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1-MCP處理采后紅陽獼猴桃果實生理效應的研究

2023-05-06 11:14林晉雨楊春平龔國淑陳華保
四川農業大學學報 2023年2期
關鍵詞:紅陽冷藏乙烯

林晉雨,肖 麗,楊春平,龔國淑,陳華保

(四川農業大學農學院,成都 611130)

‘紅陽’獼猴桃是由四川省自然資源科學研究院選育的中華獼猴桃優質紅肉型品種,肉質鮮嫩,富含多種營養因素,其中采后軟熟時VC 含量達135.8 mg/100 g,總糖質量分數為13.45%高出‘海沃德’近5%[1]。因其果實成熟期早,品質優異,現成為全國主栽品種之一[2]。獼猴桃屬于呼吸躍變型果實,其呼吸速率會突然升高,并在生長停止到開始進入衰弱期之間出現一個呼吸高峰。由于果實采收時溫度較高,果實對乙烯更加敏感,促進其后熟作用,從而存在采后難以保存的情況,且‘紅陽’獼猴桃果皮較薄,田間抗逆性與‘秦美’等品種相比更弱,成熟時間較短相較而言更難保藏。

通常果實的采后保鮮采用防腐殺菌、冷藏、亞精胺處理、氣調貯藏和1-甲基環丙烯處理等方式。防腐殺菌一般有物理和化學兩種方式,如藥劑處理及低溫處理等。其中藥劑處理通常采用涂膜保鮮劑京2B(用水1∶20 稀釋)加200 mg/kg 2,4-D 液,加250 mg/kg多菌靈液浸果2~3 min[3]?;蚴褂?.2%赤藻糖酸鈉溶液浸果。果蔬保鮮使用化學和物理處理方法雖方便快捷,但其大多會造成處理后化學殘留等問題。亞精胺是一種游離態的多胺,它的合成和乙烯合成來自于同一底物S-腺苷甲硫氨酸,二者既相互聯系又相互制約。使用外源亞精胺處理果實可降低乙烯的生物合成,延緩果實的后熟衰老[4],國內外已有報道在亞精胺對梨、李和蘋果等采后貯藏效果的研究,并在生產實踐中得到應用。但亞精胺的保存和使用需要使用人具備一定的專業技能,需要嚴格控制用量。氣調貯藏能顯著延長果實貯藏期,抑制細胞壁降解酶的活性,更好地維持紅陽獼猴桃的商品性[5]。在新西蘭等國家,獼猴桃的貯藏大多是采用現代化的貯藏庫,這種方法是最理想的貯藏方法,可以將貯藏指標調整到最佳狀態。氣調庫貯藏需要做到適時采收,及時入庫貯藏,控制CO2在5%左右,O2在2%左右,溫度在(0±0.5) ℃,相對濕度在90%~95%,達到以上條件貯藏果實可長達5~8個月[6]。

目前生產上最為常使用也最為便捷的仍是冷藏保鮮,低溫冷藏可降低果實的呼吸強度,同時降低淀粉等物質向可溶性糖轉化的速率[7]。近年來各省及中央農業農村部也展開了關于扎實推進農產品產地冷藏保鮮設施建設的系列舉措[8],旨在增強農產品產地冷藏保鮮能力,減小產品損失最大程度保障農民收益。特別是近年來的復合保鮮措施,Zhang H. Y.[9]等在對優化鮮豬肉片冷藏保鮮中發現單寧酸殼聚糖涂層可延緩豬肉在冷藏過程中品質劣變3~6 d。Babao?lu Ali Samet[10]等使用不同果實渣提取物配合冷藏處理牛肉餅,發現黑莓果渣水提取物可提高牛肉餅在冷藏過程中的氧化穩定性,維持牛肉餡的品質。

