Διερεύνηση της επίδρασης του 1-μεθυλοκυκλοπροπένιου (1-MCP) και του αερίου Όζοντος (Ο3) στην ανάπτυξη της κυανής σήψης και ανάλυση μεταγραφήματος για την παραγωγή πατουλίνης σε καρπούς μηλιάς
Creators: name: Τεστέμπασης, Στέφανος Γαβριήλ
Publisher: name: Aristotle University of Thessaloniki
Year: 2017
Subjects: Όζον (Ο3)
1-μεθυλοκυκλοπροπένιο (1-MCP)
Κυανή σήψη (P. expansum)
Ozone (O3)
1-methylcyclopropene (1-MCP)
Blue mold (P. expansum)

description: Η κυανή σήψη που προκαλείται από τον μύκητα Penicillium expansum θεωρείται η σημαντικότερη μετασυλλεκτική ασθένεια των μηλοειδών, ενώ παράλληλα το παθογόνο αίτιο παράγει μία από τις πιο σημαντικές μυκοτοξίνες, την πατουλίνη. Η καταπολέμηση της ασθένειας επιτυγχάνεται κυρίως με την χρήση μυκητοκτόνων ουσιών. Όμως, η ανάπτυξη ανθεκτικότητας στα μυκητοκτόνα αλλά και η ανησυχία της κοινωνίας σχετικά με τα υπολείμματα από τα φυτοπροστατευτικά προϊόντα, επιβάλλουν την έρευνα για εναλλακτικές μεθόδους αντιμετώπισης της ασθένειας. Στην παρούσα εργασία μελετήθηκε, η επίδραση της προ-έκθεσης και μακράς διάρκειας έκθεσης σε όζον (O3) (0.3 μL L-1) ή/και σε 1-μεθυλοκυκλοπροπένιο (1-MCP, 0.5 μL L-1, 24 ώρες, 0oC) στην ανάπτυξη της κυανής σήψης και στην παραγωγή πατουλίνης σε καρπούς μηλιάς (ποικ. Granny Smith). Επιπλέον, διερευνήθηκε η επίδραση της μακράς διάρκειας έκθεσης καρπών μηλιάς σε όζον και σε 1-MCP στην έκφραση των γονιδίων, που σχετίζονται με την παραγωγή της πατουλίνης (idh, peab1 και p450-I), από ένα μυκοτοξικογόνο (F3M) και ένα μη μυκοτοξικογόνο (F5M) στέλεχος του μύκητα. Καρποί μηλιάς προ-εκτέθηκαν σε αέριο O3 ή/και σε 1-MCP για 0, 96 και 192 ώρες και έπειτα μολύνθηκαν με το παθογόνο. Η προ-έκθεση των καρπών σε 1-ΜCP ή 1-ΜCP και Ο3 είχε ως αποτέλεσμα την αύξηση της έντασης της ασθένειας, ενώ η προ-έκθεση των καρπών μόνο σε Ο3 δεν επηρέασε την ένταση της ασθένειας σε σχέση με τον μάρτυρα (P&gt;0.05). Στα πειράματα μακροχρόνιας συντήρησης καρποί μηλιάς στους οποίους έγινε προηγουμένως έκθεση σε 1-MCP ή όχι, μολύνθηκαν τεχνητά με το παθογόνο και συντηρήθηκαν για 2 και 4 μήνες: α) σε θάλαμο με Ο3 ή β) σε συμβατικό θάλαμο συντήρησης (0oC, RH 95%). Η έκθεση των καρπών που δεν δέχθηκαν εφαρμογή με 1-MCP, σε Ο3 για 2 μήνες οδήγησε σε σημαντική αύξηση (P&lt;0.05) της έντασης της ασθένειας, ενώ αντίστοιχη αύξηση στην ένταση της ασθένειας καταγράφηκε και στους καρπούς που δέχθηκαν εφαρμογή με 1-MCP και συντηρήθηκαν για 4 μήνες σε συμβατικό θάλαμο συντήρησης. Η παραγωγή πατουλίνης από το μύκητα στους προσβεβλημένους ιστούς διερευνήθηκε με την αναλυτική μέθοδο της υγρής χρωματογραφία υψηλής πίεσης (HPLC). Η προ-έκθεση των καρπών σε 1-MCP είχε ως αποτέλεσμα την αύξηση της παραγωγής πατουλίνης κατά 35 φορές, ενώ αυξημένη συγκέντρωση πατουλίνης, σε σχέση με το μάρτυρα, καταγράφηκε και στους καρπούς που προεκτέθηκαν τόσο σε 1-MCP όσο και σε O3 και επωάσθηκαν για 192 ώρες. Κατά την μακράς διάρκειας συντήρηση, η εφαρμογή με Ο3 αλλά και η συνδυαστική εφαρμογή όζοντος και 1-ΜCP είχαν ως αποτέλεσμα την αύξηση της συγκέντρωσης της πατουλίνης, σε σχέση με το μάρτυρα, τόσο στους καρπούς που συντηρήθηκαν για 2 μήνες, όσο και στους καρπούς που συντηρήθηκαν για 4 μήνες. Για την μελέτη της έκφρασης των γονιδίων που σχετίζονται με την παραγωγή πατουλίνης, καρποί μηλιάς (με ή χωρίς 1-MCP) μολυνθήκαν τεχνητά με τα δύο στελέχη (F3M και F5M) του μύκητα και συντηρήθηκαν σε: α) συμβατικό θάλαμο συντήρησης ή β) σε θάλαμο με όζον για 2 μήνες. Τα αποτελέσματα της γονιδιακής έκφρασης έδειξαν, ότι οι καρποί που εκτέθηκαν σε Ο3 και μολύνθηκαν με το μυκοτοξικογόνο στέλεχος F3M, παρουσίασαν αύξηση της έκφρασης και των 3 γονιδίων ενώ υψηλότερη έκφραση (P&lt;0.05) σημειώθηκε στο γονίδιο p450-Ι. Επιπλέον, σημαντική αύξηση (P&lt;0.05) της έκφρασης του γονιδίου idh παρατηρήθηκε στους καρπούς που είχαν εκτεθεί σε 1-MCP. Αντίθετα, στους καρπούς που μολύνθηκαν με το μη μυκοτοξικογόνο στέλεχος (F5M), δεν καταγράφηκε κάποια έκφραση των εν λόγω γονιδίων. Τα παραπάνω αποτελέσματα αποδεικνύουν ότι εφαρμογές με 1-MCP ή όζον, όχι μόνο δεν συνέβαλαν στην καταστολή της ασθένειας αλλά φαίνεται να συνδέονται άμεσα με την αύξηση της παραγωγής της πατουλίνης στους προσβεβλημένους ιστούς
