《Postharvest Biology and Technology》：Ethylene signaling, pathogenesis-related proteins (PRs) and
SlCBF1 collectively regulate
Botrytis cinerea resistance in postharvest tomato fruit under low temperature conditions
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番茄果实低温储存期间灰霉病发病机制研究表明，低温（8℃）抑制病原菌体外生长并降低乙烯和呼吸代谢，但随储存时间延长可能引发突发性病害。抗氧化酶活性、乙烯信号基因（EIN2/3/ERFs）及PR蛋白基因表达呈现温度特异性差异，其中SlCBF1在低温下显著上调并调控抗性。低温同时直接抑制病原菌生长，并通过重塑植物代谢和免疫网络协同控制病害。
潘舒|王志远|钱炳清|于志音|郑秦璐|姚欣|傅红叶|袁青|尹晓娟|潘邹|李静|林森
四川科技职业学院，西昌大学南亚热带水果科技创新实验室，中国西昌615013
摘要
低温会减缓灰葡萄孢（Botrytis cinerea, B.cinerea）在体外的生长，并降低果实的代谢活性。然而，低温环境下灰葡萄孢与其寄主之间的相互作用机制仍不明确。在本研究中，我们发现低温虽然延缓了病原体的扩散，但随时间推移会引发疾病爆发。接种了灰葡萄孢的番茄果实，在8°C的低温条件下，乙烯的产生和呼吸速率低于25°C的正常温度条件，同时果实的丙二醛（MDA）含量和电导率也有所下降。尽管8°C时番茄果实的病斑直径小于25°C时的病斑直径，但抗氧化酶活性、乙烯信号传导以及与抗病相关的基因却表现出差异性变化。具体来说，在灰葡萄孢感染的番茄中，APX和CAT的活性以及EIN3的表达在8°C时较高，而SOD和POD的活性以及EIN2、ACS2和ERF2的表达在25°C时较高。此外，在8°C时，灰葡萄孢感染的番茄果实中PAL、CHI和PPO的活性也更高。与8°C储存相比，25°C储存条件下，第5天时灰葡萄孢感染的番茄中PR1（48.4%）、PR5（48.1%）和Pti4（25.9%）的表达降低。此外，灰葡萄孢感染在低温下会上调SlCBF1的表达，而SlCBF1敲除突变体（L7和L30）在低温下表现出更严重的疾病症状。这些结果表明，在低温条件下，乙烯信号传导、PRs和SlCBF1共同调节了番茄果实的抗病性。
引言
低温储存是用于采后新鲜园艺产品最常用且最有效的保存技术。它可以降低果实的呼吸速率和乙烯的产生，延缓代谢，并直接抑制大多数病原微生物的生长和繁殖（Liu等人，2011年；Duan等人，2010年）。然而，低温与病原微生物之间的相互作用比之前认为的更为复杂。具体而言，某些病原体（如灰葡萄孢）更喜欢寒冷的环境，在低温条件下仍然活跃甚至更加猖獗（Yuan等人，2025年；Campillay-Llanos等人，2025年）。此外，猕猴桃细菌性溃疡病的致病菌Pseudomonas syringae pv. actinidiae（Psa）在低温下通过一个名为TrpR2的温度响应调节因子增强了其毒力基因的表达，从而变得更加具有侵袭性（He等人，2025年）。因此，低温环境对植物疾病的影响可能并不像最初想象的那么简单。
