硫化氢拮抗乙烯延缓香蕉果实成熟衰老的机制研究

发布时间：2018-10-18 18:32

【摘要】：我国是水果生产和消耗大国,由于采后贮运技术手段尚未完全成熟,果实在采后发生后熟、衰老、腐烂变质,每年采后果蔬损失率高达20%以上,深入开展果实成熟衰老机制的研究具有重大的经济与社会意义。乙烯是调控植物生长发育和成熟衰老至关重要的一类激素,其生理功能贯穿于植物生长周期的全过程,尤其体现在呼吸跃变型果实中。越来越多的研究表明,硫化氢(H_2S)作为一种多功能的植物气体信号分子,参与调控气孔运动、光合作用、种子萌发、叶和根器官的发育、抗逆胁迫等诸多生理过程。最近研究发现,H_2S可以延缓多种果蔬的成熟衰老进程,而H_2S是否可以拮抗乙烯信号延缓呼吸跃变型果实香蕉的成熟衰老进程,尚未见报道。本论文以未成熟青香蕉果实为实验材料,用硫氢化钠(Na HS)和乙烯利水溶液分别作为H_2S和乙烯的供体,研究了外源H_2S和乙烯对采后青香蕉成熟衰老的影响。研究结果表明,与对照组相比,乙烯处理可以加快青香蕉成熟衰老的进程,用H_2S单独处理可以延缓香蕉果实的成熟衰老进程;用H_2S和乙烯共同处理,与乙烯处理组相比,H_2S可以抑制乙烯的作用,延缓香蕉果实的成熟衰老进程,从而延长其采后贮藏期。H_2S单独处理或H_2S与乙烯共同处理时,H_2S可以维持香蕉表皮的色泽,延缓果实的褐变、软化和黄化进程,抑制叶绿素的分解和类胡萝卜素含量的积累,延缓淀粉含量的降解和抑制还原糖含量的升高,提高果肉的可溶性蛋白质含量,降低果实营养成分的消耗,延缓果实的成熟衰老进程,维持果实的商品价值。抗氧化代谢与果实成熟衰老进程密切相关,因而,本文从抗氧化相关代谢途径探讨了H_2S和乙烯信号对采后青香蕉果实在贮藏过程中的调控作用。结果表明,与对照组相比,乙烯处理加快了香蕉果实中抗氧化物质的分解;与乙烯处理组相比,H_2S单独处理或用H_2S与乙烯共同处理可以提高香蕉果实中抗氧化物质(总酚和类黄酮)的含量,降低超氧根阴离子(·O_2~-)的产生速率,抑制过氧化氢(H_2O2)和丙二醛(MDA)含量的增加,提高抗坏血酸过氧化物酶(APX)、过氧化物酶(POD)、超氧化物歧化酶(SOD)、过氧化氢酶(CAT)等抗氧化酶和抗病相关酶苯丙氨酸解氨酶(PAL)的活性,增强自由基清除能力,同时抑制香蕉果实中多酚氧化酶(PPO)、脂氧合酶(LOX)和多聚半乳糖醛酸酶(PG)等酶活性的升高,这说明H_2S可能通过增强香蕉果实的抗氧化能力来延缓果实的成熟衰老进程,延长青香蕉的采后贮藏期。本文还从基因水平上探讨了H_2S和乙烯信号对香蕉抗氧化与抗病代谢、乙烯合成与信号转导和果实软化相关基因表达的影响。结果表明,与乙烯处理组相比,H_2S与乙烯共同处理可以提高抗氧化基因Ma APX和抗病基因Ma PAL的表达水平;抑制乙烯合成通路基因Ma ACS1、Ma ACS2、Ma ACO1和Ma ACO2的表达水平;提高乙烯信号转导基因Ma ETR、Ma ERS1、Ma ERS2和Ma ERS3的表达水平;抑制香蕉中果实软化基因Ma PL的表达;并在一定程度上影响乙烯信号转导基因Ma EIL1、Ma EIL2、Ma EIL3和Ma EIL4的表达。说明外源H_2S信号可能参与调控乙烯诱导的香蕉抗氧化与抗病代谢、乙烯合成、乙烯信号转导和果实软化等生理调控,提高果实抗氧化能力,抑制乙烯合成,延缓果实软化,从而延缓采后青香蕉果实的成熟衰老进程。综上所述,外源H_2S气体信号分子可以在一定程度上抑制乙烯对果实成熟衰老的调控作用,维持香蕉果实体内营养物质的含量,通过调控香蕉果实体内抗氧化代谢水平,降低活性氧的积累,减缓细胞组织膜脂过氧化损伤,外源H_2S还可以参与调控乙烯合成和信号转导途径,从分子水平参与调控果实的抗氧化代谢和软化进程,进而延长青香蕉的采后贮藏期。
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【学位授予单位】：合肥工业大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2017
【分类号】：TS255.3

【参考文献】