1-甲基環丙烯(1-methycyclopropylene,1-MCP)是近年來保鮮領域的熱點,廣泛應用于藍莓[11]、香蕉[12]等多種果蔬采后貯藏保鮮。因其具有結構簡單,無毒無刺激性氣味,且其易于合成,結構穩定等優點[13]使得1-MCP 擁有了廣闊產品應用前景。1-MCP可抑制乙烯的生成,彭麗等[14]發現1-MCP延緩‘軟棗’獼猴桃變軟的同時可維持果實內可滴定酸含量。陳景丹等[15]通過測定常溫下貯藏獼猴桃不同時段其淀粉酶基因的表達,發現1-MCP處理后果實淀粉酶基因表達量降低,果實硬度下降速度緩慢。并且Zhang Y.等[16]試驗發現抗壞血酸代謝途徑的基因轉錄水平也受到1-MCP 處理的調控。在1-MCP處理協同冷藏貯藏上,Q. Victoria 等[17]控制2個處理變量結果發現1-MCP 處理果實的食窗比未處理果實長且冷藏下可延長貯藏至180 d。Li F. J.等[18]使用1-MCP 和乙烯利對比處理蘋果在采收和冷藏器間的品質變換,結果1-MCP抑制實乙烯合成和信號傳導,影響了果實表皮蠟質的合成,從而改變了果實表皮蠟質成分和結構,使蘋果果實在采收和冷藏期間保持品質。Xia Y. X. 等[19]研究發現1-MCP 處理降低了多聚半乳糖醛酸酶活性,從而在獼猴桃長期貯藏期間可以使果實保持較高的硬度。除此之外1-MCP 對果實品質及風味的維護也起到至關重要的作用,Wang H.等[20]研究發現獼猴桃采后0~6 d總可溶性固形物增加了77.4%。

以上研究表明,1-MCP處理會抑制采后果實內與促進成熟有關的基因表達從而減少催熟激素等的釋放延緩果實成熟。目前1-MCP 用于紅陽獼猴桃保鮮的研究仍較少,內容不夠系統深入。本試驗擬通過1-MCP 處理紅陽獼猴桃觀察其果實品質變化情況,并對紅陽獼猴桃進行轉錄組測序分析差異基因,進一步挖掘響應1-MCP結合冷藏處理采后紅陽獼猴桃果實保鮮的分子機制,為‘紅陽’猴桃冷藏保鮮和產業化應用提供理論參考依據。

1 材料和方法

1.1 材料與試劑

本試驗使用獼猴桃品種為‘紅陽’獼猴桃,于2019 年8 月采摘自四川蒲江獼猴桃果園。采摘時選取大小一致,無疤痕、畸形果實,同時果實固形物含量大于6.2%(在田間用手持式阿貝折光儀測定)采摘,采摘后立即帶回四川農業大學無公害農藥實驗室進行果實保鮮處理。1-MCP(粒劑,有效質量分數為0.18%),四川國光農化股份有限公司;NaH2PO4·2H2O、Na2HPO4·12H2O、乳酸和冰醋酸,成都市科隆化學品有限公司;異丙醇、無水乙醇和丙三醇,四川西隴化工有限公司;甲醇,西隴科學有限公司;三氯乙酸,廣東省化學試劑工程技術研究開發中心;考馬斯亮藍R250,天津市光復精細化工研究所;苯酚,成都市科龍化工試劑廠。試驗用各試劑均為國產分析純。

1.2 儀器與設備

PAL-1 折光儀、JYL-C16D 榨汁機、Allegra64R冷凍離心機、Millipore 超純水機和TU-1810 紫外可見分光光度計,由四川農業大學無公害農藥實驗室提供。Zen blue2.0 ZEN 數字成像軟件,卡爾蔡司生物科技有限公司;UV-300分光光度計,上海美普達儀器有限公司;HH-8數顯恒溫水浴鍋,江蘇富華儀器有限公司。

1.3 試驗方法

1.3.1 試驗處理

稱取1-MCP 粒劑,用蒸餾水分別配制成1.17、11.7 和117 μL/L 的3 個濃度,蒸餾水作為對照組。將處理組‘紅陽’獼猴桃均勻平整的放入塑料盒中,裝有1-MCP 熏蒸劑的培養皿置于塑料盒中央,密封,在室溫(25±1)℃條件下熏蒸12 h 后通風15~30 min,隨后將處理組和對照組均置于冷藏(1~4 ℃)條件下保存。每30 d 取樣,測定果實硬度、可溶性固形物(TSS)、維生素C(VC)、可滴定酸及花色苷含量,選取蒸餾水對照組及1-MCP 濃度為1.17 μL/L的處理組,每10 d 取樣,測定一次果實內超氧化物歧化酶(SOD)酶比活力、丙二醛(MDA)及乙烯含量。測定時去皮組織破碎。每20個果實一個處理,每個處理設3次重復,第1次數據在處理當天測定。