乙烯是一种关键的植物激素，它调节果实的成熟和衰老，也广泛参与植物对各种生物和非生物胁迫的响应（Zhu等人，2024年；Huang等人，2024年）。在番茄果实中，乙烯信号传导途径包括一系列组分，如乙烯受体（例如ETR家族）、CTR1、EIN2、EIN3和乙烯响应因子（ERFs）（Alexander和Grierson，2002年）。在果实成熟和病原体感染过程中，乙烯的生物合成和信号转导被强烈激活。一方面，乙烯促进果实软化和成熟，破坏物理屏障，为病原体提供更丰富的营养来源，从而增加果实对疾病的敏感性（Li等人，2022年；Tipu和Sherif，2024年；Ramiro等人，2024年）；另一方面，大量研究表明乙烯信号传导可以正向调节许多防御相关基因的表达（例如与致病性相关的蛋白基因），从而增强植物的系统获得性抗性（SAR）（Yang等人，2020年；Yang等人，2021年）。最近的一项研究表明，当乙烯响应因子基因SlERF.C1被敲除时，番茄果实对灰葡萄孢的敏感性增加（Deng等人，2024年）。我们之前的研究揭示了低温会引发快速的乙烯信号传导响应。然而，低温下乙烯信号传导在抗病调控网络中的具体作用仍不清楚。与致病性相关的蛋白（PRs）是植物在病原体感染时产生的关键防御物质。例如，PR-1和PR-5可能通过破坏病原体的细胞膜来发挥作用（Han等人，2023年；Han和Schneiter，2024年）。此外，乙烯信号传导的关键调节因子（EIN3）和乙烯响应因子（SlERF.C1）可以直接结合到PRs的启动子上，激活其转录并增强对灰葡萄孢的抗性（Feng等人，2025年；Deng等人，2024年）。
C重复序列结合因子（CBFs）在植物感知低温信号中起着核心作用。传统上，CBF途径主要被认为与非生物胁迫响应有关。然而，近年来越来越多的研究表明CBF途径与植物免疫系统之间存在广泛的相互作用。我们之前的研究发现，SlCBF1的敲除会加剧番茄的冷害症状，抑制低温诱导的乙烯产生，并影响与乙烯信号传导相关的基因表达（Yu等人，2024年）。这表明CBF途径可能是连接低温环境与果实抗病性变化的关键节点。虽然我们已经深入了解了乙烯、PRs和CBF途径在各自领域中的独立功能，但这三种因素如何协同调节低温条件下采后番茄果实的抗病性仍有待进一步探索。本研究重点关注这三个方面，以解析低温条件下番茄果实对灰葡萄孢的抗性机制。
果实材料和处理
我们在实验室保存了野生型（WT）和SlCBF1突变体（L7和L30）的番茄种子（Solanum lycopersicum cv. Ailsa Craig）。幼苗在中国西昌的“Four brothers”农场专业种植基地培育。收获的番茄果实无机械损伤、病虫害，大小和颜色均匀，处于成熟绿色阶段，并立即运输到实验室。选定的果实用2%的清洗液清洗。
低温抑制了灰葡萄孢在体外的生长和果实疾病的扩散
为了评估低温环境对灰葡萄孢的影响，我们在不同温度（8°C和25°C）下检测了其在PDA培养基上的生长情况。此外，将番茄果实接种灰葡萄孢后分别在8°C和25°C下储存，观察病斑的扩散情况。灰葡萄孢在番茄果实上引起的病斑扩散高度依赖于储存温度，通常在较温暖的条件下（25°C）疾病发展和病斑生长更快（图1A和C）。
讨论
本研究提供了证据，说明低温（8°C）通过直接抑制灰葡萄孢的生长和发育，同时重塑采后番茄果实的生理代谢和免疫防御网络，从而协同控制灰霉病的发展。我们发现8°C抑制了灰葡萄孢的菌丝生长和分生孢子的产生，这与已建立的认识一致，即
CRediT作者贡献声明
姚欣：验证、软件使用、资源准备。钱炳清：验证、数据分析、数据管理。郑秦璐：软件使用、数据分析、数据管理。潘舒：初稿撰写、实验设计、资金申请。王志远：实验设计、数据管理。李静：方法学研究、概念构思。于志音：项目管理、数据管理、概念构思。林森：审稿与编辑、监督、概念构思。尹晓娟：软件使用、数据分析
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影响本文所述的工作。
致谢
本研究得到了四川省自然科学基金（2025ZNSFSC1067）和中国国家自然科学基金（编号32502310）以及四川省现代农业产业技术体系南亚作物创新团队的支持（SCCXTD-2026-6）。
