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蓝莓果实富含花青素、类黄酮等多种抗氧化活性物质,具有抗衰老、保护视力等生理功能,受到广大消费者青睐。蓝莓采牧于高温高湿的夏季,在贮藏过程中易受到微生物侵染。灰霉侵染是蓝莓采后病害的主要问题,严重制约蓝莓产业发展。蓝莓表皮覆盖着一层白色且致密的蜡质,已有研究表明蓝莓果实蜡质对维持果实品质和抵御病原菌侵染有重要作用。目前国内外关于灰霉侵染对蓝莓果实蜡质及果实的影响尚未报道。
本文以‘灿烂’蓝莓为试材,在研究灰霉侵染对蓝莓果实蜡质结构与组分的影响的基础上,进一步明确灰霉角质酶在侵染中的作用,并从活性氧代谢和花青素合成两个方面探讨灰霉侵染的作用机理,以期为蓝莓采后抗病性诱导提供理论依据,得出的主要结论如下:
(1)研究了灰霉侵染过程中蓝莓果实蜡质结构与组分的变化。通过扫描电镜观察到,接种0h,蓝莓表皮蜡质出现灰霉分生孢子;48h后分生孢子萌发为菌丝,菌丝周围的蜡质呈疏松状态;96h后菌丝纵横交错,菌丝周围的蜡质杆状结构晶体显著减少,对照组始终保持较完好蜡质。通过GC-MS检测结果可知,蓝莓果实蜡质组分在灰霉入侵过程中发生显著变化,十六烷酸、十八烷酸、熊果酸、α-香树脂醇、β-谷甾醇、岩藻甾醇、正十五烷和正十九烷含量在侵染后48和96h显著上升;齐墩果酸含量先下降后上升;十八醇和二十二醇含量显著下降。蓝莓通过调节蜡质代谢水平响应微生物侵染。通过灰霉侵染和体外培养中角质酶活性变化可知,蓝莓体内角质酶活性在接种12h达到高峰,72h内保持较高活性,说明角质酶是灰霉主要的致病因子。
(2)研究了灰霉侵染对蓝莓采后品质和活性氧代谢的影响。发现灰霉侵染导致蓝莓腐烂率增加,果实软化进程加快,细胞壁主要成分果胶含量下降,同时TSS含量下降,TA含量上升,果实品质发生劣变。从活性氧代谢角度分析,灰霉侵染导致蓝莓果实O2·-和H2O2的产生,同时加速MDA产生及膜脂过氧化。研究结果表明,灰霉侵染加速蓝莓品质劣变和活性氧产生。
(3)研究了灰霉侵染对蓝莓抗氧化酶和抗氧化物质的影响。结果发现灰霉侵染0-2dCAT、APX、GR等抗氧化酶活性的上升,及AsA、GSH和总酚含量的积累;灰霉侵染3-5d蓝莓SOD活性提高及花青素的积累以响应微生物胁迫;通过对蓝莓花色苷合成与结构基因VcPAL和VcDFR研究发现,灰霉侵染后蓝莓花青素合成关键酶PAL和DFR活性升高,以及结构基因VcPAL和VcDFR表达上调。研究表明,蓝莓体内CAT、APX、GR、AsA和GSH在灰霉侵染前期发挥抗氧化作用,SOD和花青素是灰霉侵染中期抗氧化系统的主要组成。在微生物胁迫下,蓝莓通过上调VcPAL和VcDFR基因表达,促进花青素合成以抵御灰霉侵染。
本文以‘灿烂’蓝莓为试材,在研究灰霉侵染对蓝莓果实蜡质结构与组分的影响的基础上,进一步明确灰霉角质酶在侵染中的作用,并从活性氧代谢和花青素合成两个方面探讨灰霉侵染的作用机理,以期为蓝莓采后抗病性诱导提供理论依据,得出的主要结论如下:
(1)研究了灰霉侵染过程中蓝莓果实蜡质结构与组分的变化。通过扫描电镜观察到,接种0h,蓝莓表皮蜡质出现灰霉分生孢子;48h后分生孢子萌发为菌丝,菌丝周围的蜡质呈疏松状态;96h后菌丝纵横交错,菌丝周围的蜡质杆状结构晶体显著减少,对照组始终保持较完好蜡质。通过GC-MS检测结果可知,蓝莓果实蜡质组分在灰霉入侵过程中发生显著变化,十六烷酸、十八烷酸、熊果酸、α-香树脂醇、β-谷甾醇、岩藻甾醇、正十五烷和正十九烷含量在侵染后48和96h显著上升;齐墩果酸含量先下降后上升;十八醇和二十二醇含量显著下降。蓝莓通过调节蜡质代谢水平响应微生物侵染。通过灰霉侵染和体外培养中角质酶活性变化可知,蓝莓体内角质酶活性在接种12h达到高峰,72h内保持较高活性,说明角质酶是灰霉主要的致病因子。
(2)研究了灰霉侵染对蓝莓采后品质和活性氧代谢的影响。发现灰霉侵染导致蓝莓腐烂率增加,果实软化进程加快,细胞壁主要成分果胶含量下降,同时TSS含量下降,TA含量上升,果实品质发生劣变。从活性氧代谢角度分析,灰霉侵染导致蓝莓果实O2·-和H2O2的产生,同时加速MDA产生及膜脂过氧化。研究结果表明,灰霉侵染加速蓝莓品质劣变和活性氧产生。
(3)研究了灰霉侵染对蓝莓抗氧化酶和抗氧化物质的影响。结果发现灰霉侵染0-2dCAT、APX、GR等抗氧化酶活性的上升,及AsA、GSH和总酚含量的积累;灰霉侵染3-5d蓝莓SOD活性提高及花青素的积累以响应微生物胁迫;通过对蓝莓花色苷合成与结构基因VcPAL和VcDFR研究发现,灰霉侵染后蓝莓花青素合成关键酶PAL和DFR活性升高,以及结构基因VcPAL和VcDFR表达上调。研究表明,蓝莓体内CAT、APX、GR、AsA和GSH在灰霉侵染前期发挥抗氧化作用,SOD和花青素是灰霉侵染中期抗氧化系统的主要组成。在微生物胁迫下,蓝莓通过上调VcPAL和VcDFR基因表达,促进花青素合成以抵御灰霉侵染。