1.3.2 果實硬度的測定

果實硬度測定用GY-1 型果實硬度計[21]進行測定,每個果實在其中間位置去皮后測定,各組分別選取9 個果實其中每個重復取3 個,每個果實重復測定3次取平均值,結果以kg/cm2表示。

1.3.3 果實主要營養指標測定

可溶性固形物含量測定:可溶性固形物(TSS)含量采用手持折光儀測定,果實去皮后組織破碎,用玻璃棒蘸取清澈透明汁液于折射儀鏡面上,直接讀數,記錄數據,各組分別選取9個果實其中每個重復取3 個,每個果實重復測定3 次取平均值,結果以%表示。

維生素C 含量測定:維生素C(VC)含量采用2,6-二氯酚靛酚法(2,6-D 法)[22]測定,各組分別選取9 個果實其中每個重復取3 個,每個果實重復測定3次取平均值,根據標準曲線計算勻漿液中VC的含量,結果以mg/mL表示。

可滴定酸含量測定:可溶性酸含量使用酸堿滴定法[23]測定,各組分別選取9 個果實其中每個重復取3個,每個果實重復測定3次取平均值,根據以下公式計算溶液中可溶性酸的含量,并計算果實中可溶性酸的含量。

可溶性酸濃度= C(NaOH)×V(NaOH)/V(可溶性酸);

其中果實中可溶性酸含量是溶液中可溶性酸含量的100倍。

花色苷含量測定:花色苷含量采用分光光度計法[24]測定,果實去皮后進行組織破碎,取5 g 勻漿液轉入100 mL 三角瓶中,加入含有0.1%濃鹽酸的80%乙醇50 mL,4 ℃下避光浸提24 h,過濾濾液接入200 mL 容量瓶,并用含有0.1%濃鹽酸的80%乙醇清洗果肉殘渣,一并轉入容量瓶中并定容。吸取50 mL浸提液與等體積的pH 1.0的緩沖液(0.2 mol/L KCl 和0.2 mol/L HCl 以25∶67 的比例配制)混勻,平衡30 min 后,在536 nm 下測定吸光度,以50 mL 含有0.1%濃鹽酸的80%乙醇50 mL+50 mL pH 1.0 的緩沖液做空白測定。各組分別選取9個果實其中每個重復取3 個,每個果實重復測定3 次取平均值。采用以下公式計算溶液中花色苷的含量,并計算果實中花色苷的含量。

溶液中花色苷含量:C(mg/L)=(A×MW×DF×1 000)/(ε×1)

果實中花色苷含量=16×溶液中花色苷含量

其中:A為吸光值;MW 為分子量(以矢車菊素-3-葡萄糖苷為標準,449.4);DF為稀釋倍數這里為200;ε為消光系數:26 900 L/(cm·mg)。

1.3.4 防御相關酶活性的測定

SOD 參照氮藍四唑(NBT)法[25]進行測定,MDA活性采用植物丙二醛ELISA 檢測試劑盒說明書進行測定。

1.3.5 乙烯含量的測定

乙烯含量采用ELISA 檢測試劑盒測定,設置標準品孔和樣本孔,標準品孔各加不同濃度的標準品50 μL;樣本孔先加待測樣本10 μL,再加樣本稀釋液40 μL,空白孔不加;除空白孔外,標準品孔和樣本孔中每孔加入辣根過氧化物酶(HRP)標記的檢測抗體100 μL,用封板膜封住反應孔,37 ℃水浴鍋或恒溫箱溫育60 min;棄去液體,吸水紙上拍干,如此重復洗板5 次(也可用洗板機洗板);每孔加入底物A、B各50 μL,37 ℃避光孵育15 min;每孔加入終止液50 μL,15 min內,在450 nm波長處測定各孔的OD值。

標準品(0~5)濃度依次為0、15、30、60、120 和240 nmol/mL。在Microsoft Excel 工作表中,以標準品濃度為橫坐標,對應OD值作縱坐標,繪制出標準品線性回歸曲線,按曲線方程計算各樣本濃度值。

