不同脅迫處理荔枝果皮褐變差異及機(jī)理研究.pdf

1、荔枝（Litchi chinensisSonn.）是原產(chǎn)于我國南方的亞熱帶水果，在華南地區(qū)農(nóng)村經(jīng)濟(jì)中占有重要地位。然而荔枝果實(shí)成熟于高溫高濕的盛夏，采后果皮極易褐變，嚴(yán)重降低果實(shí)商品價(jià)值，限制了其貯運(yùn)和銷售。研究荔枝采后褐變機(jī)制對(duì)研發(fā)荔枝保鮮技術(shù)具有重要意義。導(dǎo)致荔枝果皮褐變的因素很多，如失水、高溫或低溫傷害、化學(xué)物質(zhì)傷害、微生物侵染等脅迫因素均可導(dǎo)致果皮褐變，但目前對(duì)不同脅迫因素所導(dǎo)致的荔枝果皮褐變的差異仍不清楚，不同脅迫因素導(dǎo)致荔枝

2、果皮的褐變機(jī)制也鮮有報(bào)道。
　　本論文以妃子笑和糯米糍荔枝果實(shí)為試驗(yàn)材料，研究了室溫貯藏條件下荔枝經(jīng)失水（不包裝）、熱（60℃，2min）、低溫（-20℃，1h）、酸（6％食用鹽酸，3min）及病菌（霜疫霉接種）等5種不同脅迫處理后，果皮在外觀顏色、細(xì)胞超微結(jié)構(gòu)、生理生化、相關(guān)基因表達(dá)的差異及荔枝褐變過程中蛋白質(zhì)組的變化，主要結(jié)果如下：
　?。?）不同脅迫處理都導(dǎo)致荔枝果皮快速褐變，在貯藏末期褐變指數(shù)基本都達(dá)到5，但不同脅迫

3、處理導(dǎo)致荔枝果皮的褐變?cè)陬伾兓嫌幸欢ú町?。隨著褐變的逐漸加重，果皮亮度、紅色度和色彩飽和度逐漸降低，色調(diào)小幅上升。不同脅迫處理導(dǎo)致的荔枝果皮褐變速率和表象上存在差異，失水脅迫處理荔枝果實(shí)褐變變化均勻，果皮呈現(xiàn)干黃色；熱脅迫處理荔枝果實(shí)呈現(xiàn)最低的果皮亮度和紅色度，但果皮色調(diào)是5種類型褐變中最高的，完全褐變荔枝果皮呈黑褐色；低溫脅迫處理的荔枝果皮的亮度和紅色度則是最高。5種脅迫處理的荔枝果皮褐變指數(shù)與果皮L*，a*和C*值都顯著相關(guān)，表

4、明不同脅迫處理的荔枝果實(shí)在果皮褐變過程中，均可根據(jù)果皮的L*，a*和C*值來衡量荔枝果皮的褐變程度。
　　（2）比較了荔枝鮮果及不同脅迫處理導(dǎo)致褐變的果皮的超微結(jié)構(gòu)。通過掃描電鏡和透射電鏡觀察，發(fā)現(xiàn)荔枝鮮果果皮細(xì)胞結(jié)構(gòu)完整，細(xì)胞內(nèi)可見清晰細(xì)胞器結(jié)構(gòu)，5種不同脅迫處理導(dǎo)致的果皮褐變細(xì)胞結(jié)構(gòu)都發(fā)生了改變，不同脅迫處理導(dǎo)致結(jié)構(gòu)的破壞情況存在差異。失水脅迫褐變的荔枝果皮細(xì)胞壁大量斷裂，細(xì)胞內(nèi)容物基本消失；熱脅迫褐變的果皮細(xì)胞皺縮變形，但細(xì)

5、胞內(nèi)容物仍較多；低溫脅迫褐變的荔枝果皮細(xì)胞中內(nèi)含物基本消失，但細(xì)胞結(jié)構(gòu)相對(duì)完整；酸脅迫褐變果皮的蠟質(zhì)層脫落嚴(yán)重；病菌脅迫褐變的妃子笑荔枝果皮細(xì)胞中有大量顆粒物分布，糯米糍則沒有，表現(xiàn)出品種的特異性。
　?。?）5種脅迫處理導(dǎo)致的荔枝果皮褐變的生理變化有一定差異。失水、熱和低溫脅迫處理的荔枝果實(shí)呼吸速率均逐漸下降，乙烯釋放量波動(dòng)較??；酸和病菌脅迫處理均刺激了荔枝果實(shí)的呼吸速率和乙烯釋放量的提高，尤其是褐變后期出現(xiàn)了明顯的上升。熱脅迫

6、處理抑制了妃子笑荔枝果皮中漆酶（Lac）、多酚氧化酶（PPO）、過氧化物酶（POD）活性，在糯米糍荔枝果皮上則未表現(xiàn)出抑制作用；酸脅迫處理抑制了荔枝果皮中Lac和PPO的活性，同時(shí)提高了POD和超氧物歧化酶（SOD）的活性。貯藏期間，5種脅迫處理荔枝果皮中含水量和花色素苷含量基本隨著褐變加深逐漸降低，但酸脅迫處理的?妃子笑‘荔枝果皮花色素苷含量在貯藏后期出現(xiàn)了小幅上揚(yáng)?？偡雍皖慄S酮含量的變化因荔枝品種呈現(xiàn)特異性，在糯米糍5組處理果實(shí)中均

