果面蜡质及贮藏环境对纽荷尔脐橙采后品质的影响

摘要

纽荷尔脐橙（Citrus sinensis Osbeck‘Newhall’）是我国主栽脐橙品种，因采收期集中且以鲜食为主，采后贮藏保鲜是缓解销售压力的重要措施。柑橘采后生产过程主要包括果实清洗、防腐保鲜、打蜡和包装等商品化处理。上述不当处理不仅容易导致果实产生异味，而且化学防腐保鲜剂长期使用和生产废弃物排放对消费者健康和产区生态环境造成的不利影响已引起社会普遍关注。果面蜡质层既是果实与外界环境互作的最外围屏障，也是果实适应和抵抗不良贮藏环境的第一道防线，对保持果实食用品质和延长贮藏寿命具有重要意义。适应果实食用安全、产区生态安全、生产绿色低能耗等是柑橘产业发展的新要需求，深入解析柑橘果实角质层的生物学特性及贮藏环境对其采后品质的影响是实现果实采后绿色、有机生产的重要前提。本研究以纽荷尔脐橙果面光亮型芽变突变体‘赣南1号’和野生型纽荷尔脐橙果实为材料，从形态学、细胞学、代谢和转录等不同层次对比研究了两种类型果实表面蜡质生物学特性和贮藏性能差异，分析‘赣南1号’果实蜡质缺失、抗病性增强及衰老延缓的生物学基础。同时，系统分析贮藏环境及出库温度对纽荷尔脐橙果实货架期品质的影响。主要结果如下:
　　1.果面蜡质生物学特性及果实贮藏试验结果显示，‘赣南1号’是一个表面蜡质缺陷的光亮型纽荷尔脐橙突变体，其果实耐病性增强且采后贮藏品质更加稳定。果面蜡质晶体结构和角质结构观察表明，‘赣南1号’果面蜡质晶体显著下降，且角质结构保持完整。田间自然发现，‘赣南1号’果面菌丝数量较少且菌丝生长状态均弱于纽荷尔脐橙。未经防腐保鲜处理，将果实置于通风库贮藏135d和180d，‘赣南1号’果实腐烂率分别为44.44％和76.67％，显著低于野生型纽荷尔脐橙果实（72.22％和90.00％）;但是两者失重率、含水量和出汁率无显著性差异。‘赣南1号’果实始终维持良好的果蒂状态、可滴定酸(TA)和可溶性固形物含量(TSS)，各项指标均显著高于其野生型果实。以上结果表明‘赣南1号’果实采后耐病性显著增强，且贮藏期果实品质更加稳定，耐贮藏性能显著提高。
　　2.柑橘全基因代谢网络和生化分析果实耐病特性显示，‘赣南1号’果实超长链脂肪酸(VCLFAs)延伸受阻和蜡质缺失，同时激活JA调节抗性反应介导果实耐病性。CitrusCyc2.0分析表明:‘赣南1号’果实VCLFAs延伸且蜡质合成通路受阻;结合发育时期的‘赣南1号’果实蜡质和总脂质数据表明，其果实C24-C32蜡质组分和VLCFAs显著降低;与此同时，参与蜡质延伸CER2等基因表达量显著下降，且其启动子元件发生改变;CER3，CER1-1和CER1-3表达量下降，且CER3与CER1互作，推测这是引起‘赣南1号’果面蜡质醛类和烷烃显著下降的原因。更为重要的是，CitrusCyc2.0分析表明‘赣南1号’多不饱和脂肪酸(PUFAs)及其衍生物茉莉酸(JA)合成被激活;代谢物如脯氨酸、谷胱甘肽、生育酚和类黄酮物质显著积累。人工接种试验表明‘赣南1号’果实显著增加了对采后病害的耐病性;结合细胞学和生物化学分析显示，‘赣南1号’果实耐病性与蜡质减少无直接关系，而是主要依赖于JA生物合成及其下游抗性基因如PDF1.2表达量增加。外源MeJA可提高柑橘果实耐病性，相反JA抑制剂（二乙基二硫代氨基甲酸钠、布洛芬和没食子酸丙酯）可降低其耐病性，从而证实‘赣南1号’活跃的JA合成是其采后耐病性提高的原因。
　　3.代谢组和生化分析表明，‘赣南1号’果实增加不饱和脂肪酸同时激活维生素C-谷胱甘肽-生育酚循环，维持生物膜结构稳定，从而提高果实采后品质。‘赣南1号’和野生型纽荷尔脐橙果实经过常规商业包装后放置于通风贮藏库贮藏180d(温度12-20℃和RH75％-85％)。出库后经10％和30％聚乙二醇6000处理发现，‘赣南1号’果肉组织的生物膜损害率分别是8.77％和16.11％，显著低于野生型果实（41.16％和52.59％）;‘赣南1号’果实在贮藏过程中膜内电势、丙二醛和脂质过氧化物含量也显著低于亲本果实，但是ATP含量和SOD酶活性显著高于亲本果实，证实‘赣南1号’更加稳定膜结构。与亲本果实相比，‘赣南1号’显著增加不饱和脂肪酸如C16:1和C18:3FA和不饱和度，积累柠檬酸、脯氨酸、类黄酮物质（橙皮素7-0-葡萄糖甙），激活维生素C-谷胱甘肽-生育酚循环，从而提高果实生物膜流动性和膜脂质抗氧化能力。生物膜指数与贮藏和品质参数关联性分析表明，‘赣南1号’稳定的膜结构提高了其对采后贮藏环境的耐受性。
　　4.对不同商业贮藏库内赣南纽荷尔脐橙果实贮藏期品质分析结果显示，山区水冷简易贮藏库贮藏效果优于机械冷库和通风库;贮藏与运输环境的温度差过大是导致冷藏脐橙货架期短的主要原因。对比研究以上柑橘贮藏库对赣南纽荷尔脐橙果实贮藏期和货架期的影响，发现:随着气温升高机械冷库贮藏与环境的温差以及库内C02、乙烯和乙酰酯类物质含量显著高于山区水冷简易贮藏库和通风贮藏库。贮藏105d，机械冷藏果实可滴定酸、柠檬酸和苹果酸含量最高，但是其在贮藏160d时消费者满意度最低，乙醇含量(723.02μg/L)显著高于其它贮藏库果实。相反，山区水冷贮藏果实160d的硬度、可溶性糖和Vc含量显著高于机械冷藏和通风库贮藏。综上所述，通风贮藏和机械冷藏果实货架期品质分别在65d和135d显著下降，但是山区水冷简易贮藏果实的寿命可达到160d。
　　分析低温贮藏果实出库后‘浮皮’的机制，结果表明贮藏与运输环境的温度差过大引起乙烯介导的细胞壁果胶组分降解、膜系统裂解和质地软化等生理失调是导致长期冷藏脐橙果实‘浮皮’、货架期缩短的主要原因。

