H2S-OASTL調(diào)節(jié)番茄果實采后貯藏品質的生理機制研究.pdf

1、我國是果品生產(chǎn)大國同時也是消費大國，由于采后的儲運條件和技術不夠完善，采摘后的果實發(fā)生后熟、衰老、死亡、腐爛變質，逐漸失去其價值，造成農(nóng)業(yè)生產(chǎn)上的巨大浪費。研究果實的成熟衰老機制，從而提供有效的貯藏技術，一直是人們急切解決的問題。番茄是我國栽培面積最廣，消費最多的作物之一，具有極高的營養(yǎng)價值，由于其不耐貯藏，易發(fā)生變質腐爛，從而造成巨大的損失，如何延長其采后貯藏期，使番茄的營養(yǎng)價值不受損害，是許多學者關注的課題。近年來的研究結果表明，硫

2、化氫(H2S)能顯著地抑制采后果實衰老過程，保持果實新鮮，延長其采后的貯藏期，然而果實在貯藏期間是否依然保持其營養(yǎng)品質不受損害，仍有待探討。乙烯(C2H4)作為植物內(nèi)源激素，在采后果實的貯藏期間發(fā)揮關鍵的作用，是果實成熟衰老的重要調(diào)控因子，也是人們研究的熱點。H2S和C2H4對果實貯藏期的品質影響，尚不是很明確。
　　本論文以采后番茄果實為實驗的材料，分別采用硫氫化鈉(NaHS)和乙烯利溶液作為H2S和C2H4的供體，研究討論了外

3、源H2S和C2H4對采后番茄品質的影響。研究結果表明，H2S處理組與對照組相比較，或者C2H4處理組與H2S和C2H4共同處理組相比較，都可以看出C2H4明顯加快番茄變紅的速度，而H2S減緩了該速度，使番茄維持較好的色澤。H2S處理抑制了葉綠素的分解、類胡蘿卜素、花青素含量的積累，提高了類黃酮、總酚等抗氧化物質的含量，使果實呈現(xiàn)新鮮飽滿的狀態(tài)。同時H2S與C2H4處理時，H2S可以延緩抗壞血酸、可滴定酸、還原糖、可溶性蛋白質、淀粉含量的

4、降解，也顯著抑制了蛋白水解酶、淀粉酶的活性。這些說明C2H4處理可以加快番茄果實成熟衰老進程及營養(yǎng)物質的消耗，降低番茄的貯藏品質，而H2S可以減緩果實營養(yǎng)成分的降解，較好的維持番茄果實的商品價值和營養(yǎng)價值，使貯藏期間的品質得到保證，另外H2S可以在一定程度上抑制乙烯的作用，從而延長采后番茄的貯藏期。
　　同時我們發(fā)現(xiàn)與對照組相比，外源H2S的存在，抑制了半胱氨酸合成酶(OASTL)的活性，降低了半胱氨酸合成酶相關基因的相對表達量，

5、且在番茄果實貯藏期間經(jīng)H2S、C2H4處理后，所檢測的與番茄品質相關的指標（葉綠素a、葉綠素b、總葉綠素、類胡蘿卜素、類黃酮、總酚、花青素、抗壞血酸、可滴定酸、還原糖、可溶性蛋白、淀粉、蛋白水解酶和淀粉酶活性）與半胱氨酸合成酶家族基因的表達量，具有較高的相關性。半胱氨酸合成酶是合成半胱氨酸的關鍵酶，半胱氨酸的生成是植物合成眾多具有重要生物學功能的代謝產(chǎn)物的前體物質，半胱氨酸的生物合成能力與植物的抗性、耐受性及其果實的品質有著密切的聯(lián)系，

6、而這些都由半胱氨酸合成酶進行調(diào)控。
　　因此本文對半胱氨酸合成酶家族基因OASTL1、OASTL2進行了生物信息學分析，主要包括進化樹構建、蛋白結構域預測及Motif分析，得到番茄中OASTL1、OASTL2基因分別與擬南芥、煙草、水稻、玉米等物種的相應基因具有較高的同源性，其中OASTL1基因與煙草同源性高達99％，OASTL2基因與擬南芥的同源性達到97％。由蛋白結構域和Motif的分析中得到該基因的功能較為保守。通過構建G

7、FP-OASTL1/OASTL2載體，轉染煙草葉片進行亞細胞定位，結果表明OASTL1、OASTL2基因主要定位在植物細胞的葉綠體和胞質內(nèi)。另外對番茄不同組織中OASTL1、OASTL2基因的表達情況進行定量PCR，得到其在不同組織中的表達量不同，其中葉和果實中的表達量相對較高，這與網(wǎng)站預測結果一致。
　　近一步構建了OASTL1、OASTL2的Crispr/cas9敲除載體和PBI121超表達載體，轉入農(nóng)桿菌感受態(tài)，然后分別侵染

8、番茄的莖和子葉，經(jīng)植物組織培養(yǎng)，篩選并獲得番茄OASTL1和OASTL2的基因缺失植株和過表達植株。然后對番茄過表達植株OASTL基因的表達量進行分析，RT-PCR的結果顯示，OASTL1的1號番茄相對于野生型植株OASTL表達量提高了約2倍，2號提高了約4倍，3號提高了約7倍，OASTL2基因1號番茄的相對表達量約是野生型番茄的25倍，番茄過表達植株OASTL基因的表達量相對野生型有不同程度的提高，表明載體在植株體內(nèi)發(fā)揮了相應的作用。