生物技術(shù)COR冠菌素對蘋(píng)果、西紅柿、柑橘、葡萄等水果轉色、 增加糖分作用顯著(zhù)  分享

【全球水果轉色問(wèn)題及需求】

近年來(lái)，″綠色、天然″概念盛行，人們對水果的需求日益增加。在北美、日本以及澳洲和部分歐洲國家″超級食品″概念流行，其中蘋(píng)果、草莓、無(wú)花果、藍莓、番石榴、獼猴桃等多種水果被稱(chēng)為″超級食品″（″超級食品″是指多種能提供高能量和營(yíng)養元素的食品，提供人體所需能量，改善飲食習慣，此類(lèi)食品不僅能夠提供豐富的營(yíng)養，還能以環(huán)保方式種植）。然而，全球水果普遍面臨著(zhù)轉色問(wèn)題，果實(shí)在轉色期出現上色慢、不上色、上色后返青等嚴重影響水果外觀(guān)品質(zhì)，且對鮮食果蔬的市場(chǎng)價(jià)值、加工用途、加工品質(zhì)量影響巨大。按照產(chǎn)量計算，2019年全球前十大水果中，香蕉、柑桔、蘋(píng)果、葡萄、桃子、菠蘿和李子等7種有″轉色增甜″提早上市的需求，占全球水果總產(chǎn)量的90%以上，保守估計當前的轉色市場(chǎng)容量達數十億美元。

【全球水果轉色解決方案】

已有研究表明果實(shí)的色澤是葉綠素、類(lèi)胡蘿卜素、花色素苷等色素高度修飾的結果，由遺傳因素決定,同時(shí)也受外界環(huán)境和栽培措施的影響，其中葉綠素和類(lèi)胡蘿卜素決定底色，而花青苷決定表色，底色和表色搭配可組合成不同的外觀(guān)色澤，此過(guò)程伴隨果實(shí)內部細胞壁代謝，芳香類(lèi)化合物累積、抗氧化及多酚類(lèi)物質(zhì)合成、激素含量變化，最終達到可食用水平，逐漸表現出品種固有的色澤與香味。因此，調控特征性色素合成、成熟相關(guān)代謝物合成、激素含量變化，是果實(shí)著(zhù)色均勻、品質(zhì)提升的關(guān)鍵。

目前，市場(chǎng)主要的轉色產(chǎn)品中，生長(cháng)調節劑類(lèi)物質(zhì)（乙烯利）使用時(shí)間和劑量要求比較嚴格，稍有不慎果粒出現趨軟、色暗、易脫落、果品耐儲耐運性下降，甚至引起落葉及樹(shù)勢衰退等諸多問(wèn)題；生物刺激劑類(lèi)（多肽、酶、活性分子等）價(jià)格偏高，轉色效果不一，營(yíng)養類(lèi)轉色產(chǎn)品多是以氨基酸類(lèi)水溶肥料或有機水溶肥料進(jìn)行登記銷(xiāo)售，使用時(shí)間要求嚴格，且需多次使用，逆境條件下無(wú)法保證轉色效果。因此，市場(chǎng)迫切需要需要一款綠色、安全、有效轉色產(chǎn)品來(lái)解決上述問(wèn)題。

如何調控轉色過(guò)程中特征性色素、成熟相關(guān)代謝物和激素有序變化是解決果實(shí)轉色、品質(zhì)提升的關(guān)鍵。新型的植物生長(cháng)調節劑-冠菌素（COR）″甜冠″套餐為全球水果轉色問(wèn)題提供解決方案，″甜冠″主效成分冠菌素作為茉莉酸類(lèi)分子信號調控劑，通過(guò)誘導植物基因表達，激活花青素、花色素苷等生物合成通路，提升光合速率、內部蛋白質(zhì)、氨基酸、糖類(lèi)等物質(zhì)的積累，解決了果實(shí)轉色、成熟過(guò)程的關(guān)鍵問(wèn)題，促使果實(shí)著(zhù)色均勻、品質(zhì)提升。

圖. 新型的植物生長(cháng)調節劑-冠菌素（COR）套餐″甜冠″

【新型的植物生長(cháng)調節劑冠菌素】

1.冠菌素的發(fā)現

冠菌素（COR）是一種新研發(fā)的植物生長(cháng)調節劑，存在于天然植物中，對人畜無(wú)毒無(wú)害。1977年被Ichihara等從丁香假單胞菌絳紅致病變種（Pseudomonas syringae pv. atropurpurea）的培養液中分離出的，并將其命名為coronatine（COR），它是一種生物致病毒素，高濃度能引起植物發(fā)生黃萎病，植物病理學(xué)家根據其對植物的致病性而翻譯為冠毒素，后人經(jīng)研究發(fā)現冠毒素的生理功能與茉莉酸、脫落酸等類(lèi)似，于2013年5月3日由成都新朝陽(yáng)作物科學(xué)股份有限公司牽頭，經(jīng)中國標準化技術(shù)委員會(huì )審定更名為冠菌素。

