1-MCP处理采后红阳猕猴桃果实生理效应的研究_林晋雨.pdf
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1、第 41 卷 第 2 期2023 年 4 月四川农业大学学报Journal of Sichuan Agricultural UniversityVol.41 No.2Apr.20231-MCP处理采后红阳猕猴桃果实生理效应的研究林晋雨,肖丽,杨春平,龚国淑,陈华保*(四川农业大学农学院,成都 611130)摘要:【目的】为探究1-甲基环丙烯(1-MCP)处理结合冷藏(14)贮藏采后 红阳 猕猴桃果实条件下保鲜的分子调控机制。【方法】以 红阳 猕猴桃果实为材料,采用1-MCP配合冷藏进行红阳猕猴桃保鲜,研究贮藏过程中果实生理效应的变化。【结果】1-MCP处理结合冷藏保藏可以减缓猕猴桃果实软化速度
2、,抑制TSS、可滴定酸、VC及花色苷的降解,减缓MDA的积累,维持了SOD的活力,降低果实中乙烯释放量。利用RNA-Seq技术进行转录组学比较分析,共筛选获得2 380个差异表达基因,其中上调表达基因有1 503个,下调表达基因877个。GO富集分析表明,差异表达基因显著富集在细胞组分、分子功能和生物过程中的肽生物合成与代谢、酰胺生物合成、蛋白质运输、防御反应等功能类别。KEGG富集分析显示,上调基因主要富集于植物激素信号转导通路、半胱氨酸和蛋氨酸代谢通路以及苯丙氨酸代谢、谷胱甘肽代谢等抗氧化等相关通路,推测蛋氨酸代谢表达的增加是减少乙烯合成的主要原因之一。下调基因主要富集在丙酮酸代谢通路、叶
3、绿素代谢、烟酸和烟酰胺代谢以及蛋白酶体代谢通路等影响呼吸作用强度的通路。【结论】1-MCP结合冷藏处理 红阳 猕猴桃果实,可以通过提高果实抗氧化相关基因表达,减少乙烯合成前体,抑制呼吸相关基因表达等方式,达到延缓果实衰老而起到保鲜效果。研究结果为 红阳 猕猴桃的保鲜研究提供理论依据。关键词:红阳 猕猴桃;采后;1-甲基环丙烯;冷藏;转录组学分析中图分类号:S663.4 文献标志码:A 文章编号:1000-2650(2023)02-0307-11Study on Physiological Effects of 1-MCP Treatment of Postharvest Hongyang Ki
4、wifruitLIN Jinyu,XIAO Li,YANG Chunping,GONG Guoshu,CHEN Huabao*(Sichuan Agricultural University,College of Agronomy,Chengdu 611130,China)Abstract:【Objective】This study purposes to investigate the molecular regulation mechanism of preservation under the conditions of 1-MCP treatment combined with ref
5、rigeration(1-4)storage of post-harvest Hong yang kiwifruit.【Method】In this experiment,the fruits were used as the material,and 1-MCP and refrigeration were used to observe the change in the physiological effects of fruits during storage.【Result】The results showed that 1-MCP treatment combined with c
6、old storage slowed down the decrease of kiwi fruit hardness,inhibited the degradation of TSS,titratable acid,VC and anthocyanin,slowed down the accumulation of MDA,maintained the vitality of SOD,and reduced the ethylene release to delay the arrival of the peak of ethylene release.By performing compa