7、呈現(xiàn)逐漸上升的變化趨勢(shì)；在妃子笑荔枝中除酸脅迫處理外，其余4種處理中總體逐漸下降。熱、低溫和酸脅迫處理荔枝果皮中丙二醛（MDA）和脯氨酸含量的升高較慢。
　?。?）不同脅迫處理引起荔枝果皮褐變過程中LcLac，LcPPO，POD和SOD基因的表達(dá)量的變化規(guī)律存在差異。褐變過程中，除LcPPO基因外，荔枝果皮中LcLac，POD和SOD基因的表達(dá)水平都較低。失水、酸和病菌脅迫處理荔枝的LcLac基因的相對(duì)表達(dá)量呈先上升后下降；熱脅迫

8、處理荔枝的LcLac基因相對(duì)表達(dá)量持續(xù)下降；低溫脅迫處理的妃子笑荔枝中LcLac基因表達(dá)量變化趨勢(shì)為先上升后一點(diǎn)點(diǎn)降，但在糯米糍上表現(xiàn)為先下降后上升。隨著褐變加深，失水脅迫處理的荔枝果實(shí)的LcPPO基因表達(dá)量先上升后下降；其余4種處理的LcPPO基因表達(dá)量則總體上逐漸上升。4個(gè)POD基因的表達(dá)水平在2個(gè)品種的荔枝中都較低，隨著褐變加深小范圍內(nèi)波動(dòng)；熱脅迫處理提高了POD5基因的表達(dá)水平，抑制了POD3基因的表達(dá)；酸脅迫處理促進(jìn)了POD3

9、和POD5基因的表達(dá)。5個(gè)SOD基因表達(dá)量在荔枝褐變過程中均保持較低水平，變化幅度也較小。失水、熱和病菌脅迫處理的荔枝Fe-SOD基因表達(dá)水平呈小幅下降趨勢(shì)，低溫和酸脅迫處理果實(shí)的Fe-SOD基因表達(dá)量較穩(wěn)定；熱、低溫和酸脅迫處理荔枝的Mn-SOD基因表達(dá)水平受到一定程度的抑制，失水和病菌脅迫果實(shí)的Mn-SOD基因表達(dá)相差不大；熱脅迫處理刺激了Cu/Zn-SOD-1，Cu/Zn-SOD-2和Cu/Zn-SOD-3基因的表達(dá)，而酸和病菌脅

10、迫對(duì)這些基因表達(dá)的影響較小。
　?。?）相關(guān)性分析和逐步回歸分析結(jié)果表明，不同脅迫導(dǎo)致褐變的主要影響因子是不同的。酸和病菌脅迫處理組荔枝果實(shí)褐變指數(shù)與果皮含水量和類黃酮含量均顯著相關(guān)，果皮含水量為這兩種脅迫導(dǎo)致果皮褐變的主要影響因子。其他脅迫導(dǎo)致的荔枝果皮褐變的主要影響因子因品種而異。妃子笑和糯米糍荔枝失水脅迫處理導(dǎo)致兩個(gè)品種荔枝果皮褐變與果皮含水量、花色素苷、總酚、類黃酮、MDA和脯氨酸含量顯著相關(guān)，但主要影響因子上，妃子笑為L

11、cLac基因表達(dá)量，而?糯米糍‘為含水量、PPO活性和LcPPO基因表達(dá)量。熱脅迫處理果皮褐變與果皮含水量、類黃酮含量和LcLac基因表達(dá)量顯著相關(guān)，主要影響因子?妃子笑‘為SOD活性，糯米糍則為POD3基因表達(dá)量和果皮含水量。低溫脅迫處理荔枝果實(shí)褐變指數(shù)與果皮含水量、總酚和脯氨酸含量及LcPPO基因表達(dá)量均顯著相關(guān)，妃子笑褐變主要影響因子為果皮含水量和Cu/Zn-SOD-2基因表達(dá)量，糯米糍則為果皮花色素苷含量和Cu/Zn-SOD-2

12、基因表達(dá)量。
　?。?）進(jìn)行了不同褐變程度荔枝果皮的蛋白質(zhì)組學(xué)分析。采用串聯(lián)質(zhì)譜標(biāo)簽（TMT）標(biāo)記結(jié)合質(zhì)譜鑒定技術(shù)，獲得匹配到數(shù)據(jù)庫的二級(jí)圖譜10793張，鑒定得到特異性肽段6607個(gè)，可定量蛋白1957個(gè)。在3個(gè)不同褐變程度果皮中共鑒定到603個(gè)差異蛋白，其中共有差異蛋白10個(gè)，功能主要集中在物質(zhì)代謝、基因表達(dá)和生物合成、抗逆脅迫和應(yīng)激反應(yīng)、蛋白質(zhì)合成、糖代謝等。對(duì)10個(gè)共有差異蛋白中差異顯著且獲得標(biāo)注信息的阿拉伯呋喃糖蛋白（A