軟木斑病是一種影響梨樹栽培的生理性疾病，會(huì)導(dǎo)致果實(shí)品質(zhì)和經(jīng)濟(jì)效益大幅下降。該病已在多個(gè)梨品種中得到記錄，其發(fā)病時(shí)間從果實(shí)早期發(fā)育階段持續(xù)到采后儲(chǔ)存期間，甚至可能在采后潛伏一段時(shí)間才表現(xiàn)出癥狀。病斑通常出現(xiàn)在果實(shí)赤道部位的外層果肉中，潛伏感染可能在采后被激活并顯現(xiàn)癥狀。這種“采前潛伏、采后發(fā)病”的模式在枇杷（Eriobotrya japonica Lindl.）中已有廣泛報(bào)道（Ding et al., 2002, Zheng et al., 2000, Zhu et al., 2018）。最初，病斑較小且堅(jiān)硬，逐漸變暗，在嚴(yán)重情況下會(huì)擴(kuò)展到超過1.0厘米的直徑，并常常合并成較大的斑塊。不同品種的癥狀表現(xiàn)略有差異，白梨品種的癥狀出現(xiàn)得更早（Tamura, 2017）。X射線計(jì)算機(jī)斷層掃描（CT）顯示，受軟木影響的果實(shí)孔隙率（9.37%）高于健康果實(shí)（3.52%）（Cui et al., 2021）。三維網(wǎng)絡(luò)模型顯示，病果的孔道高度分支，而健康果實(shí)的孔道連接較為稀疏（Cui et al., 2021）。這些結(jié)構(gòu)異常會(huì)破壞細(xì)胞完整性，導(dǎo)致養(yǎng)分流失和果實(shí)品質(zhì)下降，從而對(duì)可持續(xù)梨生產(chǎn)構(gòu)成嚴(yán)重威脅。
軟木斑病主要由不利的環(huán)境和生理?xiàng)l件引發(fā)。影響其發(fā)病的因素包括樹齡、品種、砧木類型（Mitani et al., 2017, Yang et al., 2023）、土壤性質(zhì)、氣候、季節(jié)（Lu et al., 2022）、花位以及灌溉、施肥和修剪等果園管理措施（Hayama et al., 2017）。其中，礦物質(zhì)營養(yǎng)素（尤其是鈣（Ca）和硼（B）的失衡被認(rèn)為是引發(fā)該病的主要生理因素。核心問題是這些元素的缺乏或失衡直接干擾了果細(xì)胞壁的正常構(gòu)建和木栓化過程，從而導(dǎo)致果肉中出現(xiàn)典型的軟木斑（Macnee et al., 2020）。鈣（Ca）通過形成果膠鈣離子維持細(xì)胞壁的完整性，從而防止果實(shí)軟化并延長保質(zhì)期（Liu et al., 2005）。硼（B）缺乏會(huì)阻礙維管束的發(fā)育，影響?zhàn)B分運(yùn)輸和細(xì)胞發(fā)育（Raese and Drake, 2006），而補(bǔ)充硼已被證明可以減輕木栓化和果實(shí)萎縮（Mason and Welsh, 1970）。值得注意的是，硼可以協(xié)同增強(qiáng)早熟脆梨品種對(duì)鈣的吸收，盡管鈣不會(huì)反過來影響硼的吸收（Saulich and Musolin, 2012）。礦物質(zhì)營養(yǎng)素的失衡，尤其是鈣（Ca）、氮（N）和硼（B）的失衡，與軟木斑病的發(fā)生密切相關(guān)（Facteau et al., 2010, Liu et al., 2017, Shukla and Barberon, 2021）。此外，氮的缺乏會(huì)促進(jìn)細(xì)胞壁木質(zhì)化和木栓化，如在大麥根中觀察到的那樣（Melino et al., 2021），而硅（Si）可能通過影響外皮層木栓化和厚壁組織木質(zhì)化來調(diào)節(jié)徑向氧氣損失（Fleck et al., 2010）。生物脅迫，如刺吸式害蟲如Apolygus lucorum和Halyomorpha halys的侵害，也會(huì)通過機(jī)械損傷、細(xì)胞壞死和誘導(dǎo)的木栓化促進(jìn)病斑形成（Peusens and Belin, 2012）。這些發(fā)現(xiàn)表明，軟木斑病是一個(gè)涉及多種因素的現(xiàn)象，包括非生物和生物脅迫因素。新的證據(jù)表明，環(huán)境脅迫與植物防御反應(yīng)之間的失衡也促進(jìn)了軟木斑病的發(fā)生。
