基于磷酸化蛋白质组学的采后蓝莓果实软化机理及调控的研究

来源 :沈阳农业大学 | 被引量 : 0次 | 上传用户:aiwuziji
下载到本地 , 更方便阅读
声明 : 本文档内容版权归属内容提供方 , 如果您对本文有版权争议 , 可与客服联系进行内容授权或下架
论文部分内容阅读
蓝莓,杜鹃花科(Ericaceae)越橘属(Vaccinium spp.),果实营养价值丰富,富含维生素、花色苷、酚酸和黄酮等多种生物活性成分,具有抗氧化、抗菌、抗癌等功效。蓝莓果实采收期正值盛夏,由于较高的田间热和果实自身耐贮性较差,采后货架期间极易发生品质劣变,影响其果实品质和商品价值。软化是采后蓝莓果实成熟衰老进程中最主要的品质劣变现象。鉴于此,研究采后蓝莓果实的软化机理、探索相应的调控技术,具有重要的理论和实践意义。本文首先通过对蓝莓果实形态和细胞水平的观察与分析,研究常温货架期间蓝莓果实软化的发生规律,通过磷酸化蛋白质组学分析蓝莓果实软化发生后的差异磷酸化蛋白,并通过生物信息学分析,挖掘其参与的代谢途径,在此基础上,聚焦糖代谢和植物激素乙烯合成及信号转导途径,探索糖代谢和乙烯对蓝莓果实软化的影响及作用机理,基于上述机理研究进一步探讨了调控蓝莓果实软化的调控技术。该研究结果将为解决蓝莓果实采后品质劣变提供依据,同时也为其他浆果类果实软化机理研究提供参考。主要结果如下:常温货架期间蓝莓果实硬度下降速率较快,货架期第8d软化现象明显。蓝莓果实发生软化后,其表观形态、细胞结构和水分分布均有所变化。主要表现为果肉颜色浑浊变浅,细胞收缩和褶皱明显,细胞间隙增大,出现质壁分离现象,叶绿体损伤严重,果实水分含量降低,自由水逐渐转化为结合水。根据果实上述变化,取采收当天和常温货架第8d软化现象明显的蓝莓果实进行磷酸化蛋白质组学测序,共鉴定出5092个肽段,位于2530个前体蛋白上。发生磷酸化修饰的蛋白质数量为2282个,共鉴定出5635个磷酸化位点,其中5099个位点被准确定量,其中742个磷酸化蛋白发生显著差异。GO分类结果表明这些差异磷酸化蛋白主要参与“细胞过程”、“代谢过程”、“刺激应答”、和“结合”过程。KEGG代谢通路分析显示“代谢途径”、“植物病原互作”、“内质网的蛋白质加工”、“次生代谢物生物合成”、“剪接体”、“淀粉和蔗糖代谢”、“糖酵解”和“植物激素信号转导”途径均富集了大量差异磷酸化蛋白。基于磷酸化蛋白质组学分析结果,聚焦糖代谢过程,通过对蓝莓果实软化过程中蔗糖代谢和果胶降解过程中重要物质组分及含量、关键酶活性及相关基因表达水平的验证,进一步探究了糖代谢对蓝莓果实软化作用机理。结果表明,常温下伴随着果实的软化,蓝莓果实中蔗糖含量明显减少,而葡萄糖和果糖含量增加,SPS酶活性显著下降,AI酶活性显著上升,Vc SPS表达显著上调,而SPS蛋白磷酸化水平升高,表明蓝莓果实软化过程中蔗糖发生了转化。果实中水溶性果胶含量显著增加,而共价结合型果胶含量减少,Vc PE基因下调表达,过表达Vc PE基因的蓝莓果实较对照果实更好的维持果实硬度,表明果实软化过程中果胶物质也发生了转化,且Vc PE基因在该过程中发挥重要作用。外源糖处理抑制了果实蔗糖含量的下降,至货架第8d时,其含量为对照果实的4.3倍,处理果实Vc SPS表达的上升趋势和Vc PE表达的下降趋势明显减缓,进一步验证了糖代谢在蓝莓果实软化过程中发挥着重要作用。