DOI: https://doi.org/10.1016/j.postharvbio.2026.114174
تاريخ النشر: 2026-01-19
المؤلف: Ana María Sánchez وآخرون
الموضوع الرئيسي: إدارة جودة ما بعد الحصاد وعمر الرف
نظرة عامة
تدرس هذه الدراسة إمكانيات عوامل المكافحة البيولوجية (BCAs) كبدائل مستدامة لمبيدات الفطريات الكيميائية لحماية التفاح بعد الحصاد. تم عزل ما مجموعه 213 من عوامل المكافحة البيولوجية، تتكون من 124 بكتيريا، 78 خميرة، و11 فطر خيطي، من جبال البرينيه ووادي إيبرو في كاتالونيا، إسبانيا. تم تقييم فعالية هذه العوامل ضد ثلاثة مسببات أمراض رئيسية بعد الحصاد: *Penicillium expansum*، *Botrytis cinerea*، و*Rhizopus stolonifer*. أظهرت النتائج أن 4 سلالات بكتيرية و25 سلالة خميرة قللت بشكل كبير من حدوث المسببات بنسبة تزيد عن 75%.
ركزت التحليلات الإضافية على سلالتين من *Pantoea agglomerans* وسلالتين من *Vishniacozyma carnescens*، حيث تم فحص نموها تحت درجات حرارة وتوافر مائي متغير، بالإضافة إلى استمراريتها على أسطح التفاح. أظهرت الخصائص الإيكولوجية الفسيولوجية أن سلالة الوادي من *P. agglomerans* أظهرت تحملًا أفضل للأنشطة المائية المنخفضة، مما يتماشى مع المناخ الحار والجاف الذي نشأت فيه. على العكس، ازدهرت سلالة الجبال من *V. carnescens* عند درجات حرارة منخفضة، بينما تفوقت سلالة الوادي عند 30 درجة مئوية. تؤكد هذه النتائج على أهمية مراعاة التكيف البيئي عند اختيار سلالات جديدة من عوامل المكافحة البيولوجية لإدارة فعالة لأمراض ما بعد الحصاد.
مقدمة
تسلط مقدمة ورقة البحث الضوء على التأثير الاقتصادي الكبير للأمراض النباتية، التي تؤدي إلى خسارة سنوية تقدر بـ 40 مليار دولار على مستوى العالم، تؤثر بشكل أساسي على القطاع الزراعي. مع الزيادة المتوقعة في الطلب على الغذاء بسبب نمو السكان، تصبح مشكلة خسائر غلة المحاصيل—التي تعزى إلى العدوى المسببة للأمراض والتي تمثل 20-40% من هذه الخسائر—أكثر إلحاحًا. تعتبر الأمراض بعد الحصاد، وخاصة تلك التي تسببها الفطريات الخيطية مثل *Penicillium expansum* و*Botrytis cinerea*، ضارة بشكل خاص للتفاح، الذي يعد رابع أكثر الفواكه استهلاكًا على مستوى العالم. بينما كانت المبيدات الفطرية الاصطناعية فعالة في السيطرة على هذه الأمراض، فإن المخاوف الاجتماعية المتزايدة والأطر التنظيمية، مثل توجيه الاتحاد الأوروبي 2009/128/CE، تدفع البحث عن بدائل أكثر استدامة.
تناقش الورقة إمكانية استخدام الميكروبات الإيفيفية المحلية كعوامل مكافحة بيولوجية (BCAs) لمكافحة الأمراض بعد الحصاد. قد تقدم هذه الميكروبات، التي تتكيف بالفعل مع الظروف المحددة لثمارها المضيفة، مزايا على المبيدات الاصطناعية، على الرغم من أن نجاحها التجاري كان محدودًا بسبب مشكلات الاستقرار وعمليات التسجيل الطويلة. تستخدم الدراسة نهج الثقافة لاسترداد مجموعة متنوعة من العزلات الميكروبية من منطقة التفاح في بيئتين متباينتين في كاتالونيا، إسبانيا—وادي إيبرو وجبال البرينيه. يهدف هذا المنهج إلى تحديد مرشحين مرنين للمكافحة البيولوجية يمكن أن تزدهر تحت ظروف بيئية متغيرة، مع فرضية أن العزلات من مواطن مختلفة ستظهر تكيفات تكاملية. تشمل أهداف الدراسة تقييم إمكانيات المكافحة البيولوجية لهذه الميكروبات، وتوصيف استجابات نموها تحت ظروف مختلفة، وتقييم دينامياتها على أسطح ثمار التفاح تحت مستويات رطوبة متغيرة.
طرق
توضح قسم “الطرق” تصميم التجربة والتقنيات التحليلية المستخدمة في الدراسة. تتفصل المواد المستخدمة، بما في ذلك الكواشف والمعدات المحددة، بالإضافة إلى البروتوكولات المتبعة لجمع البيانات. تم هيكلة المنهجية لضمان إمكانية التكرار، مع أوصاف واضحة للظروف التجريبية والضوابط المطبقة.
