杧果采后病害、品种抗性及其分子基础的研究进展

杨建波，欧阳秋飞

（百色学院农业与食品工程学院，广西百色 533000）

杧果（Mangifera indica L.）是重要的热带水果之一，以其色、香、味俱佳而被尊为“热带果王”。广西是我国杧果主要产地之一，而百色右江河谷地区又是广西杧果种植最为集中的区域，有“中国杧果之乡”的美称。杧果果实采后易腐烂，主要由病害引起，给杧果的保鲜及储运带来困难，造成较大的经济损失。但不同杧果品种对炭疽病、蒂腐病等采后主要病害的抗性存在较大差异。针对杧果病害病原菌、病害防治、种系抗性多样性以及抗病响应等特定生理代谢过程的相关分子生物学基础的研究也陆续开展，但也存在一些不足。

1 杧果采后病害的病原菌及其对采后杧果贮藏保鲜的危害

在严重危害杧果生产的病害中，炭疽病和蒂腐病是影响杧果采后储运及品质的主要病害。杧果炭疽病在国内外杧果产区普遍发生，可引起贮藏期间的杧果30%～50%腐烂。而作为杧果蒂腐病病原之一的可可球二孢菌B.theobromae广泛发生于印度、中国、菲律宾等杧果种植地[1-3]。杧果炭疽病、蒂腐病等的病原菌多数在杧果发育期间侵入，随采后果实抗性降低和可利用营养物增加，可从潜伏状态转变为致病状态而引起果实腐烂。许多研究[4-5]相继证实杧果果实普遍存在多种真菌的潜伏侵染现象，真菌种类包括有C.gloeosporioides、C.acutatum、Botryodiplodia theobromae Pat.、Diplodia sp.、Alternaria spp.等。而胡美姣等[5]还发现，我国不同省区的杧果带菌率存在显著差异。在杧果潜伏侵染真菌中，B.theobromae会通过诱导杧果产生大量的1-氨基环丙烷-1-羧酸而导致杧果内源乙烯的快速释放和果肉的软化腐烂[6]，是引起杧果蒂腐的优势病原菌[1]。由此可见，分离、接种采后杧果潜伏性侵染病原菌将有助于研究杧果采后病害发生过程和不同杧果品种的抗性差异。

2 杧果采后病害的防治及贮藏保鲜处理

目前杧果采后病害多采用化学防治，但成本高，污染和化学杀菌剂抗药性问题也日趋突出[7]。因此，人们迫切需要环境友好型药物及方法应用于杧果生产。通过热处理对杧果采后病害的防治作用得到肯定[8]，再结合乙烯吸收剂的处理则可明显延缓病害发生和果实软化[9]。多种植物的提取物对杧果采后病原菌有抑制作用[10]，部分提取物对杧果炭疽病菌的抑制作用显著优于多菌灵[11]。使用茉莉酸甲酯、水杨酸等进行采前喷施处理可激活杧果的防御系统，从而增强采后杧果抗性并显著降低贮藏期病情指数[12,13]。拮抗微生物对杧果采后病害的防治作用，则可能在于其产生的抗菌蛋白破坏病菌细胞膜并干扰病菌物质代谢[14]。

3 杧果采后病害抗性品种选育及我国杧果品种多样性

目前减少化学药剂使用、提高作物本身抗病性的研究越来越受到人们的重视，其中抗病种质资源的筛选、利用及抗病育种是防治作物病害最理想的措施之一。国外的杧果抗病育种工作很早就已开展，并筛选出一些抗病品种，如Mayaguazano、Paris、Fairchild、Tommy Atkins、Manxanillo Zunez等[15]。Ekbote 等[16]用综合筛选法筛选到Amarpali、Dasehari2个高抗品种以及其他10个中抗品种。

而我国，杧果种质资源丰富，引进或自育的新品种不断涌现，分布在百色的栽培品种就有台农、桂热芒等约30个品种，其中不乏抗病的品种。在我国海南，先前曾筛选到高抗品种LN1以及其他6个中抗品种[17]。雷新涛等[18]结合离体叶片抗病性鉴定法和田间调查法对杧果种质资源炭疽病抗性进行初步鉴定，未发现免疫品种，紫花芒等4个品种为高抗，台农一号等7个品种为中抗。目前，有项目结合采收前的田间病害调查、采后的杧果贮藏试验以及病原菌菌株回接试验等3个方面的研究，发现百色地区主栽的杧果品种中，不同的杧果品种对采后病害的抗性不等，炭疽病和蒂腐病的发病时间和发病程度都存在较大差异。鉴于杧果抗病性的品种差异和单一品种种植中的高发病率，可以通过选择抗性好的优质苗木并搭配不同抗性的品种，形成寄主群体遗传上的异质性和多样性，减少对病原物的选择压力，延缓品种抗性退化[19]。因此，有必要针对区域甚至全国杧果品种结构和不同品种采后病害抗性差异开展调查和评价，并引导形成良好的品种结构多样性。

