【全球水果轉(zhuǎn)色問題及需求】

近年來，″綠色、天然″概念盛行，人們對(duì)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(jí)食品″概念流行，其中蘋果、草莓、無花果、藍(lán)莓、番石榴、獼猴桃等多種水果被稱為″超級(jí)食品″（″超級(jí)食品″是指多種能提供高能量和營養(yǎng)元素的食品，提供人體所需能量，改善飲食習(xí)慣，此類食品不僅能夠提供豐富的營養(yǎng)，還能以環(huán)保方式種植）。然而，全球水果普遍面臨著轉(zhuǎn)色問題，果實(shí)在轉(zhuǎn)色期出現(xiàn)上色慢、不上色、上色后返青等嚴(yán)重影響水果外觀品質(zhì)，且對(duì)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(jì)算，2019年全球前十大水果中，香蕉、柑桔、蘋果、葡萄、桃子、菠蘿和李子等7種有″轉(zhuǎn)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(jì)當(dāng)前的轉(zhuǎn)色市場(chǎng)容量達(dá)數(shù)十億美元。

【全球水果轉(zhuǎn)色解決方案】

已有研究表明果實(shí)的色澤是葉綠素、類胡蘿卜素、花色素苷等色素高度修飾的結(jié)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色澤，此過程伴隨果實(shí)內(nèi)部細(xì)胞壁代謝，芳香類化合物累積、抗氧化及多酚類物質(zhì)合成、激素含量變化，最終達(dá)到可食用水平，逐漸表現(xiàn)出品種固有的色澤與香味。因此，調(diào)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)著色均勻、品質(zhì)提升的關(guān)鍵。

目前，市場(chǎng)主要的轉(zhuǎn)色產(chǎn)品中，生長調(diào)節(jié)劑類物質(zhì)（乙烯利）使用時(shí)間和劑量要求比較嚴(yán)格，稍有不慎果粒出現(xiàn)趨軟、色暗、易脫落、果品耐儲(chǔ)耐運(yùn)性下降，甚至引起落葉及樹勢(shì)衰退等諸多問題；生物刺激劑類（多肽、酶、活性分子等）價(jià)格偏高，轉(zhuǎn)色效果不一，營養(yǎng)類轉(zhuǎn)色產(chǎn)品多是以氨基酸類水溶肥料或有機(jī)水溶肥料進(jìn)行登記銷售，使用時(shí)間要求嚴(yán)格，且需多次使用，逆境條件下無法保證轉(zhuǎn)色效果。因此，市場(chǎng)迫切需要需要一款綠色、安全、有效轉(zhuǎn)色產(chǎn)品來解決上述問題。

如何調(diào)控轉(zhuǎn)色過程中特征性色素、成熟相關(guān)代謝物和激素有序變化是解決果實(shí)轉(zhuǎn)色、品質(zhì)提升的關(guān)鍵。新型的植物生長調(diào)節(jié)劑-冠菌素（COR）″甜冠″套餐為全球水果轉(zhuǎn)色問題提供解決方案，″甜冠″主效成分冠菌素作為茉莉酸類分子信號(hào)調(diào)控劑，通過誘導(dǎo)植物基因表達(dá)，激活花青素、花色素苷等生物合成通路，提升光合速率、內(nèi)部蛋白質(zhì)、氨基酸、糖類等物質(zhì)的積累，解決了果實(shí)轉(zhuǎn)色、成熟過程的關(guān)鍵問題，促使果實(shí)著色均勻、品質(zhì)提升。

圖. 新型的植物生長調(diào)節(jié)劑-冠菌素（COR）套餐″甜冠″

【新型的植物生長調(diào)節(jié)劑冠菌素】

1.冠菌素的發(fā)現(xiàn)

冠菌素（COR）是一種新研發(fā)的植物生長調(diào)節(jié)劑，存在于天然植物中，對(duì)人畜無毒無害。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(yǎng)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(jù)其對(duì)植物的致病性而翻譯為冠毒素，后人經(jīng)研究發(fā)現(xiàn)冠毒素的生理功能與茉莉酸、脫落酸等類似，于2013年5月3日由成都新朝陽作物科學(xué)股份有限公司牽頭，經(jīng)中國標(biāo)準(zhǔn)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(xiàn)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)問題之一。經(jīng)過多年來的研究和探索，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，無法滿當(dāng)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、能耗大、生產(chǎn)成本高等問題，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(nóng)業(yè)上的應(yīng)用。隨著全球?qū)π滦汀踩⒏咝У男滦娃r(nóng)藥開發(fā)和應(yīng)用的重視，中國率先啟動(dòng)相關(guān)高技術(shù)研究發(fā)展計(jì)劃，在歷經(jīng)長達(dá)20年的科研攻關(guān)，成功利用轉(zhuǎn)座子誘導(dǎo)突變、基因重組等方法構(gòu)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，并在成都新朝陽建立了世界上第一條冠菌素發(fā)酵生產(chǎn)線。之后，冠菌素的產(chǎn)業(yè)化之路快速發(fā)展，膜濃縮、重結(jié)晶等冠菌素提取精制技術(shù)方法營養(yǎng)優(yōu)化，解決了冠菌素發(fā)酵效價(jià)和收率低的問題，目前，發(fā)酵技術(shù)、提取工藝、生產(chǎn)成本等方面達(dá)到冠菌素產(chǎn)業(yè)化生產(chǎn)要求。根據(jù)中國農(nóng)藥信息網(wǎng)顯示，2021年9月，新朝陽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(hào)：PD20211351）和全球首個(gè)0.006%冠菌素可溶液劑登記證（登記證號(hào)：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(jī)理