磷酸化蛋白质组学分析结果表明,乙烯代谢途径富集大量差异磷酸化蛋白。通过外源乙烯和1-MCP处理,进一步验证了乙烯对采后蓝莓果实软化的作用,结果表明,外源乙烯处理加快了蓝莓果实硬度的下降,加剧了果实蔗糖含量的下降和果糖、葡萄糖含量的升高。与对照相比,SS和AI活性显著提高,而SPS和NI活性明显降低;PG、PE、β-gal和Cx活性均有不同程度的提高。蔗糖代谢相关基因Vc SPS、Vc SS1、Vc INV9和Vc CWINV1的表达明显上调,而Vc NIN2一定程度下调。果胶水解相关基因Vc PG和Vc BG6显著上调,而Vc PE和Vc GAL1的表达明显下调。1-MCP处理有效抑制了蓝莓果实硬度的下降,果实蔗糖、果糖和葡萄糖含量的变化幅度明显减小,缓解了SPS活性的下降和SS活性的升高,同时显著抑制了PG、PE和β-gal活性。货架后期,1-MCP处理的果实Vc SS1和Vc CWINV1表达量明显高于同期对照组蓝莓果实,而Vc PG和Vc BG6表达量明显受到抑制,且1-MCP处理减小了Vc SPS、Vc INV9、Vc NIN2、Vc PE和Vc GAL1表达量的变化幅度。上述结果表明,乙烯与蓝莓果实糖代谢和果胶转化密切相关,进而影响到果实的软化进程。基于上述研究结果,进一步探讨了乙烯吸收剂处理对采后蓝莓果实软化的调控作用。结果表明:乙烯吸收剂处理有效延缓了蓝莓果实硬度的下降,在货架第8d时其值为对照果实的1.5倍。处理果实对于PG和β-gal的活性在货架前期表现出显著的抑制作用。与对照果实相比,处理果实的乙烯释放量、乙烯合成关键酶ACS和ACO活性均显著降低。此外,该处理显著抑制了果实的失重和腐烂,缓解了果实SSC含量的变化。表明乙烯吸收剂处理能有效延缓蓝莓果实的软化,较好地保持常温货架期蓝莓果实的品质。
其他文献
体细胞胚发生对于野生百合资源保存与种质创新具有重要意义。目前研究表明生长素对于体细胞胚发生具有重要调控作用,而生长素转运是外源生长素发挥功能的第一步,但生长素转运如何调控体细胞胚发生尚不清楚。本研究旨在筛选并挖掘细叶百合中生长素转运相关基因,并探究其在细叶体细胞胚发生过程中的调控功能,为阐明生长素调控百合体细胞胚发生的分子机理奠定基础。主要研究结果如下:1.为挖掘影响百合体细胞胚发生的关键因素,对
叶片是植物最重要的光合器官,也是一些蔬菜的产品器官。叶片通过光合作用、呼吸作用和储存营养的功能,为植物的生长发育提供能量。叶片的典型特征主要涉及形态、大小和颜色三个方面,叶片功能基因组学多以上述三种特征性状的突变体为试材开展研究。大白菜是重要的蔬菜作物,随着2011年大白菜基因组序列信息的释放和此后两次大规模完善,大白菜基因组的研究重点已由结构基因组学转向功能基因组学。本研究以大白菜DH系‘FT‘
大白菜(Brassica rapa ssp.pekinensis)起源于中国,其生态类型繁多、食用方式多样,是中国及东亚地区许多国家和地区的重要蔬菜作物。抽薹开花影响大白菜叶球和花薹的形成,是白菜类蔬菜重要的农艺性状。在结球白菜生产中,未熟抽薹会严重影响叶球的产量和质量,因此,选育耐抽薹品种是结球白菜重要的育种目标。但是,对于以花薹为产品器官的白菜苔品种来说,苗期过后适时抽薹,又是产量形成的关键因
