朱彦飞|刘欢|肖云熙|熊志强|沈玲|唐家军|朱志峰|钟琳琳|徐然伟|孙全|朱峰|程云江
华中农业大学园艺作物种质创新与利用国家重点实验室，中国武汉430070
摘要
为了解决工业采后处理中由于水pH值差异导致的保存效果不稳定问题，本研究系统比较了盐酸、柠檬酸、磷酸和磷酸盐缓冲液（PBS）的采后处理效果，筛选出PBS作为最佳的pH调节剂，并探讨了其对采后品质维持的作用及其机制。结果表明，PBS处理显著减少了果实的重量损失，保持了柑橘类水果在6–7 N时的硬度，抑制了可溶性果胶的积累，并在储存过程中促进了木质素的合成，同时降低了Penicillium italicum的发生率。具体而言，代谢组学分析显示PBS处理显著诱导了苯丙氨酸等初级代谢物的积累以及462种次级代谢物的产生，激活了苯丙素代谢等代谢途径。转录组数据进一步证实了这些结果，表明PBS上调了苯丙素途径中关键基因（如PAL、4CL和CCR）的表达，并下调了与细胞壁降解相关的基因表达。此外，果实品质、代谢物强度和基因表达之间的相关性分析表明，果实品质的维持与苯丙素途径的激活和木质素的积累密切相关。总之，PBS通过激活苯丙素代谢途径增强了细胞壁结构，提高了果实的抗性，为柑橘类水果的绿色保存提供了一种安全有效的方法和理论基础。
引言
柑橘是全球最受欢迎的水果作物之一，在150多个国家和地区都有种植。2024年全球柑橘类水果的总产量超过了2.13亿吨（
http://www.fao.org/faostat/en/?#data/QC）。由于其独特的风味、高水分含量和高营养价值，柑橘类水果具有显著的经济价值（Liu等人，2022a）。然而，柑橘在储存过程中容易受到真菌病害的影响，果实会变软并重量减轻，从而降低其商业价值（Li等人，2026；Lin等人，2025）。在柑橘采后处理中，通常使用外源化学物质来控制腐烂（Montesinos-Herrero等人，2011；Zhang等人，2023）。然而，先前的研究表明处理液的pH值显著影响消毒剂的活性。例如，广泛用于柑橘生产的防腐剂prochloraz在水溶液中的稳定性在pH 7时最高（Sengupta等人，2009）。同样，常用的广谱消毒剂次氯酸钠在pH值低于7.5时表现出最大的活性（Feliziani等人，2016；Smilanick等人，2002）。目前，柑橘采后处理的最佳pH范围一般认为是在6.5到7之间。在这个范围内，经过处理的柑橘在储存过程中的重量损失减少，硬度增加（Lin等人，2024）。然而，在中国不同的生产区域，采后处理用水的pH值存在显著差异（Qiao等人，2016）。这种变异性直接影响标准化采后处理的稳定性和效果，导致需要使用更多的防腐剂来确保效果，这可能会浪费消毒剂并对环境和健康造成威胁（Hu等人，2024）。因此，迫切需要开发一种简单有效的方法来稳定采后处理用水的pH值。磷酸盐缓冲液（PBS）是最常用的酸基缓冲溶液，可以维持pH稳定性，并且通常被认为是安全的（GRAS），符合健康、绿色和安全的要求（Gaynor和Gaynor，2017；Hassan等人，2024）。然而，目前尚未有关于PBS在采后处理中应用的研究。
先前的研究表明，植物进化出了一种复杂的机制，结合了物理和化学防御机制。苯丙素途径与细胞壁的协同作用构成了抗病性的核心（Desmedt等人，2021；Weng等人，2021；Yadav和Chattopadhyay，2023）。这一过程始于在关键限速酶苯丙氨酸氨裂解酶（PAL）的催化下从苯丙氨酸生成trans-肉桂酸。随后，肉桂酸-4-羟化酶（C4H）进行环羟基化，形成p-香豆酸，这是一种核心中间体（Knosp等人，2024）。然后，4-香豆酰-CoA连接酶（4CL）将其激活为CoA硫酯，作为下游分支的通用底物（Xu等人，2011）。在木质素特异性合成分支中，4CL提供的香豆酰-CoA经过一系列关键酶的连续催化——如咖啡酰-CoA O-甲基转移酶（CCoAOMT）、肉桂酰-CoA还原酶（CCR）和香叶醇脱氢酶（CAD）——最终将苯丙素骨架转化为三种木质素单体（G/S/H类型）（Balk等人，2023）。
