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鲜果OR冷藏,苹果表面真菌菌群知多少?

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最近,生物平台生物与中国农业科学院果树研究所合作,在《Postharvest Biology and Technology》(最新影响因子:3.248)发表论文,评估了低温贮藏过程中苹果表面真菌群落的变化,表明长期储存的苹果有可能存在果实采后变质和肉芽污染的风险。

研究背景


苹果在世界范围内被广泛接受为新鲜水果,也被用于加工果汁,醋,酒,果酱,苹果脆等。根据2016年FAO(www/faostat.fao.org)数据统计,中国是最大的苹果生产国,占世界总生产的49.8%4.44 × 107 of 8.93 × 107 t并有最大的苹果产区,占世界总产区的45.0%5.29 × 106 中的2.38 × 106公顷)。在中国,苹果是季节性收获的(通常从9月到11月),而且大多保存在较冷的条件下进行长期销售。近几十年来,冷藏和运输的实现,易于苹果采后贮藏,延长了保质期,大大促进了苹果的国内和国际贸易。然而,某些植物病原真菌能够导致果实采后变质,显著影响果实的安全性和质量,而附着在苹果上的微生物群落在冷藏期间的变化才刚刚开始被关注。

 

研究目的


目前,在果实采后保存过程中,对真菌整体群落的变化知之甚少。对基于NGS的真菌群落和苹果多样性组成谱的探索,可以对冷藏过程中真菌的成分变化提供深入的了解,为后续的进一步研究提供依据。因此,必须探讨冷贮藏过程中真菌群落的变化。该研究的目的是使用多样性组成谱测序,评估冷藏前后苹果表面真菌群落的差异。

 

研究方法


测序技术:Illumina MiSeq高通量测序平台

测序模式:真菌菌群ITS1区测序

实验对象:9个成熟收获的苹果(HP)+9个低温贮藏的苹果(CS)

 

研究结果

1、基于ITS的真菌测序结果

18个样品总共测序获得1,319,679条高质量序列。分别从HP样品中获得583,915(平均每个样本64,879条)条序列,从CS样品中得到735,764(平均81,752个样条)条序列。过滤去除稀有OTU(少于总序列量0.001%)后获得1,306,074条序列,划分为512个OTU。

2、苹果表面真菌Alpha多样性

与HP样品相比,CS样品的丰度等级曲线在水平轴上较长,在垂直轴上较平,反映CS样品中含有较多的OTUs,且通常检测到较高的丰度。在HP样品中检测到150-200个物种,而在CS样品中具有更多的物种。此外,CS样品的ACE多样性指数显著高于HP样品。这些对比分析结果表明,CS样品比HP样品具有更高的真菌多样性。

3、真菌群落的总体特征

苹果表面检测到261种真菌,分别归为4个门、22个纲、59个目、93个科和134个属。其中Ascomycota是丰度最高的门,占了总序列的91.1%。我们也检测到了次要的门为Basidiomycota7.1%Zygomycota0.6%CS样品中的优势属为Aureobasidium14.8%Penicillium13.5%Aspergillus3.0%Acremonium 2.7%Cryptococcus 1.3%Tilletiopsis 1.2%;而HP样品中的优势属为Acremonium19.8%Aureobasidium18.8%Tilletiopsis2.1%Cryptococcus2.0%Phoma1.0%Periconia1.0%。这些高丰度的属包含很多种,比如Acremonium检测到8个种,主要是A. fusidioidesA. alternatumA. implicatum所有样品都检测到的Aureobasidium属则主要包含A. pullulansA. microstictum两个种。

4、低温贮藏与真菌群落的相关变化

运用Unweighted UniFrac PCoA分析、Adonis/PERMANOVA分析、ANOSIM分析和随机森林分析等多种方法,本研究发现,HP样品和CS样品真菌群落之间具有显著差异。此外,LEfSe差异分析结果表明,在CS和HP样本之间,真菌的分类有显著差异。


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图1 成熟样品(HP)和冷藏样品(CS)在不同分类水平(门、纲、目、科和属)优势真菌的丰度

 

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图2 成熟样品(HP)和冷藏样品(CS)的Beta多样性unweighted UniFrac PCoA分析

 

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图3 成熟样品(HP)和冷藏样品(CS)LEfSe分析

 

 

总结

目前的高通量测序方法,已经足以涵盖苹果表面的大多数真菌。该研究首次对低温贮藏过程中苹果表面真菌群落的变化进行了评估,观察了苹果表面真菌群落的多样性组成谱。HP和CS样品真菌群落属水平差异表明,冷藏过程中苹果表面真菌群落发生了显著变化。大多数真菌属的丰度在冷藏过程中发生了上调。本研究鉴定了真菌群落在果实及其在冷藏中的变化,并为进一步的研究奠定了基础。

文章索引:


Youming Shen, Jiyun Nie, Yafeng Dong, Lixue Kuang, Yinping Li, Jianyi Zhang (2018) Compositional shifts in the surface fungal communities of apple fruits during cold storage. Postharvest Biology and Technology (2018) 55-62.

 

原文链接:https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S0925521418302291

 

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