草酸處理對冷敏型果實采后冷害的緩解效應(yīng)及其機制研究.pdf

1、芒果、番茄屬于冷敏型果實，在低溫貯藏下易發(fā)生冷害，極大影響果實的貯藏期和品質(zhì)。如何緩解低溫貯藏下的冷害發(fā)生已成為冷敏型果實采后保鮮和品質(zhì)調(diào)控亟待解決的關(guān)鍵問題。草酸是一種廣泛存在于生物體的有機酸，草酸處理具有延緩果實采后成熟衰老進程，誘導(dǎo)提高果實的抗病性，降低果實褐變和冷害發(fā)生等效應(yīng)。因此，草酸在采后果實貯藏保鮮中的應(yīng)用研究已逐漸受到重視。
　　為探討草酸處理對冷敏型果實采后抗冷性的誘導(dǎo)作用及緩解冷害的機理，本文以芒果和番茄為材料

2、，研究草酸處理對果實在低溫脅迫下貯藏的冷害發(fā)生、品質(zhì)變化、抗氧化代謝、脯氨酸代謝、能量代謝、差異表達基因等的影響。主要研究結(jié)果如下:
　　1、低溫脅迫下，芒果和番茄果實的冷害指數(shù)(CI)隨貯藏時間的延長逐漸增加，貯藏末期草酸處理芒果和番茄的冷害指數(shù)分別比對照降低了25.32％和19.42％，這說明草酸處理能有效緩解果實采后的冷害。草酸處理顯著抑制了芒果和番茄果實的呼吸速率和乙烯釋放速率，延緩可滴定酸(TA)含量的下降;延緩芒果可溶

3、性固形物(SSC)的上升，而對番茄SSC沒有顯著影響。另外，草酸處理延緩了芒果硬度的下降，但促進番茄后熟軟化過程中硬度的下降。草酸處理延緩了采后果實成熟衰老進程，有助于維持低溫貯藏下冷敏型果實的品質(zhì)。
　　2、低溫脅迫下，草酸處理顯著提高芒果和番茄果實的超氧化物歧化酶(SOD)、過氧化物酶(POD)、抗壞血酸過氧化物酶(APX)、谷胱甘肽還原酶(GR)、單脫氫抗壞血酸還原酶(MDHAR)、脫氫抗壞血酸還原酶(DHAR)酶活性，以及

4、抗壞血酸(AsA)含量，從而顯著提高芒果和番茄體內(nèi)活性氧清除能力，維持較低的過氧化氫(H2O2)含量和超氧陰離子(O2·-)生成速率，進而降低活性氧對細胞膜的損傷，提高細胞膜完整性，最終緩解果實在低溫脅迫下的冷害發(fā)生。
　　3、芒果中游離脯氨酸(Pro)含量在低溫貯藏過程中呈逐漸下降趨勢，但草酸處理顯著提高了芒果Pro積累，提高吡咯啉-5-羧酸合成酶(P5CS)酶活性、抑制脯氨酸脫氫酶(PrDH)酶活性;番茄Pro含量在低溫貯藏階

5、段逐漸下降，常溫后熟階段逐漸上升后下降，草酸處理顯著提高了番茄Pro積累，提高P5CS和鳥氨酸轉(zhuǎn)氨酶(OAT)酶活性、抑制PrDH酶活性。說明草酸處理對芒果和番茄的Pro代謝均有調(diào)控作用，而且Pro積累與提高P5CS、OAT酶活性、降低PrDH酶活性相關(guān)。同時，對番茄果實的P5CS、OAT、PrDH基因表達研究表明，貯藏過程中番茄P5CS、OAT、PrDH表達上升，而且草酸處理顯著提高了番茄中P5CS、OAT基因表達，對PrDH基因表達

6、沒有顯著影響。表明草酸處理通過調(diào)控番茄Pro生物合成的谷氨酸途徑和鳥氨酸途徑而使Pro積累，草酸處理調(diào)控芒果、番茄Pro生物合成代謝而積累Pro可能是其緩解冷敏型果實冷害發(fā)生的重要原因之一。
　　4、低溫脅迫下，草酸處理顯著提高芒果ATP、ADP含量，顯著抑制AMP含量上升和能荷的下降;草酸處理顯著提高番茄常溫后熟過程中ATP和ADP含量，但對番茄在低溫脅迫下貯藏的ATP、ADP和AMP含量、以及能荷均沒有顯著影響。表明草酸處理顯

7、著提高芒果和番茄中能量物質(zhì)的含量。草酸顯著提高芒果和番茄中琥珀酸脫氫酶(SDH)、H+-ATPase、Ca2+-ATPase活性，說明草酸處理通過調(diào)節(jié)能量代謝及其相關(guān)酶活性而維持果實較高的能量水平，從而減輕低溫脅迫下芒果和番茄的冷害。
　　5、番茄紅素不僅是番茄成熟的重要指標(biāo)之一，也是番茄體內(nèi)最主要的抗氧化物質(zhì)之一，與番茄的抗逆性密切相關(guān)。草酸處理對番茄在低溫脅迫下貯藏的番茄紅素沒有顯著影響，但顯著提高番茄從低溫轉(zhuǎn)入常溫貯藏末期（

8、20+9 d和20+12 d）的番茄紅素含量。草酸處理顯著提高番茄體內(nèi)八氫番茄紅素合成酶(PSY1)、ζ-胡蘿卜素脫氫酶(ZDS)、八氫番茄紅素脫氫酶(PDS)基因表達，從而導(dǎo)致番茄紅素的積累。草酸處理提高番茄體內(nèi)抗氧化能力等生理效應(yīng)可能與其緩解低溫脅迫下番茄的冷害相關(guān)。
　　6、利用基因芯片技術(shù)篩選并得到草酸處理后貯藏20 d、20+9 d番茄果實全基因組表達譜中差異表達基因，結(jié)果表明20 d番茄樣本中共有1623條基因有差異表

9、達，其中上調(diào)表達基因540條，下調(diào)表達基因1083條;20+9 d番茄樣本中共有1313條基因有差異表達，其中上調(diào)表達基因361條，下調(diào)表達基因952條。
　　根據(jù)基因GO功能注釋，草酸處理后20 d以及20+9 d番茄樣本中的差異表達基因分子功能主要為結(jié)合活性、催化活性、裂解酶活性、氧化還原酶活性，參與防御反應(yīng)、脅迫應(yīng)答、代謝過程、氧化還原過程、磷酸化作用、細胞過程等生物學(xué)過程。GO富集分析結(jié)果表明，20 d和20+9 d番茄中

10、差異表達基因分別有55個和47個功能聚類，富集基因條數(shù)較多的聚類參與脅迫應(yīng)答、基礎(chǔ)代謝過程、細胞代謝過程，此外還參與次級代謝過程。PR蛋白、熱激蛋白、病程相關(guān)蛋白P2、異檸檬酸裂合酶、蔗糖合成酶等12條基因在20 d和20+9 d番茄樣本中均參與功能聚類;PSY1、PSY2、ZDS、幾丁質(zhì)酶、β-1，3-葡聚糖酶、琥珀酸脫氫酶、磷酸烯醇式丙酮酸羧化酶等只在20 d或20+9 d樣本中有功能聚類。結(jié)合這些酶的差異表達倍數(shù)可得出，草酸處理明