大白菜(Brassica rapa L.ssp.pekinensis)是我国以及韩国、日本等东亚国家和地区广泛种植的蔬菜作物,包括结球、半结球和散叶类型,其中,结球白菜是最重要的品种类型。结球白菜的产品器官是叶球,结球性是决定其产量和品质的重要农艺性状,叶球形成与发育研究历来受到研究者重视。2011年大白菜基因组测序信息的释放,为其功能基因组研究奠定了基础。鉴于突变体在功能基因组研究中的重要作用,
葡萄霜霉病是中国葡萄生产上的第一大病害,每年造成的产量损失极大。化学防治是目前防治该病的常用措施,长期大量使用化学农药易导致抗药性产生,易导致产品和环境污染。挖掘抗病基因,选育抗病优质葡萄品种已成为研究热点。葡萄霜霉病抗病机理已有一定报道,但利用抗感鲜食葡萄转录组测序挖掘抗病基因,并对抗病候选基因脱落酸受体VvPYL4开展相关功能分析尚未见报道。本文以葡萄霜霉病菌为靶标,开展了葡萄品种对霜霉病抗病
拟轮枝镰孢菌引起的玉米穗粒腐病(FER)具有分布广泛、破坏性强的特点,严重影响玉米的产量和品质。玉米穗粒腐的病原真菌在地区和年份之间差异较大,病原菌能够单独或复合侵染引起病害,其发病机制复杂,且FER抗性由微效多基因控制,因此迄今为止尚未鉴定到免疫材料,对其抗性遗传机制更是知之甚少,严重阻碍了玉米穗粒腐病抗性遗传资源的挖掘及优良抗病品种的培育。利用连锁群体鉴定抗病性的主效QTL和利用关联群体鉴定抗
由新月弯孢菌[Curvularia lunata(Walk.)Boed.]侵染引起的玉米弯孢叶斑病是一种重要的世界性病害,广泛发生于美洲、欧洲、亚洲及非洲的玉米产区,严重威胁着玉米安全生产。C.lunata通过附着胞侵入玉米叶片表皮细胞,同时产生细胞壁降解酶和毒素破坏角质层、细胞壁、细胞膜和防御酶系统,进而完成侵染和致病。附着胞是半活体营养类型植物病原真菌活体营养阶段的重要致病手段,其调控机制目前
天山郁金香(Tulipa thianschanica Regel)为百合科(Liliaceae)郁金香属(Tulipa)多年生野生花卉,分布于中国新疆西部和中亚地区,花色艳丽、花型独特、抗性强。经过漫长的进化适应,郁金香种子形成了特有的休眠机制。然而,休眠特性是导致郁金香种子萌发率低和萌发不整齐的根本原因,限制了郁金香的育种进程。本研究利用生理生化测定方法和超高效液相色谱法(UPLC-MS/MS)
体细胞胚发生具有普遍、遗传稳定、适于作为外源基因转化受体系统等优点,对百合产业中的遗传性状改良和种球优质繁育具有重要意义。本课题组前期明确了miR171在百合体胚发生过程中具有重要作用,然而其调控百合体胚发生的作用机制及内部调控网络尚未明确。本文以miR171为研究切入点,利用过表达、点突变、STTM人工沉默和CRISPR/Cas9基因编辑技术明确了lpu-e TM171a/b、lpu-miR17
玉竹[Polygonatum odoratum(Mill.)Druce]是百合科黄精属多年生草本植物,玉竹根是国家卫计委确认的传统药食两用原料。玉竹根中含有特殊种类的天然高异黄酮类化合物,以二氢高异黄酮为主。高异黄酮具有显著的抗氧化、抗癌功效。本课题以玉竹根粉为试验材料,研究了低共熔溶剂法提取玉竹二氢高异黄酮的操作方法,并对应用高速逆流色谱(HSCCC)纯化玉竹黄酮的操作条件进行了优化,接下来研究