通过生化和转录组学分析，揭示康洁酸（kojic acid）诱导采后番茄对胡萝卜软腐菌（Pectobacterium carotovorum subsp. carotovorum）抗性的机制

《Postharvest Biology and Technology》：Unveiling the mechanisms of kojic acid-induced resistance in postharvest tomato against Pectobacterium carotovorum subsp. carotovorum through biochemical and transcriptomic analysis

番茄软腐病防治机制研究：苯乙酸软腐假单胞菌（Pcc）感染下曲酸（KA）通过增强抗氧化酶活性（如POD、CAT）、抑制ROS积累、提升防御酶活性及次生代谢物水平，同时通过转录组分析揭示其调控植物-病原体互作、苯丙素合成等通路相关基因表达。

张小云|赵宇|辛宇|埃萨·阿比索·戈达纳|李俊|谢园园|赵丽娜|张红英

江苏大学食品与生物工程学院，中国镇江学府路301号，212013

摘要

番茄采后软腐病主要由Pectobacterium carotovorum亚种carotovorum（Pcc）引起，给番茄产业造成了巨大的经济损失。我们之前的研究表明，曲古酸（KA）能够有效缓解番茄的采后软腐病，主要是通过直接抑制Pcc来实现的。然而，其背后的复杂机制仍需进一步研究。本研究旨在阐明KA处理后番茄对Pcc的抗性增强机制。研究发现，KA处理后，受Pcc感染的番茄中关键抗氧化酶和防御酶的活性有所提高。此外，KA处理还减少了活性氧（ROS）的积累，并增加了抗性次生代谢产物的含量。最重要的是，转录组分析结果显示，KA处理导致Pcc感染番茄的全基因组表达发生变化，包括与植物-病原体相互作用、苯丙素生物合成、黄酮类生物合成和谷胱甘肽代谢相关的基因。这些关键基因表达的变化、代表性酶的活性以及抗性物质的积累共同作用，增强了番茄对Pcc的抗性。这些发现为番茄的采后管理提供了宝贵的见解。

引言

番茄（Solanum lycopersicum L.）是一种全球重要的蔬菜作物，广泛种植和消费。它富含维生素、膳食纤维和多种生物活性化合物（张等人，2023年）。然而，采后的番茄极易受到病原体感染，严重影响其品质并造成重大经济损失。主要病害包括黑斑病（张等人，2024c）、灰霉病（布等人，2021年）和软腐病（张等人，2024b）。其中，由Pectobacterium carotovorum亚种carotovorum（Pcc）引起的软腐病是最主要的细菌性病害。这种病原体会导致番茄组织迅速软化腐烂。控制番茄采后病害的主要方法包括物理、化学和生物方法。物理方法如控制气氛储存和低温处理主要通过抑制病原体生长来发挥作用（查尔科夫斯基等人，2012年）。然而，这些技术通常成本较高，且可能影响果实品质。化学控制主要依赖合成杀菌剂如吡咯唑SYP-Z048来消灭病原体，但这种方法可能导致病原体产生抗性、残留危害和环境污染（陈等人，2012年）。生物控制方法则利用拮抗微生物或天然产物来抑制病原体，减轻果蔬的采后病害。例如，Bacillus velezensis可以有效控制茄子果实的采后软腐病（张等人，2024a）。同样，张等人（2022b）发现Pichia caribbica的应用可以降低番茄采后储存期间的黑斑病发生率。与上述方法相比，利用天然化合物控制果蔬采后病害的研究仍然有限。

天然化合物根据来源分为三类：植物来源、动物来源和微生物来源（阿纳杜阿卡等人，2023年）。例如，植物来源的天然化合物如肉桂精油和丁香精油能够增强番茄对Alternaria alternata的抗性，抑制病原体菌丝生长和孢子萌发，从而有助于抑制番茄黑斑病（卡梅洛等人，2025年）。动物来源的天然化合物如壳聚糖能有效提高抗性相关酶的活性，降低番茄灰霉病的发生率，保持良好的果实品质（利亚利纳等人，2024年）。微生物来源的天然化合物通常包括通过次级代谢合成的细菌素以及发酵产生的有机酸（段等人，2024年）。据萨贾德等人（2025年）报道，桃子、葡萄和杏子在2%细菌紫红素悬浮液中保存6天在常温下仍保持新鲜，而未经处理的果实3天后开始腐烂。