7、rative transcriptomic analysis using RNA-seq technology,a total of 2 380 differentially expressed genes were screened,including 1 503 upregulated and 877 downregulated expressed genes.The GO enrichment analysis indicated that the differentially expressed genes were significantly enriched in the func
8、tional categories of cellular components,molecular function,and biological processes,including peptide biosynthesis and metabolism,amide biosynthesis,protein transport,and defense response.KEGG enrichment analysis showed that the upregulated genes were mainly enriched in the plant hormone signaling
9、transduction pathway,cysteine and doi:10.16036/j.issn.1000-2650.202210184收稿日期:2022-10-10基金项目:四川省重大科技专项(2017NZDZX0003)。作者简介:林晋雨,硕士研究生。*责任作者:陈华保,副教授,主要从事植物保护学研究,E-mail:。四川农业大学学报第 41 卷 methionine metabolism pathways,and antioxidant-related pathways such as phenylalanine metabolism and glutathione metab
10、olism.It is speculated that the increased expression of methionine metabolism is one of the main reasons for reducing ethylene synthesis.The downregulation was mainly enriched in pyruvate metabolism pathways,chlorophyll metabolism,nicotinic niacin and nicotinamide metabolism,and proteasome metabolis
11、m pathway and other pathways that affect the intensity of respiration.【Conclusion】1-MCP combined with cold treatment of Hong yang kiwifruit,through improving the fruit antioxidant-related gene expression,reduce the ethylene synthesis precursor and inhibiting the respiration-related gene expression,s
12、o as to achieve the preservation effect of delaying the fruit aging.This study revealed the preservation mechanism of 1-MCP from the molecular level and provided a theoretical reference for the preservation research of Hong yang kiwifruit.Keywords:Hongyang kiwifruit;postharvest;1-methylcyclopropene(