1.3.6 轉錄組測序及分析

以蒸餾水熏蒸為對照組處理、以濃度1.17 μL/L的1-MCP 熏蒸紅陽獼猴桃果實0.5 d 后放入冷庫(1~4 ℃,黑暗,濕度80%)貯藏10 d。各組均設置3 個重復,每重復9 個果實。在每個處理相同位置切取1 g果肉組織,分別放入15 mL凍存管內迅速置于液氮中速凍。交由北京諾禾生物科技有限公司進行樣品RNA的提取、質量檢測、文庫構建、上機測序以及數據分析等工作。

1.4 數據處理

采用Office Word、Excel 進行數據分析和作圖,IBM. SPSS Statistics 20.0軟件進行差異顯著性分析,P<0.05表示差異顯著。

2 結果與分析

2.1 1-MCP處理對冷藏‘紅陽’獼猴桃果實硬度的影響

果實硬度是果實成熟度的重要指標(圖1)。貯藏90 d 內,處理組和對照組果實在冷藏貯存過程中果肉硬度均逐漸降低,所有處理組果實硬度均不同程度地高于對照組果實硬度;貯藏30~60 d,1.17 μL/L處理組硬度顯著高于對照組(P<0.05);貯藏第90 天時,11.7 μL/L 處理組硬度稍高于對照組及其他處理組,但無明顯差異。表明1-MCP處理能延緩紅陽獼猴桃果實硬度的降低,濃度1.17 μL/L的1-MCP 處理在果實快速軟化期能很好地延緩果實硬度降低的速度。

圖1 不同熏蒸濃度處理下‘紅陽’獼猴桃硬度變化Figure 1 Hardness of 'Hongyang' kiwifruit changes under different fumigation concentrations

2.2 1-MCP處理冷藏對‘紅陽’獼猴桃果實營養指標的影響

2.2.1 1-MCP 處理對冷藏‘紅陽’獼猴桃果實可溶性固形物的影響

TSS含量是衡量‘紅陽’獼猴桃品質的重要指標之一,采后果實內部淀粉轉化為糖導致果實內部可溶性固形物含量上升,直接反映果實的口感。貯藏0~60 d,各處理間TSS 含量均顯著低于對照組(P<0.05),然而處理組之間果實TSS含量并無明顯差異(圖2-A)。整體來看1.17 μL/L 處理組TSS 含量增加幅度較其他處理組的小。相對于對照組而言,1-MCP 處理對‘紅陽’獼猴桃果實TSS 含量上升有明顯抑制作用。

2.2.2 1-MCP 處理對冷藏‘紅陽’獼猴桃果實維生素C含量的影響

在果實貯藏過程中,抗壞血酸極易分解,因此維持果實內VC 的含量是果實保鮮的重要意義之一。整個貯藏期內所有處理組及對照組果實VC含量均呈現先上升后下降的趨勢。貯藏0~30 d間,1-MCP 濃度為1.17、11.7 μL/L 的處理組果實VC 含量上升趨勢較組大,第30天時1.17 μL/L處理組VC含量最高(圖2-B),117 μL/L 處理組VC 含量越低最低。在貯藏30~60 d 內,對照組下降趨勢最大而117 μL/L 處理組果實VC 含量下降趨勢最小,第60天時,處理組VC 含量均顯著高于對照組(P<0.05),且1.17 μL/L 濃度處理的果實VC 含量最高。表明1-MCP 低濃度處理能延緩‘紅陽’獼猴桃貯藏后期VC含量的降低。

2.2.3 1-MCP 處理對冷藏‘紅陽’獼猴桃果實可溶性酸含量的影響

可溶性酸是果實使用價值的品質指標之一,影響到果實的風味及口感。貯藏期內各處理組及對照組果實內可溶性酸含量均呈下降趨勢(圖2-C),且各處理組可溶性酸含量均高于對照組。貯藏第30天,117 μL/L處理組果實可溶性酸含量高于其他處理;30~60 d 內,11.7 μL/L 處理組下降趨勢最小,在第60 天時各處理組果實可溶性酸含量均顯著高于對照組(P<0.05),11.7 μL/L處理果實可溶性酸含量最高,其次為117、1.17 μL/L。貯藏60~90 d 各處理組果實內可溶性酸含量下降趨勢較對照組大,但在第90 天時各處理組含量依舊高于對照組。以上結果表明,1-MCP處理能夠延緩‘紅陽’獼猴桃果實冷藏貯藏期間可溶性酸含量的降低。