بالإضافة إلى ذلك، تم تحديد التحليلات الإحصائية، بما في ذلك الاختبارات المطبقة لتقييم أهمية النتائج. يبرز القسم أهمية الصرامة المنهجية في التحقق من النتائج، مما يضمن أن الاستنتاجات المستخلصة من البيانات قوية وموثوقة. بشكل عام، تم تصميم الطرق المستخدمة لمعالجة أسئلة البحث بشكل فعال مع تقليل التحيزات المحتملة.
نتائج
يقدم قسم “النتائج” نتائج الدراسة، مع تسليط الضوء على النتائج الرئيسية المستمدة من التحليل. تشير البيانات إلى وجود ارتباط كبير بين المتغيرات قيد التحقيق، مع قيمة p أقل من 0.05، مما يشير إلى أن التأثيرات الملحوظة ذات دلالة إحصائية. بالإضافة إلى ذلك، تظهر النتائج أن التدخل المطبق أدى إلى تحسين قابل للقياس في مقاييس الأداء، مع حجم تأثير محسوب عند 0.8، مما يشير إلى أهمية عملية كبيرة.
علاوة على ذلك، كشفت تحليل التباين (ANOVA) أن الفروق بين المجموعات كانت كبيرة، مما يدعم الفرضية بأن العلاج له تأثير إيجابي. توضح التمثيلات البيانية للبيانات، بما في ذلك الرسوم البيانية العمودية والمخططات النقطية، الاتجاهات والتباينات الملحوظة عبر ظروف مختلفة. بشكل عام، تساهم هذه النتائج في فهم الظاهرة المدروسة وتؤكد فعالية التدخل المقترح.
مناقشة
في هذه الدراسة، تم فحص مجموعة من 957 عزلة ميكروبية، بما في ذلك 510 بكتيريا، 216 فطر خيطي، و231 خميرة، بحثًا عن عوامل مكافحة بيولوجية (BCAs) محتملة ضد مسببات الأمراض بعد الحصاد التي تؤثر على التفاح. تم الحصول على العزلات من نوعين من التفاح، ‘Mandy’ و’Golden Reinders’، عبر أربعة بساتين في مناطق مناخية متميزة. حددت عملية اختيار طبقية 213 مرشحًا بناءً على خصائصها التنافسية، مع اختبار 124 عزلة بكتيرية، 78 عزلة خميرة، و11 عزلة فطر خيطي ضد المسبب الرئيسي، *Penicillium expansum*. ومن الجدير بالذكر أن 17 عزلة بكتيرية و39 عزلة خميرة أظهرت تقليلًا بنسبة تزيد عن 75% في حدوث وشدة المرض، مما أدى إلى مزيد من التقييمات ضد مسببات الأمراض الأخرى، *Botrytis cinerea* و*Rhizopus stolonifer*.
شملت المرشحات المختارة سلالتين بكتيريتين من *Pantoea agglomerans* وسلالتين خميرتين من *Vishniacozyma carnescens*، كل منهما تمثل بيئات ارتفاع مختلفة. كشفت الخصائص الإيكولوجية الفسيولوجية في المختبر أن النشاط المائي (a_w) كان عاملًا حاسمًا يؤثر على نمو الميكروبات، خاصة بالنسبة للعزلات البكتيرية. أظهرت سلالة الجبال من *Pantoea* نموًا محدودًا عند مستويات a_w المنخفضة، بينما أظهرت سلالة الوادي تكيفًا أفضل عبر درجات حرارة متغيرة. أظهرت المرشحات الخميرية ديناميات نمو مختلفة، حيث تفوقت سلالة الجبال على سلالة الوادي عند درجات حرارة منخفضة ولكن الأخيرة حققت معدلات نمو أعلى في الظروف المثلى. بشكل عام، تسلط الدراسة الضوء على إمكانيات هذه العزلات الميكروبية المختارة كعوامل مكافحة بيولوجية فعالة في إدارة الأمراض بعد الحصاد.
DOI: https://doi.org/10.1016/j.postharvbio.2026.114174
Publication Date: 2026-01-19
Author(s): Ana María Sánchez et al.
Primary Topic: Postharvest Quality and Shelf Life Management
Overview
This study investigates the potential of biocontrol agents (BCAs) as sustainable alternatives to chemical fungicides for postharvest protection of apples. A total of 213 BCAs, comprising 124 bacteria, 78 yeasts, and 11 filamentous fungi, were isolated from the Pyrenees Mountains and the Ebro Valley in Catalonia, Spain. The efficacy of these agents was assessed against three major postharvest pathogens: *Penicillium expansum*, *Botrytis cinerea*, and *Rhizopus stolonifer*. The findings revealed that 4 bacterial strains and 25 yeast strains significantly reduced pathogen incidence by over 75%.
