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桃果实因其香味怡人、柔软多汁和营养丰富等特点,广受消费者的青睐。与其他水果相比,桃果实皮薄肉软且采后呼吸强度大,十分不利于采后贮藏保鲜,不适宜的贮藏条件如高温、低温和机械损伤等会加速其采后腐烂,严重缩短果实的贮藏时间。目前,国内外主要依靠低温贮藏和化学杀菌剂等技术延长果蔬的货架期,但随着人们绿色环保意识的加强以及病原菌耐药性的上升,化学杀菌剂的使用受到越来越多的限制,因此研发新型绿色有效的保鲜技术迫在眉睫。本论文以“白凤”水蜜桃为试验材料,研究绿色激发子—β-氨基丁酸(β-aminobutyricacid,BABA)对桃果实采后腐烂的控制作用,通过研究桃果实内部活性氧代谢和还原势高低的变化,探讨BABA处理减轻果实腐烂和诱导抗病的调控机理,并利用转录组学进一步研究BABA处理对桃果实诱导抗病的分子调控机制,以期挖掘更多的关键控制基因,为BABA在桃果实采后防腐保鲜中的应用提供依据。研究结果分述如下:
1.研究了不同浓度BABA处理对采后桃果实防腐效果及其最佳防腐浓度对果实活性氧代谢的影响。在常温(20℃)贮藏条件下,以不同浓度BABA(0、1、10、100、500 mmol/L)处理采后桃果实,结果显示10~500mmol/LBABA处理均可有效控制果实采后腐烂率的上升,且10mmol/LBABA处理的效果最佳,因此选用10mmol/LBABA作为最佳作用浓度,该浓度下的BABA处理可以缓解果实中抗坏血酸、可溶性固形物(TSS)和可滴定酸(TA)的下降,维持较高的总酚含量、DPPH自由基清除率和总还原力,抑制丙二醛的积累和相对电导率的上升,进而抑制果实的膜脂过氧化,此外BABA处理还可通过提高抗氧化酶的活性和谷胱甘肽等抗氧化物质的含量来抑制贮藏期间超氧阴离子和过氧化氢等活性氧的积累。以上结果表明,BABA处理可以通过调节桃果实的活性氧代谢来提高桃果实的抗氧化能力,进而提高其防腐能力。
2.研究了BABA处理对采后桃果实内部还原势的影响及内部还原势与抗病的关系。与对照组相比,10mmol/LBABA处理有效减缓了桃果实软腐病的发病率和病斑面积的增加,促进了一氧化氮(NO)和水杨酸(SA)等还原性信号分子的积累,提高了磷酸戊糖途径关键酶葡萄糖-6-磷酸脱氢(G6PDH)和6-磷酸葡萄糖酸脱氢酶(6PGAH)以及AsA-GSH循环关键酶如单脱氢抗坏血酸还原酶(MDHAR)等酶的活性,进而促进了NADPH的合成,为果实体内提供了更多的还原力。使用磷酸戊糖途径的抑制剂—6-氨基烟酰胺(6-AN)处理桃果实发现,6-AN处理抑制了NO、SA的积累和磷酸戊糖途径、AsA-GSH循环关键酶的活性,使得果实内部还原势降低,导致了桃果实发病率和病斑直径快速上升。这些结果说明,BABA处理诱导的桃果实抗病性与果实内部还原势的高低密切相关,高还原势有利于诱导抗病性的提高。
3.研究了10mmol/LBABA处理对采后桃果实的诱导抗病模式。通过测定PpNPR1-like、PpCHI和PpGNS三个PRs基因的表达量发现,10mmol/LBABA+病原菌处理组的基因表达量在贮藏期间一直处于较高水平,单一10mmol/LBABA处理组在贮藏前期果实PRs表达量较低,与对照组无显著差异,但在贮藏后期果实发病率上升后,三个PRs基因的表达量迅速上升至BABA+病原菌处理组水平,而单一接种组的PRs表达量仅在贮藏前期表达较高,之后不断下降。这表明,10mmol/LBABA处理是通过priming机制诱导果实抗病,即仅在果实受到病菌侵染后才触发产生抗病性。