4 分子生物学技术在杧果种系及抗性育种中的应用

杧果属异源多倍体，大多采用实生繁殖，极易发生品种变异，因而形成的品种、品系较多。近年来，RAPD（radom amplified polymorphic DNA）、SSR （simple sequence repeat）、ISSR （inter-simple sequence repeat）、SCoT（start codon targeted polymorphism）等多种分子标记技术已成功应用于杧果品种、遗传关系、种质特性差异等的研究[20,22]。何新华等[23]筛选ISSR引物并建立了广西23个杧果品种的DNA指纹图谱，发现本地品种之间的亲缘关系较近，且与秋杧、象牙杧、马切苏杧和爱文杧归为一类。余贤美等[24]采用ISSR标记技术研究了来自海南、云南、广西的12个杧果野生居群共265个个体的遗传多样性及居群遗传结构，认为广西的3个居群（那坡、邕宁、平南）优先与云南的文山居群聚为一支。

在生物、非生物逆境胁迫研究方面，肖洁凝等[25]利用 SSH（suppression subtractive hybridization）技术构建了正向差异的cDNA文库，分离了与杧果子叶切段不定根形成相关基因的cDNA片段，而罗聪[26]则改良了SCoT分子标记技术并首次应用于杧果逆境胁迫差异显示研究，克隆到四季芒重要开花时间基因，并对其表达模式和功能作深入探究。武红霞[27]通过转录组测序对芒果花色苷合成相关的MYB基因进行了筛选和分析。在这些研究中，大量杧果基因，如MGAPDH同源基因[28]、肌动蛋白基因MiACT[29]、低分子量热激蛋白基因MiHSP17.6[30]、类黄酮磺基转移酶基因[31]、Rab蛋白基因MiRab11[32]、GDP 解离抑制蛋白基因 MiRab-GDI[33]、查尔酮合成酶基因CHS1[34]等，陆续被克隆并进行生物信息学分析和功能验证。

而植物体内蛋白质作为基因表达的产物，当受到病原菌侵害时，其表达的变化能够完成信号的感应、传递和进一步的应激反应，并呈现时空性和可调性[35]。杨丽涛等[36]应用蛋白质组学方法研究了不同抗性葡萄品种在接种病原菌Xylella fastidiiosa的蛋白质表达情况，发现有发病相关蛋白、推测成熟相关蛋白等10种蛋白质在不同时间点差异表达，认为葡萄对病原菌Xylella fastidiiosa接种的差异应答取决于基因型和组织发育阶段。尽管植物与病原菌等微生物互作的蛋白质组学研究在葡萄、甘蔗等植物上均已取得了一些进展[36,37]，但杧果的蛋白质组学研究很少，从分子水平探究杧果响应采后主要病害的分子基础以及不同杧果品种抗病性差异的内在机理更未见报道。在杧果基因组尚未测序的情况下，Renuse等[38]通过对杧果ESTs、同源蛋白等数据的检索和de novo测序比对的方法，成功鉴定杧果叶片蛋白质组中的1001个多肽分子并匹配到538种蛋白质，成为首个关于杧果蛋白质组的高通量研究报道。郑斌等[39]基于芒果果实转录组测序结果，共鉴定出转录因子MYB家族蛋白71个并作进一步分析。在借鉴其高通量蛋白质鉴定方法的基础上，进一步深入研究杧果果实在与潜伏侵染病原微生物相互作用下的分子表达差异，有利于阐明杧果的抗病机制和潜伏侵染病原微生物的致病机理，有助于探究通过调控抗病相关代谢过程来提高植物的抗病性，进而为相关分子育种研究提供理论基础。

综上所述，针对杧果主要病害的病原菌、综合防治方法以及不同抗性种质资源的遗传多样性、抗性种质筛选等研究工作已相对深入，但对地域内或者全国范围内的不同杧果品种，特别是主要杧果栽培品种病害应答以及差异应答的分子机理少有研究，有必要通过转录组、蛋白质组等组学技术探究杧果应答采后病害病原菌的分子基础以及不同杧果品种差异应答的分子机制，进一步挖掘抗性相关功能基因资源，以此为杧果抗病机理研究、抗病杧果品种选育和杧果采后贮藏保鲜等打下基础。