曲古酸（KA）是一种弱酸性代谢产物，由Aspergillus等微生物在传统东方食品发酵过程中产生（佐赫里等人，2024年）。目前，在利用KA进行果蔬保鲜方面已取得显著进展。许多研究表明，KA可以有效延缓果蔬的褐变，保持其品质。0.05?g?L^?1的KA处理能有效防止卷心菜切口的褐变，保持其市场价值和营养价值，并延长保质期（伊伊多甘和拜因迪尔利，2004年）。作为一种天然防腐剂，KA在果蔬采后保鲜方面具有巨大潜力。然而，目前的研究主要集中在KA对新鲜切口的抗褐变效果上，而关于其在控制采后病害方面的效果的研究相对较少，需要进一步探讨。

我们之前的研究表明，KA能够有效控制番茄采后储存期间的软腐病。KA实现这一控制的主要机制之一是它对病原体Pcc的直接抑制作用（辛宇等人，2025年）。然而，KA控制番茄软腐病的完整机制仍有待进一步阐明。本研究旨在全面探讨KA处理后番茄抗性的增强机制，内容包括：（1）KA对番茄抗氧化酶活性和活性氧（ROS）积累的影响；（2）KA对番茄防御酶活性的影响；（3）KA对番茄抗性相关代谢产物积累的影响；（4）通过转录组分析阐明KA诱导的番茄抗性分子机制。

实验部分

果实

番茄（Solanum lycopersicum L. 品种Provence）来自江苏省镇江的一个有机农场，成熟期的果实大小均匀，无病虫害和机械损伤。运输到实验室后，用流水冲洗掉表面的残留叶子和土壤，然后用2%次氯酸钠溶液处理3分钟进行表面消毒。最后，彻底清除所有残留的次氯酸钠。

KA对番茄抗氧化酶活性的影响

如图1A所示，在整个储存过程中，与对照组相比，Pcc感染的番茄中POD活性始终保持较高水平。当番茄同时接受KA和Pcc处理时，这种活性进一步显著升高。图1B显示，仅接受Pcc处理的番茄中CAT活性显著高于对照组，除了第2天。此外，同时接受KA和Pcc处理的番茄中CAT活性也比仅接受Pcc处理的番茄更高。

讨论

如前所述，KA已被用于新鲜切口的果蔬保鲜。目前的研究主要集中在KA对果蔬褐变的抑制作用及其机制上。王等人（2023年）的研究表明，KA处理可以增强番木瓜的抗氧化酶活性并上调防御基因表达，从而增强番木瓜对Colletotrichum brevisporum的抗性，减轻病害严重程度。然而，KA的作用机制仍需进一步研究。

结论

我们的研究结果揭示了KA诱导的番茄抗性机制，如图9所示。KA处理后，Pcc感染的番茄中信号传导和防御相关基因的表达以及防御酶的活性均有所提高，从而增强了番茄对病原体的防御反应。此外，KA还提高了Pcc感染番茄中抗氧化基因的表达和相应酶的活性。

CRediT作者贡献声明

辛宇：方法学、实验设计、数据分析。埃萨·阿比索·戈达纳：撰写-审稿与编辑、实验设计、数据分析。李俊：实验设计、数据分析。谢园园：数据分析。张小云：撰写-初稿、监督、项目管理、资金获取、概念构思。赵宇：撰写-初稿、方法学、实验设计、数据分析。赵丽娜：撰写-审稿与编辑。张红英：撰写-审稿与

利益冲突声明

作者声明没有已知的财务利益或个人关系可能影响本文的研究结果。

致谢

本工作得到了国家自然科学基金（编号32372778）的支持。