目录

声明

摘要

缩略词表

1 课题的提出

2 前人研究进展

2．1 果实衰老的研究进展

2．2 植物角质层研究进展

2．3 柑橘贮藏保鲜技术研究进展

3 本研究的目的和内容

1 引言

2．2 实验方法

2．3 数据处理

3 结果与分析

3．1 ‘赣南1号’果实表型特征评价

3．2 柑橘果实全基因组代谢网络分析

3．3 ‘赣南1号’果面光亮表型的生物学基础

3．4 ‘赣南1号’果实抵御真菌的防卫机制

3．5 ‘赣南1号’果实维持贮藏性能和品质机制

4 讨论

4．1 ‘赣南1号’果面蜡质突变的可能机制

4．2 ‘赣南1号’形成的抗性补偿性机制

第三章 不同贮藏环境对纽荷尔脐橙果实品质的影响

1 引言

2．1 试验材料

2．2 贮藏库内环境因子测定

2．3 果实品质测定和果实感官评价

2．4 数据处理

3 结果

3．1 不同商业贮藏方式保鲜纽荷尔脐橙果实的效果

3．2 不同出库环境温度对长期低温贮藏纽荷尔脐橙果实品质影响

4 讨论

4．1 贮藏温度对脐橙果实货架期品质的影响

4．2 乙烯浓度对脐橙果实货架期品质的影响

4．3 其它环境参数对脐橙果实货架期品质的影响

第四章 总结与展望

参考文献

附录

致谢