当病原体入侵时，这一精细调节的网络会迅速被激活，上游基因如PAL和C4H首先上调以确保代谢流动；同时，木质素特异性基因如CCR和CAD被特异性诱导以驱动木质素单体的合成（Ma，2024；Rogers和Campbell，2004；Thévenin等人，2011）。这些新合成的木质素单体迅速运输到细胞壁，在过氧化物酶的作用下聚合形成致密的木质化屏障，有效提高了细胞壁的机械强度和抗渗透性（Balk等人，2023）。
在本研究中，通过比较几种不同阴离子基采后处理的效果，选择了PBS作为最佳的pH调节剂。基于生理品质的变化，评估了PBS对柑橘果实储存的保存效果。此外，还通过初级代谢物、次级代谢物和转录组水平的动态差异，探讨了PBS改善果实品质和抗性的潜在机制。
植物材料与处理方法
本研究使用了两种主要的栽培柑橘品种：脐橙和沙糖橙。沙糖橙在中国湖北省宜昌市收获，‘Fengjie 72–1’脐橙在中国重庆市奉节县收获。所有柑橘果实均达到商业成熟期，大小和颜色均匀，且无机械损伤、病害和虫害。
总共150公斤的柑橘果实被随机分为五组。每组分别浸入
不同pH调节剂的采后处理效果
果实的相对含水量反映了其新鲜度，并决定了其商业价值。在我们的初步研究中，我们用盐酸（HCl）、柠檬酸（CA）、磷酸（PA）和pH值为6.5的磷酸盐缓冲液（PBS）处理Fengjie 72–1脐橙，以自来水作为对照组（CK），并测量了储存期间果皮和果肉的相对含水量。结果表明，用HCl或PBS处理的果实表现出显著的
PBS处理保持了储存品质并提高了抗性
柑橘类水果在全球广泛种植，由于生产区域的地理跨度较大，不同地区的水质（如pH值）存在显著差异（Saalidong等人，2022），这可能显著影响采后防腐剂的效果（Sengupta等人，2009）。作为世界上最大的柑橘生产国，中国的主要生产区域的pH值范围很广（6.5–9.0）（Qiao等人，2016）。正如先前的研究和实践经验所示
结论
本研究显示PBS是最佳的pH调节剂，在保持采后品质方面表现良好。详细分析表明，PBS处理可以显著延缓果实硬度的下降，并降低P. italicum的发生率。这种效果不仅源于通过诱导苯丙氨酸的积累和苯丙素途径中关键基因的表达来促进木质素及其他相关次级代谢物的积累
CRediT作者贡献声明
朱志峰：方法学、研究。唐家军：方法学、研究。沈玲：方法学、研究。熊志强：方法学、研究、数据管理。肖云熙：方法学、研究、数据管理。刘欢：可视化、验证、方法学、研究、数据管理。钟琳琳：数据管理、方法学。朱彦飞：撰写——原始草稿、可视化、验证、方法学、研究、正式分析、数据管理，
利益冲突声明
作者声明他们没有已知的可能会影响本文报告工作的财务利益或个人关系。
致谢
本工作得到了中国国家重点研发计划（2023YFD2300605）、国家自然科学基金（32573102）、国家自然科学基金重点国际（区域）联合研究计划（32320103005）、湖北洪山实验室基金会（编号2021hszd009）、中国农业部和农业农村部的中国农业研究系统、中央高校基本科研业务费（项目编号2662023PY011）以及湖北洪山实验室基金会（2023hsqd006）的支持。