圖2 不同熏蒸濃度處理下‘紅陽’獼猴桃果實風味品質的變化Figure 2 Flavor quality of 'Hongyang' kiwifruit changes under different fumigation concentrations

2.2.4 1-MCP 處理對冷藏‘紅陽’獼猴桃果實花色苷含量的影響

花色苷是影響果蔬色澤的內源抗氧化物質之一。90 d貯藏時間內,所有果實內花色苷含量均呈現下降趨勢(圖2-D)。貯藏0~60 d 各處理組果實內花色苷含量呈現為117 μL/L處理組>11.7 μL/L處理組>1.17 μL/L處理組。第30天和第60天,各處理組果實花色苷含量與對照組相比具有顯著性(P<0.05)。表明1-MCP處理‘紅陽’獼猴桃果實有助于減緩花色苷降解的速度。

2.3 1-MCP處理對冷藏‘紅陽’獼猴桃果實防御相關酶活性的影響

2.3.1 1-MCP 處理對冷藏‘紅陽’獼猴桃果實MDA活力的影響

MDA 可以使植物細胞纖維素分子間的橋鍵松弛,是逆境條件中過氧化作用發生后的產物,可以衡量植物逆境條件下脂質過氧化作用的程度[26]。貯藏0~20 d內(圖3-A),經1-MCP處理后果實中的MDA含量上升較對照組緩慢;在貯藏第20天時處理組果實MDA 含量顯著低于對照組(P<0.05);貯藏第20~30天,處理組果實MDA的含量依舊緩慢上升而對照組則表現為下降,第30 天時處理組果實MDA 含量高于對照組但二者間差異不顯著。對照組MDA 含量先上升后下降,在貯藏20 d時達到峰值,此時果實中MDA 含量為1.735 nmol/L;1-MCP 處理組果實中MDA含量在貯藏30 d內均呈現緩慢上升狀態,與對照組相比處理組抑制了果實內MDA的積累,1-MCP配合冷藏貯存阻礙過氧化作用的發生進行。

2.3.2 1-MCP 處理對冷藏‘紅陽’獼猴桃果實SOD活力的影響

超氧化歧化酶(SOD)是植物體內代謝過程中一類重要的自由基清除劑。在30 d的貯藏期內(圖3-B),1-MCP處理組和對照組果實SOD酶比活力變化趨勢均為先上升后下降,自10 d 之后,下降趨勢來看處理組比對照組果實SOD酶比活力下降得慢,且在貯藏第20 天時處理組比對照組相對酶比活力高60.97,第20、30天時處理組SOD酶比活力均顯著高于對照組(P<0.05)。

圖3 不同處理下‘紅陽’獼猴桃果實相關酶含量/活力變化(A:MDA;B:SOD)Figure 3 Enzyme content/viability of 'Hongyang' kiwifruit changes under different treatments(A: MDA; B: SOD)

2.4 1-MCP處理對冷藏‘紅陽’獼猴桃果實乙烯含量的影響

測定1-MCP 濃度1.17 μL/L、熏蒸時間0.5 d 處理‘紅陽’獼猴桃后保鮮過程中內源乙烯的變化趨勢,各時間點乙烯含量變化情況如圖所示(圖4),30 d貯藏時間內對照組果實內源乙烯含量整體呈現為先升高后降低的趨勢,并且在第20 天出現了最大值,此時對照組整體果實乙烯含量比處理組高1.31 nmol/L 無顯著性差異。整體上處理組果實乙烯含量處于緩慢上升狀態于第30 天時處理組含量高于對照組但兩組間差異不明顯。表明1-MCP 處理紅陽獼猴桃可以推遲乙烯峰值,進一步證實1-MCP可以減少內源乙烯的釋放。

圖4 不同處理下‘紅陽’獼猴桃果實中乙烯含量變化Figure 4 Ethene content of 'Hongyang' kiwifruit changes under different treatments

