综述：膜醭毕赤酵母在果实采后真菌病害防治中的应用
Abstract
生物防治是合成杀菌剂最有前途的替代品之一，地面清洗13825404095合成杀菌剂目前被广泛用于控制水果采后病害。作为一种潜在的拮抗酵母，膜醭毕赤酵母（ Pichia membranifaciens ）被提出可用于控制采后病害，本文讨论了P. membranifaciens有效性，并讨论了将 P. membranifaciens 与其他方法联合使用以提高其活性和功效的问题。本文概述了 P. membranifaciens 的机制，包括细胞外代谢物的分泌，抑制病原体生长，诱导宿主抗性。此外，本文对 P. membranifaciens在 应用中出现的部分问题进行总结，旨在为 P. membranifaciens 的商业化应用提供一定参考。
Introduction
近年来，使用微生物拮抗剂控制采后病害被认为是传统杀菌剂的潜在替代品。P. membranefaciens通常被认为是非致病性的，这意味着其可以安全地用于生物控制提案。P. membranefaciens在控制果实采后病害方面具有以下优点：1）P. membranefaciens能在果实伤口部位快速定植，并能迅速适应果实表面；2）P. membranefaciens能附着在特定靶点上，直接抑制病原体生长，不会影响有益生物；3）P. membranefaciens能分泌细胞外代谢产物，如酶、杀伤毒素等抑制病原体的物质；4）P. membranefaciens不会产生明显的抗生素物质，这意味着病原体不会对酵母产生耐药性；5）P. membranefaciens可以以不同的剂型应用；6）P. membranefaciens可单独使用或与其他药剂合用，以抑制包括CA、化学盐、化学添加剂、杀菌剂等在内的病原体。据报道，作为一种拮抗剂，P. membranefaciens可有效抑制果蔬上的多种病原体。
本文首先简要总结了来自不同来源的分离和鉴定的 P. membranefaciens ； 总结了 P. membranefaciens 在不同果蔬上的应用，并详细介绍了如何通过不同方法提 P. membranefaciens 作用效果；详细探讨了 P. membranefaciens 的生防机制；介绍了目前 P. membranefaciens 的商业化情况，并结合已开发产品存在的问题探究其发展前景和趋势。
P. membranefaciens的来源和分离
据报道，从世界各地、各种来源已成功分离出P. membranefaciens（表1）。由表1可以可知，P. membranifaciens通常从水果表面分离，例如葡萄浆果、梨、桃、苹果；也可以从其他来源分离，例如发酵葡萄汁栽培环境、橄榄卤水、水果、饮料和食品，然后通过形态学鉴定、生理学表征、分子鉴定等多种方法进行鉴定，最后通过体内或体外评价测试其拮抗效率。
表1 不同来源的P. membranifaciens在采后病害防治中的应用
P. membranefacien的分离鉴定见图 1 。 分离得到的 P. membranifaciens 符合理想生物防治酵母要求，是防治水果采后病害的有效拮抗酵母。此外，由于大多数水果于低温贮藏，一些 P. membranifaciens 菌株即使在低温下也可以保持其拮抗效率，这增加了其未来商业化的潜力。该 P. membranifaciens 对防治水果采后病害有效。在具体施药过程中，不同寄主的施药时间、施药形式、施药浓度不同，对不同病原菌的作用也有一定差异。
图1 P. membranifacien的分离、鉴定及拮抗实验
影响P. membranifaciens采后病害防治效果及生物防治剂开发的因素
1 处理方式
采后病害通常由侵入果实伤口的病原菌引起，P. membranifaciens可以在采后运输和贮藏期间保护果实免受病原菌的损害，此外，酵母通常被施加到伤口部位。目前的研究集中在病原菌和P. membranifaciens在果实伤口中的拮抗作用。除伤害接种处理外，浸渍处理是验证拮抗作用的另一种方法。
2 接种浓度
P . membranefaciens的浓度直接关系到采后生物防治处理的效果，代表了酵母菌的种群密度。此外，在特定的接种时间，P. membranifaciens的浓度增加了生物防治效果。研究表明，随着P.membranifaciens浓度的增加，P. membranifaciens对病原菌的生物防治效果增强，其中浓度根据宿主或病原菌不同略有变化。
3 其他因素
接种时间对生物防治效果也有较大影响。P. membranifaciens先于病原菌接种于采后伤口部位，比病原菌先于酵母菌接种或两者同时接种对采后病害的防治效果更好。另一个重要因素是果实贮藏温度，即接种后P. membranefaciens的生长温度。研究表明，低温会降低P. membranefaciens的生长速度，从而削弱酵母菌的生物防治效果。此外，使用P. membranifaciens降低与伤口感染有关的对果实的致病性。同时也证明了P. membranifaciens可用于防治其他作物的采后病害。