13、1-MCP);cold storage;transcriptome sequencing红阳 猕猴桃是由四川省自然资源科学研究院选育的中华猕猴桃优质红肉型品种,肉质鲜嫩,富含多种营养因素,其中采后软熟时 VC 含量达135.8 mg/100 g,总糖质量分数为13.45%高出 海沃德 近5%1。因其果实成熟期早,品质优异,现成为全国主栽品种之一2。猕猴桃属于呼吸跃变型果实,其呼吸速率会突然升高,并在生长停止到开始进入衰弱期之间出现一个呼吸高峰。由于果实采收时温度较高,果实对乙烯更加敏感,促进其后熟作用,从而存在采后难以保存的情况,且 红阳 猕猴桃果皮较薄,田间抗逆性与 秦美 等品种相比更弱,成
14、熟时间较短相较而言更难保藏。通常果实的采后保鲜采用防腐杀菌、冷藏、亚精胺处理、气调贮藏和1-甲基环丙烯处理等方式。防腐杀菌一般有物理和化学两种方式,如药剂处理及低温处理等。其中药剂处理通常采用涂膜保鲜剂京2B(用水1 20稀释)加200 mg/kg 2,4-D液,加250 mg/kg多菌灵液浸果23 min3。或使用0.2%赤藻糖酸钠溶液浸果。果蔬保鲜使用化学和物理处理方法虽方便快捷,但其大多会造成处理后化学残留等问题。亚精胺是一种游离态的多胺,它的合成和乙烯合成来自于同一底物S-腺苷甲硫氨酸,二者既相互联系又相互制约。使用外源亚精胺处理果实可降低乙烯的生物合成,延缓果实的后熟衰老4,国内外已
15、有报道在亚精胺对梨、李和苹果等采后贮藏效果的研究,并在生产实践中得到应用。但亚精胺的保存和使用需要使用人具备一定的专业技能,需要严格控制用量。气调贮藏能显著延长果实贮藏期,抑制细胞壁降解酶的活性,更好地维持红阳猕猴桃的商品性5。在新西兰等国家,猕猴桃的贮藏大多是采用现代化的贮藏库,这种方法是最理想的贮藏方法,可以将贮藏指标调整到最佳状态。气调库贮藏需要做到适时采收,及时入库贮藏,控制CO2在5%左右,O2在2%左右,温度在(00.5),相对湿度在90%95%,达到以上条件贮藏果实可长达58个月6。目前生产上最为常使用也最为便捷的仍是冷藏保鲜,低温冷藏可降低果实的呼吸强度,同时降低淀粉等物质向可
16、溶性糖转化的速率7。近年来各省及中央农业农村部也展开了关于扎实推进农产品产地冷藏保鲜设施建设的系列举措8,旨在增强农产品产地冷藏保鲜能力,减小产品损失最大程度保障农民收益。特别是近年来的复合保鲜措施,Zhang H.Y.9等在对优化鲜猪肉片冷藏保鲜中发现单宁酸壳聚糖涂层可延缓猪肉在冷藏过程中品质劣变36 d。Babaolu Ali Samet10等使用不同果实渣提取物配合冷藏处理牛肉饼,发现黑莓果渣水提取物可提高牛肉饼在冷藏过程中的氧化稳定性,维持牛肉馅的品质。1-甲基环丙烯(1-methycyclopropylene,1-MCP)是近年来保鲜领域的热点,广泛应用于蓝莓11、香蕉12等多种果蔬
17、采后贮藏保鲜。因其具有结构简单,无毒无刺激性气味,且其易于合成,结构稳定等优点13使得1-MCP拥有了广阔产品应用前景。1-MCP可抑制乙烯的生成,彭丽等14发现1-MCP延缓软枣 猕猴桃变软的同时可维持果实内可滴定酸含量。陈景丹等15通过测定常温下贮藏猕猴桃不同时段其淀粉酶基因的表达,发现1-MCP处理后果实淀粉酶基因表达量降低,果实硬度下降速度缓慢。并且Zhang Y.等16试验发现抗坏血酸代谢途径的基因转录水平也受到1-MCP处理的调控。在1-MCP处理协同冷藏贮藏上,Q.Victoria等17控制2个处理308第 2 期林晋雨,等:1-MCP处理采后红阳猕猴桃果实生理效应的研究变量结果
18、发现1-MCP处理果实的食窗比未处理果实长且冷藏下可延长贮藏至180 d。Li F.J.等18使用1-MCP和乙烯利对比处理苹果在采收和冷藏器间的品质变换,结果1-MCP抑制实乙烯合成和信号传导,影响了果实表皮蜡质的合成,从而改变了果实表皮蜡质成分和结构,使苹果果实在采收和冷藏期间保持品质。Xia Y.X.等19研究发现1-MCP处理降低了多聚半乳糖醛酸酶活性,从而在猕猴桃长期贮藏期间可以使果实保持较高的硬度。除此之外1-MCP对果实品质及风味的维护也起到至关重要的作用,Wang H.等20研究发现猕猴桃采后06 d总可溶性固形物增加了77.4%。以上研究表明,1-MCP处理会抑制采后果实内与
19、促进成熟有关的基因表达从而减少催熟激素等的释放延缓果实成熟。目前1-MCP用于红阳猕猴桃保鲜的研究仍较少,内容不够系统深入。本试验拟通过1-MCP处理红阳猕猴桃观察其果实品质变化情况,并对红阳猕猴桃进行转录组测序分析差异基因,进一步挖掘响应1-MCP结合冷藏处理采后红阳猕猴桃果实保鲜的分子机制,为 红阳 猴桃冷藏保鲜和产业化应用提供理论参考依据。1材料和方法1.1材料与试剂本试验使用猕猴桃品种为 红阳 猕猴桃,于2019年8月采摘自四川蒲江猕猴桃果园。采摘时选取大小一致,无疤痕、畸形果实,同时果实固形物含量大于6.2%(在田间用手持式阿贝折光仪测定)采摘,采摘后立即带回四川农业大学无公害农药实