2.冠菌素的產(chǎn)業(yè)化之路

自1977年冠菌素被發(fā)現至今，如何高效率獲得冠菌素產(chǎn)品一直都是冠菌素相關(guān)研究的熱點(diǎn)問(wèn)題之一。經(jīng)過(guò)多年來(lái)的研究和探索，已建成冠菌素化學(xué)合成和生物合成兩種合成方式，但這兩條途徑都存在著(zhù)其各自的缺陷，化學(xué)合成冠菌素步驟繁瑣和收率低，微生物發(fā)酵野生菌株的冠菌素生產(chǎn)能力普遍較低，無(wú)法滿(mǎn)當下工業(yè)生產(chǎn)的要求，另外還存在產(chǎn)量低、發(fā)酵周期長(cháng)、能耗大、生產(chǎn)成本高等問(wèn)題，使冠菌素工業(yè)化道路進(jìn)展緩慢，極大的影響了冠菌素在農業(yè)上的應用。隨著(zhù)全球對新型、安全、高效的新型農藥開(kāi)發(fā)和應用的重視，中國率先啟動(dòng)相關(guān)高技術(shù)研究發(fā)展計劃，在歷經(jīng)長(cháng)達20年的科研攻關(guān)，成功利用轉座子誘導突變、基因重組等方法構建了高產(chǎn)冠菌素的基因工程菌，將冠菌素產(chǎn)量提高10倍以上，并在成都新朝陽(yáng)建立了世界上第一條冠菌素發(fā)酵生產(chǎn)線(xiàn)。之后，冠菌素的產(chǎn)業(yè)化之路快速發(fā)展，膜濃縮、重結晶等冠菌素提取精制技術(shù)方法營(yíng)養優(yōu)化，解決了冠菌素發(fā)酵效價(jià)和收率低的問(wèn)題，目前，發(fā)酵技術(shù)、提取工藝、生產(chǎn)成本等方面達到冠菌素產(chǎn)業(yè)化生產(chǎn)要求。根據中國農藥信息網(wǎng)顯示，2021年9月，新朝陽(yáng)公司已正式獲得全球首個(gè)98%冠菌素原藥登記證（登記證號：PD20211351）和全球首個(gè)0.006%冠菌素可溶液劑登記證（登記證號：PD20211370）。

圖 98%冠菌素原藥和0.006%冠菌素可溶液劑登記證

3.冠菌素的核心功能與作用機理

冠菌素是茉莉酸（JA）的結構模擬物，研究發(fā)現COR通過(guò)與JA受體COI1（COR-insensitive 1）結合，其活性是茉莉酸（JA）的100-10000倍，在不同濃度時(shí)呈現不同的應用效果[12]。當COR進(jìn)入植物細胞時(shí)，會(huì )產(chǎn)生兩條信號分支，一條是激素系統。COR和JA有共同的受體COI1，IAA、JA和赤霉素的受體是由ASK、CUL和RBX組成的SCF復合體，因此COR可以通過(guò)受體COI1影響IAA、JA和赤霉素途徑；COR還通過(guò)E3連接酶亞基COI1促進(jìn)氣孔重新開(kāi)放，氣孔關(guān)閉的途徑又涉及觸發(fā)水楊酸（SA）和脫落酸（ABA）信號傳導途徑；由于乙烯的前體ACC與COR的前體CMA類(lèi)似，因此COR能增加植物乙烯的產(chǎn)生，簡(jiǎn)言之，COR可以操縱幾乎所有的激素信號途徑，這也是冠菌素能夠調節植物生長(cháng)發(fā)育和逆境脅迫等眾多生理化過(guò)程原因。另一條信號分支是生理代謝。COR誘導相關(guān)蛋白表達量上調，調節細胞膜系統、滲透調節、光合作用系統、抗氧化系統，幫助植物抵御逆境傷害。

圖4 COR-冠菌素作用機制

 【冠菌素轉色增糖的應用】

已有轉錄組及代謝組研究表明，中等濃度的冠菌素COR（1-10 μM）能可以直接或間接的刺激乙烯合成誘導植物基因表達，促進(jìn)花青素、花色素苷等生物合成通路的激活以及果皮和果肉中高水平的花青素積聚，促使果實(shí)著(zhù)色均勻，提升果實(shí)色澤度和甜度。大量田間生測試驗也驗證其正確性。