木栓質(zhì)是一種關(guān)鍵的防御相關(guān)生物聚合物，由含氧的長鏈脂肪酸衍生物和酚類物質(zhì)組成。其結(jié)構(gòu)類似于角質(zhì)素，但包含更長的脂肪酸鏈和更高比例的α,ω-二羧酸（Han et al., 2017, Zhang and Cui, 2023）。木栓質(zhì)單體通常包括ω-羥基脂肪酸（C16-C24）、α,ω-二酸、長鏈脂肪酸（>C18）、脂肪醇（C18-C22）和酚類物質(zhì)（如阿魏酸（Chen et al., 2022）。這些成分的生物合成涉及脂肪酸和苯丙素途徑，在單體組成和結(jié)構(gòu)修飾方面具有物種特異性。從結(jié)構(gòu)上看，木栓質(zhì)包含兩個(gè)結(jié)構(gòu)域：多酚結(jié)構(gòu)域（SPPD）和脂肪族結(jié)構(gòu)域（SPAD）。SPPD含有羥基肉桂酸及其酰胺，賦予其剛性和抗菌特性，而SPAD含有對(duì)屏障功能至關(guān)重要的長鏈脂肪族分子。這兩個(gè)結(jié)構(gòu)域通過共價(jià)鍵連接，共同保護(hù)植物組織（Philippe et al., 2020）。
木栓質(zhì)的生物合成涉及一系列酶，包括GPAT、CYP、FAR、ASFT和KCS。例如，在馬鈴薯中沉默StKCS6可以減少長鏈木栓質(zhì)單體的含量（Olga et al., 2009, Zhang et al., 2022）。木栓質(zhì)前體的細(xì)胞間運(yùn)輸依賴于ABCG轉(zhuǎn)運(yùn)蛋白和脂質(zhì)轉(zhuǎn)移蛋白（LTPs），如StABCG1，這對(duì)馬鈴薯周皮中的木栓質(zhì)沉積至關(guān)重要（Landgraf et al., 2014）。此外，在木栓化過程中，Ca2?轉(zhuǎn)運(yùn)和相關(guān)信號(hào)基因（如CNGC、CAX、ACA、CML）的表達(dá)會(huì)發(fā)生變化（Xu et al., 2015, Zhang et al., 2005），這些基因通常受WRKY、MYB和NAC等轉(zhuǎn)錄因子的調(diào)控，這些轉(zhuǎn)錄因子能激活關(guān)鍵的生物合成基因。
果袋廣泛用于改善果實(shí)外觀和市場價(jià)值，會(huì)改變果實(shí)的微氣候和內(nèi)部代謝，特別是影響‘酚類化合物濃度’和‘抗氧化活性’（Sharma et al., 2014）。在‘Akizuki’梨中，果袋使果皮顏色從黃褐色變?yōu)辄S褐色，這可能是由于花青素合成增強(qiáng)。此外，果袋還顯示出降低真菌感染率和延長儲(chǔ)存期的效果（Gao et al., 2022, Wang et al., 2024）。然而，它也會(huì)影響苯丙素途徑中關(guān)鍵基因的表達(dá)（如PAL、PPO、PPO、4CL、C4H、CAD（Jiménez-Aguilar and Grusak, 2017, Reyes and Cisneros-Zevallos, 2003），導(dǎo)致酚類物質(zhì)積累減少，可能進(jìn)而影響木栓質(zhì)的生物合成（Kou et al., 2015）。果袋對(duì)果實(shí)病害的影響具有雙重性，取決于具體環(huán)境。一方面，它物理上阻擋了與空氣中的真菌孢子的接觸，降低了感染率；另一方面，果袋內(nèi)的微氣候（溫度和濕度較高）可能有利于在潮濕環(huán)境中生長的病原體感染。不同果袋材料導(dǎo)致的蠟質(zhì)成分和表皮結(jié)構(gòu)的變化可能會(huì)破壞物理屏障。最近的代謝組學(xué)進(jìn)展使得在脅迫條件下植物代謝過程的詳細(xì)表征成為可能。一些代謝物（如L-谷氨酸、環(huán)亮氨酸和4-胍丁醇）與軟木斑病病斑呈正相關(guān)（Bernards et al., 2000）。雖然蘋果和梨的果實(shí)代謝組已得到廣泛研究，但針對(duì)梨軟木斑病相關(guān)代謝變化的研究仍然有限。盡管已有大量見解積累，不同類型果袋對(duì)軟木斑病發(fā)展的具體影響機(jī)制仍不清楚，木栓化與軟木斑病之間的關(guān)系也需要進(jìn)一步闡明。鑒于該病的復(fù)雜病因，全面研究其生理原因和預(yù)防策略至關(guān)重要。本研究評(píng)估了五種常用的雙層果袋，以確定哪種果袋最能有效減少‘Akizuki’梨的軟木斑病發(fā)生。通過轉(zhuǎn)錄組和代謝組分析探討了病斑形成和木栓化的分子機(jī)制，旨在為果園管理提供實(shí)踐指導(dǎo)，并為軟木斑病發(fā)病機(jī)制的進(jìn)一步研究提供理論基礎(chǔ)。