冠菌素是茉莉酸（JA）的結(jié)構(gòu)模擬物，研究發(fā)現(xiàn)COR通過與JA受體COI1（COR-insensitive 1）結(jié)合，其活性是茉莉酸（JA）的100-10000倍，在不同濃度時(shí)呈現(xiàn)不同的應(yīng)用效果[12]。當(dāng)COR進(jìn)入植物細(xì)胞時(shí)，會(huì)產(chǎn)生兩條信號(hào)分支，一條是激素系統(tǒng)。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(fù)合體，因此COR可以通過受體COI1影響IAA、JA和赤霉素途徑；COR還通過E3連接酶亞基COI1促進(jìn)氣孔重新開放，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(hào)傳導(dǎo)途徑；由于乙烯的前體ACC與COR的前體CMA類似，因此COR能增加植物乙烯的產(chǎn)生，簡言之，COR可以操縱幾乎所有的激素信號(hào)途徑，這也是冠菌素能夠調(diào)節(jié)植物生長發(fā)育和逆境脅迫等眾多生理化過程原因。另一條信號(hào)分支是生理代謝。COR誘導(dǎo)相關(guān)蛋白表達(dá)量上調(diào)，調(diào)節(jié)細(xì)胞膜系統(tǒng)、滲透調(diào)節(jié)、光合作用系統(tǒng)、抗氧化系統(tǒng)，幫助植物抵御逆境傷害。

圖4 COR-冠菌素作用機(jī)制

 【冠菌素轉(zhuǎn)色增糖的應(yīng)用】

已有轉(zhuǎn)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(dǎo)植物基因表達(dá)，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)著色均勻，提升果實(shí)色澤度和甜度。大量田間生測(cè)試驗(yàn)也驗(yàn)證其正確性。

COR對(duì)葡萄（夏黑）果實(shí)品質(zhì)的影響

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

圖 冠菌對(duì)素夏黑葡萄果實(shí)轉(zhuǎn)色品質(zhì)的影響

COR對(duì)蘋果果實(shí)品質(zhì)的影響

實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，在蘋果上使用冠菌素1次，就能能夠顯著提高蘋果的著色率，著色更均勻，著色指數(shù)達(dá)到95%以上，遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于對(duì)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(duì)蘋果果品的影響

 COR對(duì)柑橘果實(shí)品質(zhì)的影響

實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，在柑橘上每隔15天葉面噴施冠菌素2次，柑橘全果著色，果面紅韻靚麗，幾乎無返青現(xiàn)象，而對(duì)照組果實(shí)部分著色，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(duì)柑橘果品的影響

COR對(duì)火龍果果實(shí)品質(zhì)的影響

實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，在火龍果轉(zhuǎn)色期使用冠菌素后，轉(zhuǎn)色火龍果果品鮮艷、鱗片翠綠不老化，品質(zhì)提升顯著。

圖 COR對(duì)火龍果果品的影響

COR對(duì)番茄果實(shí)品質(zhì)的影響

實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，在番茄上使用冠菌素后，提前7-10天完成轉(zhuǎn)色，色澤、口感提升明顯，商品性增強(qiáng)。

圖 COR對(duì)番茄果品的影響

COR對(duì)草莓果實(shí)品質(zhì)的影響

實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，在草莓上使用冠菌素后，提前4-6天完成轉(zhuǎn)色，轉(zhuǎn)色均勻，色澤、口感提升顯著。

圖 COR對(duì)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調(diào)節(jié)物質(zhì)，不僅能夠提升果實(shí)外在品質(zhì)：使果實(shí)著色均勻，提高商品性等，還能提高內(nèi)在品質(zhì)：增加糖含量，平衡糖酸比，提升口感明顯，解決蘋果、葡萄、柑橘等因光照不均勻?qū)е碌摹灞酬幑宓葐栴}。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調(diào)節(jié)物質(zhì)，在提高農(nóng)產(chǎn)品的品質(zhì)的同時(shí)，抑制了植物體內(nèi)非必要活性氧水平的升高，降低了植物果實(shí)變軟、植物細(xì)胞迅速崩解腐壞的風(fēng)險(xiǎn)，延長了果實(shí)的儲(chǔ)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)揮越來越重要的作用。

【冠菌素在果品轉(zhuǎn)色增糖中的市場(chǎng)潛力】

隨著科學(xué)技術(shù)不斷發(fā)展進(jìn)步，減少使用化學(xué)農(nóng)藥，保護(hù)人類生存環(huán)境的呼聲日益高漲，研究開發(fā)利用，發(fā)展綠色、健康的轉(zhuǎn)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(nèi)新型的植物生長調(diào)節(jié)劑，通過調(diào)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)著色不均勻、品質(zhì)降低的問題。在促進(jìn)果實(shí)著色的同時(shí)，還能降酸、增糖，使果品的口感更佳，不會(huì)造成軟果和樹勢(shì)的衰弱，相較于傳統(tǒng)的轉(zhuǎn)色提品產(chǎn)品，冠菌素有效活性成分完全存在和來源于自然生態(tài)系統(tǒng)，用后無殘留，對(duì)非靶標(biāo)生物的影響也比較小，對(duì)環(huán)境和農(nóng)產(chǎn)品安全,更符合全球消費(fèi)者對(duì)安全、環(huán)保投入品的需求，是發(fā)展綠色、健康的轉(zhuǎn)色產(chǎn)品大趨勢(shì)，是果品種植中″著色均勻糖度提升″的最佳選擇，具有寬廣全球應(yīng)用前景。

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