论文部分内容阅读
冷害是冷敏型果蔬低温贮运的主要制约因素,探索果蔬抗冷机制,开发安全、高效、经济的抗冷诱导方法具有重要的理论和实践意义。赤霉素(gibberellin,GA)是一类重要的植物内源激素,参与植物对生物及非生物胁迫的响应。研究表明,水杨酸(salicylic acid,SA)作为信号分子在果实抗冷诱导过程中发挥重要作用,且GA与SA之间存在互作关系,而目前GA和SA协同诱导采后果实抗冷机制尚不清楚。本文以绿熟期番茄果实(Solanum lycopersicum L.cv.Zhefen No.702)为试材,采用不同浓度的外源赤霉酸(GA3)处理后置于4℃贮藏28 d,贮藏期间统计番茄果实冷害指数以确定最适宜GA3浓度,再观察番茄果皮细胞微观结构变化,测定贮藏期间丙二醛(malondialdehyde,MDA)含量、离子渗透率变化、细胞膜磷脂相关酶磷脂酶C(phospholipase C,PLC)和磷脂酶D(phospholipase D,PLD)、脂氧合酶(lipoxidase,LOX)、细胞壁降解酶多聚半乳糖醛酸酶(polygalacturonase,PG)、抗氧化酶超氧化物歧化酶(superoxidase,SOD)和过氧化氢酶(catalase,CAT)的活性、GA信号途径及其代谢相关基因、抗冷相关基因CBF1以及SA生物合成基因ICS1的相对表达情况,研究采后GA3处理对番茄果实冷害的影响和GA在采后番茄果实抗冷诱导中的作用机制,并探索SA信号途径在GA诱导番茄果实抗冷过程中的作用。此外,将野生型番茄果实(Solanum lycopersicum L.cv.Moneymaker)和GA合成相关酶基因缺失型突变株gib-3番茄果实于4℃条件下贮藏28 d,同样测定上述各指标变化情况,研究在GA合成途径受阻情况下,番茄果实抗冷能力的变化,进一步明确GA在番茄果实抗冷调控过程中的作用地位。主要研究结果如下:(1)0.5 mM GA3处理能有效抑制番茄果实的冷害指数的上升,保持果皮细胞微观结构的相对完整,显著降低MDA含量,延缓离子渗透率的增加,抑制细胞膜相关酶PLC、PLD和LOX以及细胞壁降解酶PG活性的增强,提高抗氧化酶SOD和CAT的活性。(2)低温抑制番茄果实中GA3含量的上升,0.5 mM GA3处理能迅速提高贮藏前期番茄果实的GA3含量,下调GA信号途径中的生长抑制因子DELLA蛋白基因GAI以及GA生物合成的关键基因GA20ox1和GA3ox1的表达,而GA分解基因GA2ox1的表达被上调。此外,GA3处理还能提高抗冷相关的重要转录因子CBF1的基因表达,并能通过异分支酸合酶(ICS)途径提高番茄果实内源性SA的水平。(3)低温贮藏期间gib-3番茄果实冷害指数、MDA含量、离子渗透率、PLC、PLD、LOX、PG活性均显著高于野生型番茄果实,而抗氧化酶SOD和CAT的活性则显著低于野生型番茄果实。与野生型番茄果实相比,低温条件下gib-3番茄果实中DELLA蛋白基因GAI和GA合成基因GA3ox1的表达显著提高,分解基因GA2ox1和抗冷重要调控因子CBF1的表达被下调。此外,SA生物合成基因ICS1的表达也受到抑制。综上所述,GA在采后番茄果实抗冷调控过程中起重要作用。首先,外源GA3处理能维持低温贮藏下番茄果实细胞膜的稳定性;其次,外源GA3处理提高低温下番茄果实的GA3水平,激活GA合成代谢的反馈调节机制及抗冷重要调控因子CBF1的表达;第三,外源GA3处理诱导低温贮藏下番茄果实中抗性相关重要信号分子SA的生物合成。最后,GA合成途径受阻使番茄果实对冷害更敏感并阻碍SA的合成。本研究为探索采后果实综合抗冷调控机制及开发抗冷诱导新方法提供理论依据。