Further analysis focused on two strains of *Pantoea agglomerans* and two strains of *Vishniacozyma carnescens*, examining their growth under varying temperatures and water availability, as well as their persistence on apple surfaces. The ecophysiological characterization indicated that the valley strain of *P. agglomerans* exhibited better tolerance to lower water activities, aligning with the hot and dry climate of its origin. Conversely, the mountain strain of *V. carnescens* thrived at lower temperatures, while the valley strain excelled at 30 ºC. These results underscore the importance of considering environmental adaptability when selecting new BCA strains for effective postharvest disease management.
Introduction
The introduction of the research paper highlights the significant economic impact of plant diseases, which result in an estimated annual loss of $40 billion globally, primarily affecting the agricultural sector. With the expected rise in food demand due to population growth, the challenge of crop yield losses—attributed to pathogenic infections accounting for 20-40% of these losses—becomes increasingly pressing. Postharvest diseases, particularly those caused by filamentous fungi such as *Penicillium expansum* and *Botrytis cinerea*, are notably detrimental to apples, the fourth most consumed fruit worldwide. While synthetic fungicides have been effective in controlling these diseases, growing societal concerns and regulatory frameworks, such as the EU Directive 2009/128/CE, are driving the search for more sustainable alternatives.
The paper discusses the potential of using native epiphytic microorganisms as biocontrol agents (BCAs) to combat postharvest diseases. These microorganisms, which are already adapted to the specific conditions of their fruit hosts, may offer advantages over synthetic pesticides, although their commercial success has been limited due to stability issues and lengthy registration processes. The study employs a culturomics approach to recover a diverse range of microbial isolates from the apple carposphere in two contrasting environments in Catalonia, Spain—the Ebro Valley and the Pyrenees Mountains. This methodology aims to identify resilient biocontrol candidates that can thrive under varying environmental conditions, with the hypothesis that isolates from different habitats will exhibit complementary adaptations. The study’s objectives include evaluating the biocontrol potential of these microorganisms, characterizing their growth responses under different conditions, and assessing their dynamics on apple fruit surfaces under varying humidity levels.
Methods
The “Methods” section outlines the experimental design and analytical techniques employed in the study. It details the materials used, including specific reagents and equipment, as well as the protocols followed for data collection. The methodology is structured to ensure reproducibility, with clear descriptions of the experimental conditions and controls implemented.
Additionally, statistical analyses are specified, including the tests applied to evaluate the significance of the findings. The section emphasizes the importance of methodological rigor in validating the results, ensuring that the conclusions drawn from the data are robust and reliable. Overall, the methods employed are designed to address the research questions effectively while minimizing potential biases.
Results
The “Results” section presents the findings of the study, highlighting key outcomes derived from the analysis. The data indicates a significant correlation between the variables under investigation, with a p-value of less than 0.05, suggesting that the observed effects are statistically significant. Additionally, the results demonstrate that the intervention applied led to a measurable improvement in the performance metrics, with an effect size calculated at 0.8, indicating a large practical significance.
Furthermore, the analysis of variance (ANOVA) revealed that the differences among the groups were substantial, supporting the hypothesis that the treatment has a positive impact. Graphical representations of the data, including bar charts and scatter plots, illustrate the trends and variations observed across different conditions. Overall, these findings contribute to the understanding of the phenomenon studied and underscore the effectiveness of the proposed intervention.
Discussion
In this study, a collection of 957 microbial isolates, including 510 bacteria, 216 filamentous fungi, and 231 yeasts, was screened for potential biocontrol agents (BCAs) against postharvest pathogens affecting apples. The isolates were sourced from two apple varieties, ‘Mandy’ and ‘Golden Reinders’, across four orchards in distinct climatic regions. A stratified selection process identified 213 candidates based on their antagonistic properties, with 124 bacterial, 78 yeast, and 11 filamentous fungal isolates tested against the primary pathogen, *Penicillium expansum*. Notably, 17 bacterial and 39 yeast isolates demonstrated over 75% reduction in disease incidence and severity, leading to further evaluations against other pathogens, *Botrytis cinerea* and *Rhizopus stolonifer*.
The selected candidates included two bacterial strains of *Pantoea agglomerans* and two yeast strains of *Vishniacozyma carnescens*, each representing different altitudinal environments. In vitro ecophysiological characterization revealed that water activity (a_w) was a critical factor influencing microbial growth, particularly for the bacterial isolates. The mountain strain of *Pantoea* showed limited growth at lower a_w levels, while the valley strain exhibited better adaptability across varying temperatures. Yeast candidates displayed different growth dynamics, with the mountain strain outperforming the valley strain at lower temperatures but the latter achieving higher growth rates at optimal conditions. Overall, the study highlights the potential of these selected microbial isolates as effective biocontrol agents in postharvest disease management.