2.5 1-MCP處理后冷藏‘紅陽’獼猴桃果實轉錄組分析

2.5.1 差異基因鑒定及篩選

以log2FC≥1 或log2FC≤0.25,pval≤0.05 為將篩選條件,篩選出顯著差異基因。橫坐標表示兩個處理間的差異倍數對數值,縱坐標表示兩個分組差異的pad的負log10值,紅色(表達量上調)和綠色(表達量下調)的點表示基因的表達量有差異,藍色的點為沒有差異,繪制差異基因火山圖(圖5)。通過對比分析1-MCP 處理后冷藏保存與對照的‘紅陽’獼猴桃的基因差異表達情況發現,處理組共篩選出顯著差異表達基因2 380個,其中有1 503個基因上調表達,占比63.15%,877 個基因下調表達,占比36.85%,1-MCP處理協同冷藏保存下的‘紅陽’獼猴桃果實中上調表達基因數量高于下調表達基因數量,說明1-MCP處理加冷藏顯著促進了‘紅陽’獼猴桃果實部分生理活動。

圖5 差異表達基因火山圖Figure 5 Volcano map

2.5.2 差異表達基因的GO分類

將‘紅陽’獼猴桃Unigene 與GO 數據庫進行比對并將功能分類進行統計(圖6-A)。在GO數據庫中分別注釋到生物學進程(BP)、細胞組分(CC)、分子功能(MF)三大類。BP 中富集分析最相關的GO Term 依次是翻譯(translation)、肽生物合成處理(peptide biosynthetic procese)等。CC 部分GO Term依次富集到核糖體(ribosome)、核糖體蛋白復合體(ribonucleoprotein complex)和無隔膜的細胞器(non-membrane-bounded organelle)等。MF 部 分GO Term 依次富集到結構分子活性(structural molecule activity)、核糖體的結構成分(structural consltiuenl of ribosome)、肌動蛋白結合(actin binding)、氫離子轉位的焦磷酸鹽類活性(hydrogon transloeating pyrophoephataee activity)、蛋 白 綁 定(proteincontaning complex binding)、運輸蛋白活動(protein heterodimerization activity)和蘋果酸脫氫酶活動(malic enzyme activity)等。

上調的1 503 個差異基因,在BP 中主要富集到酰胺生物合成過程、肽代謝過程、肽轉運、主動運輸;在CC 中主要富集到核糖體蛋白復合物、核糖體、反式高爾基網絡運輸、肌動蛋白結合;在MF 中主要富集到結構分子活性、核糖體的結構成分、核糖核酸綁定的翻譯因素活動、蛋白綁定、運輸蛋白活動、蘋果酸脫氫酶活動和運輸蛋白活動(圖6-B)。

下調的877個差異基因,富集到BP的是酰胺轉運、防御反應、胞內蛋白質轉運、蛋白質轉運、翻譯起始和衣殼蛋白涂層;富集到CC的是核糖體、有凹陷的網格蛋白、反式高爾基網絡運輸囊泡膜;富集到MF的是結構分子活性、核糖體的結構成分、肌動蛋白結合和蘋果酸脫氫酶活動(圖6-B)。

圖6 GO功能富集分析圖Figure 6 Functional enrichment analysis of GO

2.5.3 差異表達基因的KEGG富集分析

經過1-MCP 處理后的‘紅陽’獼猴桃和對照組果實在冷藏10 d 后得到的差異表達基因,在KEGG數據庫中以padj<0.05 作為顯著性富集的閾值進行分類,將富集程度最顯著的前20 個Term 繪制成散點圖(圖7),縱坐標為通路,橫坐標為基因比率。各通路詳情見表3。

表3 差異表達基因富集顯著性高的 KEGG 通路(q≤0.05)Table 3 KEGG pathway with high concentration of differentially expressed genes(q≤0.05)

圖7 KEGG通路富集散點圖Figure 7 Enrichment scatter diagram of KEGG pathway

其中處理組在轉錄水平上的差異主要體現在蘋果酸脫氫酶、蘋果酶活性、含蛋白質的復合物結合翻譯因子活性、RNA 結合酶抑制劑活性、氫轉移焦磷酸酶活性肌動蛋白結合、核糖體的結構成分、包被凹坑的網格蛋白涂層、反式高爾基體網膜囊泡的網格蛋白、細胞內無膜細胞器、核糖蛋白復合體、核糖體、翻譯起始、酰胺轉運、肽轉運、蛋白轉運、蛋白轉運防御反應、酰胺生物合成過程、肽代謝過程和肽生物合成。此外,核糖體(ribosome)、氧化磷酸化(oxidative phosphorylation)、溶酶體(phagosome)、內質網蛋白質加工(protein processing in endoplasmic reticulum)、泛素介導的蛋白水解(ubiquitin mediated proteolysis)、RNA運輸(RNA transport)、MAPK信號通路-植物(MAPK signaling pathway- plant)以及內吞作用(endocytosis)等通路也出現差異富集。

