培规定。收获的果实（800个）大小和形状均匀，且没有明显的机械损伤。初步的生理评估在收获后立即进行。
组织类型、冷藏和1-MCP处理对猕猴桃品质特征的影响
冷藏过程中果实重量减轻，经过1-MCP处理的‘Hayward’猕猴桃的重量减轻幅度明显低于未经处理的果实（SS时为-18.1％，LS时为-16.9％）（图1A，补充表S3）。此外，果皮（图1B）和胎盘（图1C）的淀粉含量相对于收获时都有所下降（补充表S3）。在不同处理组之间，1-MCP处理的果实在前期冷藏（LS）时果皮中的淀粉含量较高（+81.3％），而在后期冷藏（SS和LS）时胎盘中的淀粉含量也较高（SS时+23.8％，LS时+133.4％）。
讨论
本研究旨在通过整合成熟生理学、组织分辨的代谢组学和扩增子测序来填补一个关键的知识空白，阐明采后冷藏和1-MCP处理如何共同塑造猕猴桃的微生物群落。与以往主要单独研究果实生理学或微生物组动态的工作不同，我们的方法使我们能够直接将组织特异性的代谢重编程与真菌和细菌群落的相应变化联系起来。
结论
冷藏和1-MCP导致‘Hayward’猕猴桃成熟生理和代谢物谱型的组织特异性变化，伴随着细菌和真菌群落的协调变化。冷藏是影响真菌群落结构的主要因素，而组织类型主要影响细菌组成。1-MCP延缓了与乙烯相关的成熟过程，减少了糖的积累，并影响了微生物的演替，尤其是在胎盘组织中。
CRediT作者贡献声明
Athanassios Molassiotis：撰写、审稿与编辑、监督、项目管理、概念构思。
Dimitrios Karpouzas:撰写、审稿与编辑、监督、项目管理、概念构思。
撰写、审稿与编辑、方法学、研究、概念构思。
撰写、审稿与编辑、初稿撰写、可视化、方法学、研究、数据管理。
Fotios Bekris:撰写、审稿与
关于写作过程中使用生成式人工智能和人工智能辅助技术的声明
我们在撰写本手稿时没有使用生成式人工智能。
资助
Marios Georgios Kollaros得到了希腊研究与创新基金会（HFRI）在第五届HFRI博士生奖学金项目中的支持（奖学金编号：20973）。
利益冲突声明
作者声明他们没有已知的竞争性财务利益或个人关系可能会影响本文所述的工作。
致谢
作者感谢G. Kommatas和T. Pavlidis在生理实验中的宝贵贡献。我们还要感谢塞萨洛尼基亚里士多德大学（AUTH）的农业学院、农业化学实验室和跨学科农业食品中心（KEAGRO）提供GC-MS研究设施的支持。