description: Blue mold’’ caused by Penicillium expansum is considered to be one of the most destructive postharvest diseases of apple fruit. Τhe pathogen may lead to great quantitative losses, while can contribute to qualitative deterioration of apple products due to the production of patulin, one of the most important mycotoxins. Control of the disease is mainly achieved by fungicide treatments. However, development of fungicide resistance and public concerns regarding pesticide residues, necessitate research for alternative control methods. The aim of this study was to evaluate the effect of 1-MCP (0.5 μL L-1, 24h, 0oC) and ozone treatments (0.3 μL L-1) on blue mold severity and patulin production on artificially inoculated apple fruits (cv. Granny Smith). Additionally, in order to evaluate the effect of 1-MCP and ozone treatment to the expression of the three main genes (idh, peab1 and p450-I) of patulin cluster, further experiments were conducted. In detail, artificially inoculated apple fruit, treated or not with 1-MCP, were subjected for 2 and 4 months to cold storage (0 0C, RH&gt;95%) either in an O3-enriched atmosphere or in a conventional cold chamber. Results showed that disease severity was higher in both O3- and/or 1-MCP-treated fruit, compared to the non-treated control fruit. To elucidate whether the increased susceptibility of apple fruit to ozone treatments was mediated by a predisposition of apple due to ozone applications, an additional experiment was conducted. Apple fruits,1-MCP treated or not, were exposed to ozone for 0, 96 and 192 hours prior the inoculation and incubated for 15 days in room temperature (20 0C, RH&gt;95%). Measurements of disease severity showed that the 1-MCP treated fruit, which had/had not previously been exposed for 96 and 192 hours to O3, were more susceptible than the untreated fruit. In both experiments, patulin production was measured with a High Performance Liquid Chromatography-Diode array detector (HPLC-DAD). 1-MCP-treated fruit that had been exposed to O3 for 192 hours, showed 35 times higher patulin production than the untreated fruit. Similarly, untreated and 1-MCP-treated fruit, stored in ozone chambers for 2 and 4 months, revealed higher patulin concentration than the untreated fruit. Additionally, in order to evaluate the effect of 1-ΜCP and ozone treatments to the expression of patulin genes, artificially inoculated apple fruit (treated or not with 1-MCP) with a mycotoxigenic (F3M) and a non-mycotoxigenic (F5M) strain, subjected for 2 months to cold storage (0 oC, RH&gt;95%) either in an O3 enriched atmosphere or in a conventional cold chamber. Results showed that apple fruit artificially inoculated with the F3M strain revealed the highest gene expression. In contrast, no gene expression was observed in artificially inoculated apple fruits with the F5M strain. In addition, all three patulin genes (idh, peab1 and p450-I) revealed the highest expression under the O3 influence. Also, significant increase in the expression of the idh gene was noticed in the 1-ΜCP treated apple fruit. Such results emphasize that 1-MCP and O3 treatments not only do not contribute to the control of the disease but on the contrary, appear to be directly related to an increased patulin production.