4.从转录水平研究了BABA处理、病原菌接种处理和BABA+病原菌接种处理对桃果实采后的诱导抗病响应。对“Plant-pathogeninteraction”、“Planthormonesignaltransduction”和“Phenylpropanoidbiosynthesis”三个代谢通路的差异表达基因进行分析,结果发现,三个处理均能诱导上述三个代谢通路中大部分基因的上调。此外,单一病原菌接种处理和BABA处理可诱导不同WRKY转录因子的表达,这说明10mmol/LBABA诱导的priming反应与直接病原菌接种诱导的抗病模式调控机制在分子层面存在一定差异,为之后BABA应用于采后桃果实的防腐保鲜提供了分子生物学依据。
1.研究了不同浓度BABA处理对采后桃果实防腐效果及其最佳防腐浓度对果实活性氧代谢的影响。在常温(20℃)贮藏条件下,以不同浓度BABA(0、1、10、100、500 mmol/L)处理采后桃果实,结果显示10~500mmol/LBABA处理均可有效控制果实采后腐烂率的上升,且10mmol/LBABA处理的效果最佳,因此选用10mmol/LBABA作为最佳作用浓度,该浓度下的BABA处理可以缓解果实中抗坏血酸、可溶性固形物(TSS)和可滴定酸(TA)的下降,维持较高的总酚含量、DPPH自由基清除率和总还原力,抑制丙二醛的积累和相对电导率的上升,进而抑制果实的膜脂过氧化,此外BABA处理还可通过提高抗氧化酶的活性和谷胱甘肽等抗氧化物质的含量来抑制贮藏期间超氧阴离子和过氧化氢等活性氧的积累。以上结果表明,BABA处理可以通过调节桃果实的活性氧代谢来提高桃果实的抗氧化能力,进而提高其防腐能力。
2.研究了BABA处理对采后桃果实内部还原势的影响及内部还原势与抗病的关系。与对照组相比,10mmol/LBABA处理有效减缓了桃果实软腐病的发病率和病斑面积的增加,促进了一氧化氮(NO)和水杨酸(SA)等还原性信号分子的积累,提高了磷酸戊糖途径关键酶葡萄糖-6-磷酸脱氢(G6PDH)和6-磷酸葡萄糖酸脱氢酶(6PGAH)以及AsA-GSH循环关键酶如单脱氢抗坏血酸还原酶(MDHAR)等酶的活性,进而促进了NADPH的合成,为果实体内提供了更多的还原力。使用磷酸戊糖途径的抑制剂—6-氨基烟酰胺(6-AN)处理桃果实发现,6-AN处理抑制了NO、SA的积累和磷酸戊糖途径、AsA-GSH循环关键酶的活性,使得果实内部还原势降低,导致了桃果实发病率和病斑直径快速上升。这些结果说明,BABA处理诱导的桃果实抗病性与果实内部还原势的高低密切相关,高还原势有利于诱导抗病性的提高。
3.研究了10mmol/LBABA处理对采后桃果实的诱导抗病模式。通过测定PpNPR1-like、PpCHI和PpGNS三个PRs基因的表达量发现,10mmol/LBABA+病原菌处理组的基因表达量在贮藏期间一直处于较高水平,单一10mmol/LBABA处理组在贮藏前期果实PRs表达量较低,与对照组无显著差异,但在贮藏后期果实发病率上升后,三个PRs基因的表达量迅速上升至BABA+病原菌处理组水平,而单一接种组的PRs表达量仅在贮藏前期表达较高,之后不断下降。这表明,10mmol/LBABA处理是通过priming机制诱导果实抗病,即仅在果实受到病菌侵染后才触发产生抗病性。
4.从转录水平研究了BABA处理、病原菌接种处理和BABA+病原菌接种处理对桃果实采后的诱导抗病响应。对“Plant-pathogeninteraction”、“Planthormonesignaltransduction”和“Phenylpropanoidbiosynthesis”三个代谢通路的差异表达基因进行分析,结果发现,三个处理均能诱导上述三个代谢通路中大部分基因的上调。此外,单一病原菌接种处理和BABA处理可诱导不同WRKY转录因子的表达,这说明10mmol/LBABA诱导的priming反应与直接病原菌接种诱导的抗病模式调控机制在分子层面存在一定差异,为之后BABA应用于采后桃果实的防腐保鲜提供了分子生物学依据。