综上所述， P. membranefaciens 的采后施用比采前施用效果更好，且主要处理形式为损伤接种， P. membranefaciens 的接种浓度约为 108 ～ 109 cFU/mL 时， P. membranefaciens 的效果更好，酵母菌接种比病原菌接种更优先，果实的贮藏温度与酵母菌的生长温度接近。目前对 P. membranefaciens 的生物防治效果主要在实验室规模上，一般以液体形式施用，此外，在贮藏后期，由于酵母的存活率较低， P. membranefaciens 的生防效果降低。
4 P. membranefaciens生物防治剂
到目前为止，已开发出一些基于单一拮抗酵母的商业生物防治剂。 在考虑商业化 P. membranefaciens 时，应考虑到商业化制剂已出现的问题，单一酵母的使用有一定局限性，特别是在多种病害并发的情况下，酵母的效力有限，而且在环境恶劣情况下，如高温、高压、干燥，低温等，酵母的活性可能会降低或丧失。因此，需通过外力维持酵母的活性，并且添加外源物质来开发稳定的 P. membranefaciens 制剂是一种可能的方法。
提高P. membranifaciens作用效果
目前，通过提高对极端环境胁迫的耐受性来提高拮抗菌的存活力和拮抗性能，或通过联合应用提高酵母菌的有效性来维持果实在贮藏期间的高品质，已引起人们的广泛关注。同样，拮抗类P. membranefaciens通常与其他方法或物质联合使用以提高病害治理效率，方法或物质本身应具备以下特点：1）首先应考虑方法或物质的安全性，对果实的生理生化特性无不良影响；2）能抑制或杀死病原菌；3）该方法与P. membranefaciens的相容性好，对P. membranefaciens没有影响或能提高酵母的活性，促进其生长；4）能诱导宿主抗病性；5）调节P. membranefaciens的生长环境条件，使其有利于P. membranefaciens的生长和对病原菌的抵抗。此外，可以对P. membranefaciens进行遗传修饰以增强其对病原体的抑制。
本文对产膜假单胞菌的增效方法进行了总结和分类。增效方法或物质主要包括调节生长环境、增强酵母耐受性等。化学盐、天然有机物质、杀真菌剂、物理方法（图 2 ）。
图2 增强P. membranefaciens活性或耐受性的措施
1 增强P. membranifaciens的活性或耐受性1.1 环境条件的调整
目前使用的P. membranifaciens在给定培养条件下生长而成，从理论上讲，通过营养调控刺激膜P. membranifaciens生长和抑制病原菌，可以提高生物防治效率。然而，尽管一些因素在体外测试时似乎是有效的，但仍未发现关键因素。
控制物理环境条件也可以促进P. membranifaciens生长和定殖，进而提高酵母菌生物防治效果。物理环境需可以保持果实品质，酵母也能很好地适应这些条件。
1.2 提高P. membranifaciens的抗逆性
生物防治效率与细胞 活力密切相关。在目前的研究中，酵母生产和应用过程中的环境胁迫会降低酵母的细胞活力，导致生物防治效率下降。据报道，微生物对极端胁迫的耐受性可以通过瞬时适应亚致死胁迫来提高，而对一种胁迫的预适应可能会引起对其他胁迫的交叉保护。因此，预收养方法是可以用来提高膜假单胞菌生存能力的可行方法之一。
2 与其他物质联合处理
2.1P. membranifaciens与氯化钙和其他化学盐联合处理
添加化学盐是提高生物防治效果的有效方法之一。CaCl2是一种最常用的化学盐，一些其他的盐也被用于增强对P. membranifaciens的生物防止作用。
2.2P. membranifaciens与天然有机化合物及其类似物联合处理
水杨酸（Sa）、茉莉酸甲酯（MeJa）、苯并-（1，2，3）噻二唑-7-硫代甲酸 - S-甲酯（btH）和壳聚糖单独使用时可以增强采后水果的抗病性。添加这些天然有机化合物可以有效提高P. membranifaciens生物防治效果。
2.3P. membranefaciens与杀菌剂的组合
化学杀菌剂在控制水果和蔬菜采后病害方面十分有效。由于杀菌剂和酵母的相容性，当与酵母组合时可以减少杀菌剂的剂量。
2.4P. membranefaciens与热水处理的组合（HWT）
HWT是预防和控制采后病害的理想物理方法。HWT与P. membranifaciens配合使用可取得较好的防治效果。
鉴于P. membranefaciens无论是单独使用还是联合使用都具有可接受的生物防治效果，在田间实验和配方研究的前提下，P. membranefaciens最终可能被商业化应用于果蔬采后病害治疗。然而，P. membranefaciens的作用机制还有待进一步研究。
作用机制
