硫化氫延緩采后西蘭花衰老及相關(guān)機(jī)制研究.pdf

1、硫化氫(hydrogen sulfide,H2S)是繼一氧化氮(NO)和一氧化碳(CO)之后,在植物中發(fā)現(xiàn)的第三氣體信號(hào)分子,其具有調(diào)節(jié)植物體內(nèi)多種生理生化反應(yīng)的功能,已被許多實(shí)驗(yàn)所證明,如參與了植物的光合作用、種子萌發(fā)、植物的成熟與衰老、信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)、物質(zhì)代謝等。最近本實(shí)驗(yàn)室研究發(fā)現(xiàn)H2S可以延遲果實(shí)的成熟與衰老進(jìn)程,如延緩呼吸躍變型果實(shí)獼猴桃和梨子與非呼吸躍變型果實(shí)草莓的成熟與衰老。然而,H2S是否參與調(diào)控蔬菜的成熟與衰老進(jìn)程及相關(guān)機(jī)制

2、尚不清楚。本論文以采后西蘭花為研究材料,以硫氫化鈉(NaHS·3H2O)為H2S供體,考察了氣體分子H2S對(duì)采后西蘭花成熟與衰老的影響,并探索了相關(guān)的機(jī)制。研究發(fā)現(xiàn),H2S氣體可明顯延長(zhǎng)采后西蘭花的貯藏期,并呈一定的濃度效應(yīng)。通過(guò)表觀評(píng)價(jià)發(fā)現(xiàn),2.4mM NaHS溶液處理組的延緩效果最佳。進(jìn)一步研究表明,與對(duì)照相比,H2S氣體可以明顯維持采后西蘭花中較高的可溶性固形物含量,延緩葉綠素、類胡蘿卜素、總酚、類黃酮以及維生素C等營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)含量的

3、下降,抑制花青素含量的上升;同時(shí),H2S供體還可以延緩儲(chǔ)藏過(guò)程中還原糖、可溶性蛋白質(zhì)的下降,抑制蛋白水解酶活性的上升,總游離氨基酸含量維持在一個(gè)較低的水平。
　　果蔬成熟衰老與體內(nèi)活性氧的產(chǎn)生密切相關(guān),過(guò)量的活性氧會(huì)加速果蔬的衰老進(jìn)程。本文對(duì) H2S信號(hào)分子調(diào)節(jié)采后西蘭花的抗氧化代謝機(jī)理進(jìn)行了研究,結(jié)果表明,H2S可延緩采后西蘭花中的過(guò)氧化氫(H2O2)、超氧陰離子(·O2-)及膜脂過(guò)氧化產(chǎn)物丙二醛(MDA)水平的上升;上調(diào)愈創(chuàng)木

4、酚過(guò)氧化物酶(POD),過(guò)氧化氫酶(CAT),抗壞血酸過(guò)氧化物酶(APX)和谷胱甘肽還原酶(GR)等活性氧清除酶系的活性,抑制脂氧合酶(LOX)、多酚氧化酶(PPO)和苯丙氨酸解氨酶(PAL)活性的升高。上述結(jié)果表明,氣體分子 H2S延長(zhǎng)西蘭花貯藏期和延緩衰老,與其參與介導(dǎo)了采后西蘭花的體內(nèi)抗氧化代謝有關(guān)。
　　葉綠素降解是采后西蘭花黃化的主要成因之一,本文對(duì)西蘭花葉綠素降解的相關(guān)基因進(jìn)行了研究。結(jié)果表明,H2S可以下調(diào)持綠基因(

5、BoSGR)、葉綠素酶2基因(BoCLH2)、脫鎂葉綠酸a加氧酶基因(BoPaO)和紅色葉綠素降解產(chǎn)物基因(BoRCCR)基因的表達(dá),對(duì)葉綠素b還原酶基因(BoNYC),葉綠素酶1基因(BoCLH1)和脫鎂葉綠素酶基因(BoPPH)的表達(dá)沒(méi)有明顯的影響。上述結(jié)果表明,氣體信號(hào)分子H2S主要通過(guò)參與調(diào)控 BoSGR、BoCLH2、BoPaO和BoRCCR基因的表達(dá),進(jìn)而行使其抑制葉綠素降解的生理功能。乙烯具有促進(jìn)葉片黃化和促進(jìn)果蔬衰老等作

6、用,乙烯的的生物合成前體是1-氨基環(huán)丙烷-1羧酸(ACC),控制ACC合成與氧化的關(guān)鍵基因有ACC合成酶(BoAcs)和ACC氧化酶(BoAco)基因。研究結(jié)果發(fā)現(xiàn),H2S可以促進(jìn)BoAcs1和BoAcs2基因的表達(dá),對(duì)BoAcs3影響不是很明顯;促進(jìn)BoAco1和BoAco2基因的表達(dá),對(duì)BoAco3沒(méi)有影響;且H2S對(duì)乙烯的受體之一(BoERS)沒(méi)有影響。上述結(jié)果暗示了氣體分子 H2S可以通過(guò)促進(jìn)BoAcs和BoAco基因的表達(dá),提

7、高 ACC的合成,促進(jìn)內(nèi)源乙烯的產(chǎn)生,可能是 H2S可以促進(jìn)乙烯的合成,但在乙烯信號(hào)下游轉(zhuǎn)導(dǎo)途徑中發(fā)生負(fù)調(diào)控作用。蛋白酶表達(dá)與葉片衰老密切相關(guān),半胱氨酸蛋白酶(BoCP)和天冬氨酸蛋白酶(BoLSC)基因在葉片衰老過(guò)程中都參與表達(dá),本實(shí)驗(yàn)研究發(fā)現(xiàn),H2S可以下調(diào)BoCP1和脂氧合酶(BoLOX)基因表達(dá);上調(diào)BoCP3、BoLSC807和過(guò)氧化氫酶(BoCAT)基因的表達(dá);上述研究結(jié)果可能表明 H2S通過(guò)提高BoCAT和BoCP3、Bo

8、LSC807基因的表達(dá),提高抗氧化酶活性,抑制蛋白質(zhì)的降解,同時(shí)調(diào)控BoLOX基因的表達(dá),抑制脂氧合酶的合成,阻止膜脂的過(guò)氧化,緩解西蘭花的衰老。同時(shí),對(duì)于硫代謝關(guān)鍵控制酶基因,我們也進(jìn)行了相關(guān)研究,研究結(jié)果表明,H2S可以上調(diào)采后西蘭花亞硫酸還原酶(BoSR)、O-乙酰絲氨酸(硫醇)裂解酶(BoOASTL)和L-半胱氨酸脫巰基酶(BoLCD)基因的表達(dá)。采用H2S熒光探針檢測(cè)內(nèi)源H2S的水平發(fā)現(xiàn),外源H2S處理可以提高內(nèi)源H2S的含量