COR對葡萄（夏黑）果實(shí)品質(zhì)的影響

實(shí)驗結果表明，在葡萄轉色期施用1次冠菌素，可加快轉色進(jìn)程，提前5-7天完成轉色，提高60%糖含量，降低22.8%酸度，提升品質(zhì)。

圖 冠菌對素夏黑葡萄果實(shí)轉色品質(zhì)的影響

COR對蘋(píng)果果實(shí)品質(zhì)的影響

實(shí)驗結果表明，在蘋(píng)果上使用冠菌素1次，就能能夠顯著(zhù)提高蘋(píng)果的著(zhù)色率，著(zhù)色更均勻，著(zhù)色指數達到95%以上，遠遠高于對照組，果實(shí)品質(zhì)也得到了較大提升，其中，果實(shí)可溶性糖含量增加30%以上。

圖 COR對蘋(píng)果果品的影響

 COR對柑橘果實(shí)品質(zhì)的影響

實(shí)驗結果表明，在柑橘上每隔15天葉面噴施冠菌素2次，柑橘全果著(zhù)色，果面紅韻靚麗，幾乎無(wú)返青現象，而對照組果實(shí)部分著(zhù)色，顏色暗沉，采摘期冠菌素組果實(shí)口感也得到了較大提升，其中可溶性固體物含量平均增加20%左右。

圖 COR對柑橘果品的影響

COR對火龍果果實(shí)品質(zhì)的影響

實(shí)驗結果表明，在火龍果轉色期使用冠菌素后，轉色火龍果果品鮮艷、鱗片翠綠不老化，品質(zhì)提升顯著(zhù)。

圖 COR對火龍果果品的影響

COR對番茄果實(shí)品質(zhì)的影響

實(shí)驗結果表明，在番茄上使用冠菌素后，提前7-10天完成轉色，色澤、口感提升明顯，商品性增強。

圖 COR對番茄果品的影響

COR對草莓果實(shí)品質(zhì)的影響

實(shí)驗結果表明，在草莓上使用冠菌素后，提前4-6天完成轉色，轉色均勻，色澤、口感提升顯著(zhù)。

圖 COR對草莓果品的影響

綜上，冠菌素作為一種環(huán)境友好型的生物源植物生長(cháng)調節物質(zhì)，不僅能夠提升果實(shí)外在品質(zhì)：使果實(shí)著(zhù)色均勻，提高商品性等，還能提高內在品質(zhì)：增加糖含量，平衡糖酸比，提升口感明顯，解決蘋(píng)果、葡萄、柑橘等因光照不均勻導致的″背陰果″等問(wèn)題。另外，冠菌素作為一種高生理活性的環(huán)境友好型的新植物生長(cháng)調節物質(zhì)，在提高農產(chǎn)品的品質(zhì)的同時(shí)，抑制了植物體內非必要活性氧水平的升高，降低了植物果實(shí)變軟、植物細胞迅速崩解腐壞的風(fēng)險，延長(cháng)了果實(shí)的儲存期和貨架期。這將在果實(shí)健康、快速的增甜靚色方案中發(fā)揮越來(lái)越重要的作用。

【冠菌素在果品轉色增糖中的市場(chǎng)潛力】

隨著(zhù)科學(xué)技術(shù)不斷發(fā)展進(jìn)步，減少使用化學(xué)農藥，保護人類(lèi)生存環(huán)境的呼聲日益高漲，研究開(kāi)發(fā)利用，發(fā)展綠色、健康的轉色產(chǎn)品成為全球科學(xué)工作者的重要研究課題之一。冠菌素作為一款全球范圍內新型的植物生長(cháng)調節劑，通過(guò)調控特征性色素合成、成熟相關(guān)代謝物合成、激素含量變化，從根本上解決了果實(shí)著(zhù)色不均勻、品質(zhì)降低的問(wèn)題。在促進(jìn)果實(shí)著(zhù)色的同時(shí)，還能降酸、增糖，使果品的口感更佳，不會(huì )造成軟果和樹(shù)勢的衰弱，相較于傳統的轉色提品產(chǎn)品，冠菌素有效活性成分完全存在和來(lái)源于自然生態(tài)系統，用后無(wú)殘留，對非靶標生物的影響也比較小，對環(huán)境和農產(chǎn)品安全,更符合全球消費者對安全、環(huán)保投入品的需求，是發(fā)展綠色、健康的轉色產(chǎn)品大趨勢，是果品種植中″著(zhù)色均勻糖度提升″的最佳選擇，具有寬廣全球應用前景。

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