尽管关于 P. membranifaciens 的确切拮抗机制仍有待继续研究，但已提出了几种理论，可以分为 3 个方面： 1 ）对病原体生长的直接抑制； 2 ）胞外代谢产物的产生； 3 ）系统性耐药的启动，膜产假单胞菌没有分泌明显的抗生素，这将 P. membranifaciens 与其他拮抗剂明显区分开。图 3 显示了 P. membranifaciens 、病原体和宿主之间相互作用的示意图。
图3 宿主、病原体和P. membranifaciens之间可能的相互作用示意图
1 对养分和空间的竞争
人们普遍认为与病原体竞争营养物质和空间是P. membranifaciens的作用机制。其机制一般通过研究果实伤口中P. membranefaciens种群动态来说明，这可能与果实伤口部位的营养有关，种群越丰富，伤口部位的营养环境越有利于P. membranefaciens与病原菌争夺营养和空间。
此外还发现，洗净的 P. membranefaciens 细胞的生物防治效果优于未洗净的 P. membranefaciens ，这进一步表明营养物质和空间竞争可能在 P. membranefaciens 的生物防治效果中起重要作用。
2 与病原体的直接相互作用
2.1 抑制病原体生长
P. membranefaciens可直接抑制病原菌生长，防治果蔬采后病害。研究人员在中观察到P. membranefaciens在体外或体内抑制病原体生长。
2.2 附着
附着是指拮抗菌与病原菌紧密接触，可破坏病原菌菌丝壁结构，使细胞壁部分退化，菌丝表面出现凹陷。在光学显微镜下， P. membranefaciens 紧密附着于果 M. fructicola 的菌丝上。 P. membranaefaciens 在体内表现出对 C. gloeosporioides 菌丝的附着能力，并且菌丝生长受到显著限制。
2.3 分泌酶
此外，在病原菌存在的情况下，酵母分泌的裂解酶可以增强P. membranefaciens对病原体菌丝的直接抑制和附着能力。
2.4 杀手毒素的产生
杀手毒素是由P. membranifaciens菌株分泌的一种特殊且重要的蛋白质性质的代谢产物，其对一些病原体有致死作用。
3 诱导宿主防御
P. membranifaciens诱导果实的生化防御反应，以增强宿主对病原体的防御能力。采后果实的抗病性与一些诱导化合物有关，用P. membranifaciens处理枇杷果实的伤口提高了几丁质酶和β-1,3-葡聚糖酶的活性，同样的处理提高了贮藏期间苹果果实的几丁质酶、β-1,3-葡聚糖酶、超氧化物歧化酶、过氧化氢酶和抗坏血酸过氧化物酶的活性，并增强了酚类物质的合成。
4 不同机制的组合
在防治果蔬采后病害的过程中，研究人员发现， P. membranifaciens 的防治效果是几种不同机制协同作用的结果。此外， P. membranifaciens 对不同病原菌的拮抗机制也存在差异。
P. membranaefaciens及其拮抗微生物存在的问题与展望
根据上述报道，越来越多的证据表明，P. membranaefaciens是一种有效的生物拮抗剂，并且它可以被制备成一种有前途的易于运输和贮藏的商业剂型。为在今后的实际应用中更好地稳定P. membranaefaciens的活性并发挥其有效性，在今后的研究中不仅要考虑到P. membranaefaciens，而且应考虑经济和生物学障碍。
首先，目前以P. membranaefaciens为基础的商品化菌剂较少，且以单一酵母菌为基础的生物防治菌剂开发尚不足少，实验室规模与实际应用效果存在一定差距，商品化菌剂持效性差、应用范围有限、贮藏稳定性差、开发困难；此外，商品化试剂的制备成本较高，暂时不能满足工业应用的要求。
其次，只有特定的病原体受到抑制，而且其在物种中的含量较少；采后不同阶段的致病因素可能不同，这可能会导致研究的病原体不准确，或者病原体不集中；此外，采后病原体已经适应现代收获、分级、包装、运输和冷链系统，从而导致供应链末端的更大损失。传统的病原菌独立致病性和宿主抗病性的概念已不适用于现代果蔬采后供应链系统，病原菌对水果成熟、衰老和生理的影响尚不清楚。
此外，拮抗微生物和病原菌并不是唯一存在于果蔬表面的微生物，大多数微生物（内生和附生）并不致病，但它们的作用却尚不甚清晰，两者之间的相互作用体系简单。
最后，目前的研究主要集中在水果和蔬菜采后阶段的疾病预防和控制。在收获前和收获后阶段之间的研究仍旧不足。
P. membranaefaciens 是目前最重要的杀菌剂替代品之一，其有效性证明了 P. membranaefaciens 通过不同的机制控制采后病害。尽管迄今为止对该机制的研究还不深入，但许多不断涌现的新技术，如微生物组学、转录组学、代谢组学、蛋白质组学、分子生物学、细胞生物学、表观遗传学等，都可以用来研究该机制。 P. membranaefaciens 具有广泛的亲和性，与其他物质相互作用可提高采后病害的防治效果，且采后联合收割机与采前联合使用效果最佳。但仍需根据市场需求，在成本、安全性、规模、竞争力、认知度等方面进行技术和方法上的调整，并在效率、活性、作用机制、商品化配方等方面进行深入研究。这可能揭示了 P. membranaefaciens 作为采后生物防治拮抗剂的价值。
