外源褪黑素处理对苹果采后贮藏品质影响机理研究

摘要

苹果因其味道可口，营养价值高，成为广泛种植的果树，苹果的种植和日常摄取量在世界各地日益增加。只有在采摘后妥善存放苹果，才能确保苹果带来最大收益。冷藏，气调贮藏(CA)与化学处理，比如1-MCP被广泛用于延长贮藏期和苹果质量。果实成熟后最重要的生理变化是后期乙烯破裂。因此，控制乙烯的产生可以减少果实的紧实度损失、代谢率和最终的采后衰老和腐烂。然而，其它发出成熟周期信号的植物激素仍不清楚。成熟转变的改变主要取决于对成熟行为的理解，从而将成熟期从材料商业化阶段延长到生理成熟阶段。 苹果进行了转录组分析，阐明了成熟激素而非乙烯对苹果成熟的调控作用。结果表明，结果表明，成熟后(HY_20℃_5vs HY_4th)苹果中有9187个差异表达基因(DEGs)，而成熟前(HY_4th vsHY_3rd)果实中有922个差异表达基因(DEGs)，相对较低。不同表达基因分析证实ABA和生长素信号基因的关键参与。此外，一些转录因子也被上调或下调，这可能对苹果果实的成熟起到积极或消极的调节作用。 “富士”苹果因其味道和色泽广受欢迎，但不幸的是，即使在气调贮藏中，“富士”苹果也很容易受到冷藏紊乱和二氧化碳损伤的影响。采后发生的果皮损伤症状在气调贮藏中也很常见，可能会造成市面上苹果质量的严重损失。为了减少乙烯的生成，消除贮藏紊乱和转变期爆发的延迟，前人进行了大量的研究。在苹果贮藏中最广泛实施的1-MCP处理也可能在冷藏时产生烫伤症状并且在一些栽培品种中降低食用品质。作为采后产品中的主要抗氧化诱导剂，褪黑激素是一种主要研究的分子。在苹果贮藏中应用最广泛的1-MCP处理也可能在冷藏后出现烫伤症状，降低部分品种的食用品质。褪黑素作为采后生产中重要的抗氧化诱导剂，是目前研究较多的分子。褪黑素是松果体分泌的一种吲哚胺，在很大范围内对人体健康几乎没有毒性。在植物系统中，已经发现褪黑素在抗应激、防御反应发展和激素调节方面的综合作用。根据褪黑素在植物系统中应用的几个前景特点和方便应用，选择褪黑素作为本研究的处理方法。考虑到“富士”苹果的这种防御行为，将其作为商业成熟期的样品材料。用不同浓度的褪黑素溶液处理苹果，分别为MT0.1（褪黑素0.1mm）、MT1.0(褪黑素1.0mm)、MT10(褪黑素10mm)，对照(ddH2O)苹果进行比较。苹果在温度为1℃和90-95％相对湿度下贮藏56天。经过28天的贮藏，对照苹果在果皮上形成了凹陷的黑色蜜腺运动，而褪黑素处理的水果保持了更好的果皮外观。在不同浓度的褪黑素处理中，对照组和其他处理组相比，1.0mm褪黑素溶液处理的苹果，表现出质量显著减少和乙烯生成，此外，在长达56天的贮藏时间内，果皮的品质比其他处理组要好很多。 采用UPLC-Q-TOF-MS代谢分析法对0天、28天和56天对照组和MT1.0苹果的代谢变化进行评价。代谢组分分析表明，外源性褪黑素可使经褪黑素处理的果实内源MT水平升高26倍，表明褪黑素对贮藏果实品质的保持可能有影响。糖、有机酸、氨基酸、糖醇和酚类的其他几种代谢产物也受褪黑素处理的调节，表明可能参与了富士苹果的冷藏。此外，还进行了基于RNA序列的转录组分析，以阐明褪黑素处理水果(MT1.0mm)与对照相比的基因组变化。通过调节MdACO1、MdACS1、AP2.4和ERF109的表达来减少乙烯的生成，通过RNA序列分析和定量RT-PCR进行验证。此外，褪黑素通过提高过氧化物酶(POD)、超氧化物歧化酶(SOD)、过氧化氢酶(CAT)和苯丙氨酸氨解酶(PAL)的活性，增强了富士苹果的抗氧化系统。综上所述，本研究表明了褪黑素对乙烯生物合成的抑制作用和果皮损伤症状的发生，指出了影响富士苹果采后成熟和品质的因素。然而，优化处理方法、浓度、成熟期和储存条件是商业生产成功实施的必要条件。