多种方法体外评估紫外-C光对灰葡萄孢（Botrytis cinerea）分生孢子和菌丝片段的作用

《Applied and Environmental Microbiology》：Multi-method in vitro assessment of ultraviolet-C treatment against conidia and hyphal fragments of Botrytis cinerea

　　灰霉病真菌的UV-C处理研究：分生孢子和菌丝片段的抑制效果及检测方法比较。通过表面和悬浮液处理，结合CFU计数、生长动力学和分生孢子萌发率评估，发现UV-C对分生孢子抑制更显著，表面处理效果优于悬浮液，且不同检测方法的结果存在差异，提示需多方法结合优化杀菌策略。

　　### 对紫外线-C（UV-C）在控制Botrytis cinerea中的作用的系统分析

Botrytis cinerea是一种广泛存在于植物中的真菌病原体，其引起的灰霉病和Botrytis腐烂是导致多种新鲜农产品损失的重要原因。由于其对化学杀菌剂和杀菌剂的快速适应能力，传统的抗真菌策略面临挑战。为应对这一问题，研究者们开始探索非化学的替代方法，如紫外线-C（UV-C）处理。UV-C属于非电离辐射，波长范围在200至280纳米之间，因其具有显著的抗菌特性而受到关注。该研究旨在系统评估UV-C对Botrytis cinerea的两种繁殖形式——分生孢子（conidia）和菌丝片段（HF）的抗真菌效果，并通过多种评估方法来分析其处理效果，以提供更全面的真菌控制策略。

#### UV-C的抗真菌机制与应用潜力

UV-C的抗菌作用主要依赖于其对核酸的共价交联，从而抑制DNA的解旋，阻止转录和复制过程。这种机制使其在处理微生物时具有广泛的适用性。尽管已有大量关于UV-C对细菌的杀菌效果的研究，但针对植物病原真菌的研究仍相对较少。特别是，对于Botrytis cinerea的直接杀菌或抑菌作用尚未得到充分探索。UV-C作为一种非化学的处理手段，已被美国食品药品监督管理局（FDA）批准用于食品加工，尽管在实际应用中存在一定的限制。然而，其在减少农产品采后损失方面的潜力仍未被完全开发。随着对化学处理方式可能带来的环境和健康风险的关注增加，UV-C作为一种可持续的替代方案正逐渐受到重视。

#### Botrytis cinerea的生物学特性与抗性问题

Botrytis cinerea具有多种繁殖形式，包括分生孢子和菌丝片段。分生孢子是其主要的繁殖结构，通常在实验室条件下被用于抗真菌测试。然而，菌丝片段同样可以引发感染，并且在采后环境中，由于机械操作可能导致菌丝的破碎，菌丝片段成为潜在的感染源。因此，在评估抗真菌效果时，仅关注分生孢子可能低估真菌的抗性，进而影响处理策略的有效性。此外，Botrytis cinerea的高突变率使其能够快速适应并发展出对化学杀菌剂的抗性。例如，美国加利福尼亚州和华盛顿州的蓝莓上分离的Botrytis cinerea株系已显示出对多种常用杀菌剂的耐药性，而密歇根州的葡萄上也观察到类似的趋势。这些抗性现象强调了开发新的抗真菌策略的必要性，UV-C的引入正是为了应对这一挑战。

#### 多方法评估UV-C的抗真菌效果

为了全面评估UV-C的抗真菌效果，研究采用了多种评估方法，包括存活菌落数（CFU）测定、生长动力学分析和孢子萌发实验。这些方法分别反映了真菌在不同处理条件下的反应，因此可以提供更准确的抗真菌效果评估。在固态培养基上进行的UV-C处理显示出最高的对数减少，表明这种处理方式在真菌灭活方面具有较高的效率。而在液体悬浮系统中，UV-C的效果则相对有限，这可能与光的散射和吸收有关。此外，孢子萌发实验虽然能快速检测真菌的反应，但其结果往往高估了真菌的存活率，因为一些孢子可能开始萌发但无法进一步生长或形成菌落。

#### 实验设计与结果分析

实验中，UV-C处理采用了不同的剂量（0、135.9、271.8、407.7和543.6 mJ/cm2），并重复了三次以确保结果的可靠性。对于分生孢子和菌丝片段的处理，分别在固态和液态培养基上进行。在固态培养基处理中，分生孢子的存活率显著下降，达到3.79 ± 0.02个对数减少，而菌丝片段的存活率下降幅度稍小，约为2.41 ± 0.13个对数减少。在液态处理中，分生孢子和菌丝片段的存活率减少幅度也较小，分别约为1.80 ± 0.78和1.08 ± 0.39个对数减少。这表明在相同剂量下，分生孢子对UV-C的敏感性高于菌丝片段。

此外，UV-C处理对真菌生长动力学产生了显著影响。无论是分生孢子还是菌丝片段，其生长曲线均显示出延迟的生长阶段（即滞后期）。这一现象表明，UV-C不仅减少了真菌的存活率，还对其生长能力造成了抑制。通过分析不同剂量下的生长速率、转折点时间和滞后期延长量，研究发现UV-C的处理剂量越高，真菌的生长延迟越明显。然而，这种延迟可能由两种机制引起：一种是由于存活细胞数量的减少，另一种是由于细胞内部的亚致死性损伤导致其生长能力下降。为了区分这两种情况，研究者通过建立预测模型，将滞后期转折点（TIP）与初始细胞密度相关联，从而推测UV-C处理后的存活细胞数量。

#### 方法差异对UV-C效果评估的影响

研究还指出，不同的评估方法会对UV-C的抗真菌效果产生不同的解读。例如，孢子萌发实验的结果通常高于存活菌落数测定，这可能是因为部分孢子虽然开始萌发，但未能形成完整的菌落或菌丝。此外，生长动力学分析能够提供更细致的生长数据，但其结果可能受到初始细胞密度和环境条件的影响。因此，在评估UV-C的抗真菌效果时，选择合适的实验方法至关重要。例如，在液体系统中，孢子萌发实验可能更适合作为初步评估工具，而在固态处理中，存活菌落数测定则能更准确地反映真菌的灭活效果。

#### 未来研究方向与实际应用

尽管该研究提供了关于UV-C在控制Botrytis cinerea方面的有价值的信息，但其结果仍需在实际环境中进行验证。例如，在商业包装和储存过程中，如何优化UV-C的剂量以在有效杀菌和能源效率之间取得平衡，是未来研究的一个重点。此外，还需要进一步研究UV-C处理后的孢子和菌丝片段是否仍具有感染能力，以确保其在实际应用中的安全性。最后，开发适用于复杂基质的UV-C处理策略，如处理带有菌丝残留的农产品，也是重要的研究方向。

综上所述，该研究通过系统评估UV-C对Botrytis cinerea不同繁殖形式的抗真菌效果，揭示了其在不同处理条件下对真菌的灭活潜力。同时，研究还强调了评估方法的选择对结果解读的重要性，这为未来开发更有效的采后处理策略提供了理论支持和实践指导。随着对UV-C在农业和食品工业中应用的深入研究，其作为一种可持续的真菌控制手段的潜力有望得到进一步挖掘。