酸腐病是柑橘采后最难防治的病害之一,近年来在各柑橘产区呈爆发趋势,造成巨大经济损失。目前,可有效控制酸腐病害的杀菌剂较少,因此,开发柑橘酸腐病的防腐保鲜剂尤为重要。戊二醛和反式-2-己烯醛是我国食品工业允许使用的添加剂,具有较强抑菌活性,但对柑橘致病菌作用的报道较少。本文拟研究戊二醛和反式-2-己烯醛对柑橘酸腐病菌的作用效果和作用机理;测定了与其结构类似的脂肪族化合物对酸腐病菌的抑菌性能,并关联量子化学参数,建立数学模型,以期推动新结构抗菌药物的研制以及对柑橘酸腐病的防控提供理论参考。本文主要结果如下:(1)戊二醛对柑橘酸腐病菌的抑制作用离体条件下,戊二醛对柑橘酸腐病菌有较好抑制效果,最小抑菌浓度(MIC)和最小杀菌浓度(MFC)均为1.00μL/mL;活体实验发现,1×和5×MFC戊二醛处理可有效降低采后柑橘酸腐病发病率,控制侵染范围。当对照组柑橘果实酸腐病发病率为100%时,1×和5×MFC戊二醛处理组果实发病率分别仅为40%和20%,显著低于对照组(P<0.05)。扫描电镜(SEM)结果显示,戊二醛处理后,酸腐病菌菌丝体的表面形态受到严重破坏。Calcofluor White Stain(CFW)和碘化丙啶(PI)染色结果表明戊二醛处理未损伤酸腐病菌细胞壁,但可破坏细胞膜完整性。通过测定活性氧(ROS)含量发现,戊二醛处理显著增加酸腐病菌ROS含量,120 min时,1/2 MIC和MIC处理组含量分别是对照组样品的5.87和5.06倍。此外,1/2 MIC与MIC戊二醛处理组脂氧合酶(LOX)活性在30 min分别为对照组的15.83和11.53倍;总丙二醛(MDA)含量在整个实验阶段普遍高于对照组。上述结果表明戊二醛可诱导酸腐病菌ROS累积,产生细胞膜损伤和膜脂过氧化现象。(2)反式-2-己烯醛对柑橘酸腐病菌的抑制作用离体条件下,反式-2-己烯醛对酸腐病菌有很强抑制作用,其MIC和MFC值分别为0.50和1.00μL/mL。活体实验表明,1×和10×MFC反式-2-己烯醛处理可降低柑橘果实酸腐病发病率,减缓发病程度。当果蜡对照组柑橘果实发病率达到100%时,1×和10×MFC反式-2-己烯醛处理组果实发病率分别为85%和33%,显著低于对照组(P<0.05)。SEM结果表明,反式-2-己烯醛处理组菌丝体形态出现凹陷和不规则扭曲等变化;CFW染色实验观察发现,反式-2-己烯醛处理后,菌丝体蓝色荧光均匀减弱,表明酸腐病菌细胞壁完整性被破坏。PI染色和ROS含量结果表明,反式-2-己烯醛未损伤菌丝体细胞膜且未诱导ROS累积。综上所述,反式-2-己烯醛对酸腐病菌作用靶标可能为细胞壁。(3)戊二醛和反式-2-己烯醛及其结构类似物的构效分析抑菌结果显示:戊二醛和反式-2-己烯醛结构类似物对柑橘酸腐病菌有不同程度抑菌性,其中α,β-不饱和烯烃醛抑菌性普遍较强。通过Gaussian09软件密度泛函分析法计算以上22种化合物的键长和前线轨道能量。键长结果显示,醛类化合物的羰基和α,β-不饱和烯烃醛的碳碳双键键长较短,有助于增强物质生物学活性。前线轨道能量图显示:羟基、羧基、醛基和α,β-碳碳双键均是活性基团。进一步计算能量极差发现,含有醛基和α,β-碳碳双键化合物的能极差较小,电子易跃迁,其抑菌活性越强。构效分析结果表明,醛基,羧基,羟基以及α,β-不饱和碳碳双键均是有效抑菌活性基团,其中醛基和α,β-不饱和碳碳双键对抑菌性能贡献最大。进一步建立了能极差与抑菌性能的回归方程,R~2>0.99,回归性显著;通过构效分析设计了3种新结构脂肪族化合物,并应用回归方程预测对酸腐病菌MIC值均不高于0.50μL/mL。综上所述,本文研究表明戊二醛和反式-2-己烯醛对柑橘酸腐病菌有较好抑制效果,并初步探讨其作用靶标分别为细胞膜和细胞壁。戊二醛和反式-2-己烯醛及其结构类似物构效分析表明醛基和α,β-不饱和碳碳双键对抑菌性能贡献最大,且能极差与化合物抑菌性能显著相关。该研究将为柑橘采后酸腐病的防治和新型杀菌剂的研制提供一定理论参考。