3 討論與結論

1-MCP 可很好地保持產品的硬度,本試驗中,1-MCP處理濃度為1.17~117 μL/L區間,熏蒸0.5 d,可以有效保持果實中TSS、VC以及花色苷的含量從而可以更好地維持果實原有風味。1-MCP 處理紅陽獼猴桃果實能減少MDA 含量的產生,推遲SOD活性高峰期,延遲乙烯高峰到來的時間。

果實的成熟衰老是一個復雜的生理生化過程,最早由D. Harman[27]提出的自由基學說認為衰老過程是活性氧代謝失調與累積的過程?;钚匝蹙哂袉铀ダ系淖饔?,在果實采后貯藏過程中,活性氧的積累,會引起物質代謝紊亂、細胞死亡等生理傷害,導致果實采后品質下降[28]。本試驗中MDA的一定數量的減少能降低活性氧對果實細胞膜的損傷,從而延緩果實衰老。

一般認為1-MCP 能夠與組織中的乙烯競爭乙烯受體蛋白,并優先與乙烯受體蛋白發生不可逆的結合,進而影響相應的信號轉導[29],從而有效地減少組織對乙烯的敏感性。乙烯能調控植物生長和發育的許多方面,如參與開花、結果、種子萌發以及幼苗生長等生命活動,抑制乙烯的生物合成能有效地延長植物的成熟衰老。Gong H. J.等[30]發現了果蔬中乙烯的生物合成途徑為甲硫氨酸→腺苷甲硫氨酸→非蛋白氨基酸→乙烯途徑。另外劉思敏等[31]研究表明柿果實采后貯藏過程中,乙烯的生物合成和信號轉導直接參與半胱氨酸和蛋氨酸代謝(ko00270)和植物激素信號轉導(ko04075)這2個通路。本研究分別通過熏蒸蒸餾水、1-MCP氣化后冷庫貯藏的果肉組織進行轉錄組測序分析,共得到Clean data 數據量為38.55 Gb,各組間樣品Clean data 數據量均達到5.97 Gb 以上。組間樣品的表達量相關性高于0.94,具有較好的生物重復性,隨后將上調基因進行通路分析,富集到數量最多的是植物激素信號轉導通路(ath04075),其次是半胱氨酸和蛋氨酸代謝通路(ath00270)。同時,在苯丙氨酸代謝(ath00360)、谷胱甘肽代謝(ath00480)、丙氨酸和天冬氨酸(ath00250)等抗氧化相關的通路也富集到大量的上調基因。乙烯是由蛋氨酸在供氧充足的條件下轉化而成的,結果表明,經過1-MCP 處理后的紅陽獼猴桃果實中蛋氨酸代謝通路的上調富集,減少了乙烯合成的前體,從而降低乙烯含量。從轉錄組角度說明1-MCP 處理可以降低乙烯的合成,延緩紅陽獼猴桃衰老。下調基因進行通路分析,富集到數量最多的是丙酮酸代謝通路(ath00620),葉綠素代謝(ath00860),煙酸和煙酰胺代謝(ath00760),蛋白酶體(ath03050)等影響呼吸作用強度的通路。說明1-MCP 處理可以通過降低果實呼吸強度,達到果實保鮮效果。

KEGG分析顯示植物激素信號轉導通路差異基因顯著富集植物MAPK(mitogen-activated protein kinase)信號通路,又稱ERK(extracelular signalregulated kinase)一種廣泛存在的Ser/Thr 細胞外蛋白激酶,依賴于第二信使傳遞作用于下游的磷酸化級聯系統。由此推測1-MCP 對果實的作用信號是通過MAPK-依賴途徑進行轉導的。

結果顯示,1-MCP主要通過體外影響乙烯合成通路、控制內源乙烯的結合受體減少乙烯的合成,同時下調呼吸強度基因降低‘紅陽’獼猴桃呼吸強度,從而延緩果實衰老以及果實快速軟化達到預期保鮮效果。本實驗從轉錄組角度進行分析,明確了1-MCP結合冷藏保鮮‘紅陽’獼猴桃的作用機制,為1-MCP 在‘紅陽’獼猴桃產品保鮮方面的使用推廣提供了理論基礎。

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