Review: application ofPichia membranifaciensin controlling postharvest fungal diseases of fruits
Hongyan Zhang a , Wei Luo a , Shupei Wang b , Lili Deng a c , Kaifang Zeng a c d *
a College of Food Science, Southwest University, Chongqing 400715, China
b College of Environmental and Life Sciences, Nanning Normal University, Nanning 530001, China
c Food Storage and Logistics Research Center, Southwest University, Chongqing 400715, China
d National Citrus Engineering Research Center, Chongqing 400712, China
Abstract
Biological control is one of the most promising alternatives to synthetic fungicides which are currently widely applied to control postharvest diseases of fruits. As a potential antagonistic yeast, the Pichia membranifaciens is proposed for controlling postharvest disease, the usefulness of P. membranifaciens is discussed and multiple examples are given. The combination of P. membranifaciens with other methods to improve its activity and efficacy is discussed. This paper provides an overview of the mechanisms of P. membranifaciens, including secretion of extracellular metabolites; inhibition of pathogen growth, and inducting host resistance. Some problems have arisen in the application of P. membranifaciens, we have summarized these issues and hope to provide some reference for the commercial application of P. membranifaciens.
Reference:
ZHANG H Y, LUO W, WANG S P, et al. Review: application of Pichia membranifaciens in controlling postharvest fungal diseases of fruits[J]. Journal of Future Foods, 2025, 5(2): 134-144. DOI:10.1016/j.jfutfo.2024.05.002.
翻译：林安琪（实习）
编辑：龚艺；责任编辑：张睿梅
封面图片来源：摄图网
为进一步促进动物源食品科学的发展，带动产业的技术创新，更好地保障人类身体健康和提高生活品质，北京食品科学研究院和中国食品杂志社将与陕西师范大学、新疆农业大学、浙江海洋大学、甘肃农业大学、大连民族大学、西北大学于2024年10月14-15日在陕西西安共同举办“2024年动物源食品科学与人类健康国际研讨会”。
长按或微信扫码了解详情
为加强企业主导的产学研深度融合，促进食品科研成果转化和服务地方经济产业，由全国糖酒会主办，北京食品科学研究院、中国食品杂志社和中粮会展（北京）有限公司承办的“食品科技成果交流会”将于2024年10月29-31日糖酒会期间在深圳国际会展中心举办，以当前食品科技发展趋势和食品产业发展的重点科技需求为导向，针对食品产业发展面临的重大科技问题，交流和借鉴国外经验，为广大食品科研工作者和生产者提供新的思路，指明发展方向。
长按或微信扫码进行注册
会议招商招展
联系人：杨红；电话：010-83152138；手机：13522179918（微信同号）