20、验室进行果实保鲜处理。1-MCP(粒剂,有效质量分数为 0.18%),四川国光农化股份有限公司;NaH2PO42H2O、Na2HPO412H2O、乳酸和冰醋酸,成都市科隆化学品有限公司;异丙醇、无水乙醇和丙三醇,四川西陇化工有限公司;甲醇,西陇科学有限公司;三氯乙酸,广东省化学试剂工程技术研究开发中心;考马斯亮蓝R250,天津市光复精细化工研究所;苯酚,成都市科龙化工试剂厂。试验用各试剂均为国产分析纯。1.2仪器与设备PAL-1 折光仪、JYL-C16D 榨汁机、Allegra64R冷冻离心机、Millipore超纯水机和TU-1810紫外可见分光光度计,由四川农业大学无公害农药实验室提供。Z
21、en blue2.0 ZEN数字成像软件,卡尔蔡司生物科技有限公司;UV-300分光光度计,上海美普达仪器有限公司;HH-8数显恒温水浴锅,江苏富华仪器有限公司。1.3试验方法1.3.1试验处理称取1-MCP粒剂,用蒸馏水分别配制成1.17、11.7和117 L/L的3个浓度,蒸馏水作为对照组。将处理组 红阳 猕猴桃均匀平整的放入塑料盒中,装有1-MCP熏蒸剂的培养皿置于塑料盒中央,密封,在室温(251)条件下熏蒸 12 h 后通风 1530 min,随后将处理组和对照组均置于冷藏(14)条件下保存。每30 d取样,测定果实硬度、可溶性固形物(TSS)、维生素C(VC)、可滴定酸及花色苷含量,
22、选取蒸馏水对照组及1-MCP浓度为1.17 L/L的处理组,每10 d取样,测定一次果实内超氧化物歧化酶(SOD)酶比活力、丙二醛(MDA)及乙烯含量。测定时去皮组织破碎。每20个果实一个处理,每个处理设3次重复,第1次数据在处理当天测定。1.3.2果实硬度的测定果实硬度测定用GY-1型果实硬度计21进行测定,每个果实在其中间位置去皮后测定,各组分别选取9个果实其中每个重复取3个,每个果实重复测定3次取平均值,结果以kg/cm2表示。1.3.3果实主要营养指标测定可溶性固形物含量测定:可溶性固形物(TSS)含量采用手持折光仪测定,果实去皮后组织破碎,用玻璃棒蘸取清澈透明汁液于折射仪镜面上,直接
23、读数,记录数据,各组分别选取9个果实其中每个重复取3个,每个果实重复测定3次取平均值,结果以%表示。维生素 C 含量测定:维生素 C(VC)含量采用2,6-二氯酚靛酚法(2,6-D法)22测定,各组分别选取9个果实其中每个重复取3个,每个果实重复测定3次取平均值,根据标准曲线计算匀浆液中VC的含量,结果以mg/mL表示。可滴定酸含量测定:可溶性酸含量使用酸碱滴定法23测定,各组分别选取9个果实其中每个重复取3个,每个果实重复测定3次取平均值,根据以下公式计算溶液中可溶性酸的含量,并计算果实中可溶性酸的含量。可溶性酸浓度=C(NaOH)V(NaOH)/V(可溶性酸);其中果实中可溶性酸含量是溶液
24、中可溶性酸含量的100倍。花色苷含量测定:花色苷含量采用分光光度计309四川农业大学学报第 41 卷 法24测定,果实去皮后进行组织破碎,取5 g匀浆液转入 100 mL 三角瓶中,加入含有 0.1%浓盐酸的80%乙醇50 mL,4 下避光浸提24 h,过滤滤液接入200 mL容量瓶,并用含有0.1%浓盐酸的80%乙醇清洗果肉残渣,一并转入容量瓶中并定容。吸取50 mL浸提液与等体积的pH 1.0的缓冲液(0.2 mol/L KCl和0.2 mol/L HCl以25 67的比例配制)混匀,平衡30 min后,在536 nm下测定吸光度,以50 mL含有0.1%浓盐酸的80%乙醇50 mL+50
25、 mL pH 1.0的缓冲液做空白测定。各组分别选取9个果实其中每个重复取3个,每个果实重复测定3次取平均值。采用以下公式计算溶液中花色苷的含量,并计算果实中花色苷的含量。溶液中花色苷含量:C(mg/L)=(AMWDF1 000)/(1)果实中花色苷含量=16溶液中花色苷含量其中:A 为吸光值;MW 为分子量(以矢车菊素-3-葡萄糖苷为标准,449.4);DF为稀释倍数这里为200;为消光系数:26 900 L/(cmmg)。1.3.4防御相关酶活性的测定SOD参照氮蓝四唑(NBT)法25进行测定,MDA活性采用植物丙二醛ELISA检测试剂盒说明书进行测定。1.3.5乙烯含量的测定乙烯含量采用
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