椪柑(Citrus reticulata Blanco)果实采后贮藏过程中有机酸和乙烯代谢相关基因表达研究

摘要

椪柑(Citrus reticulata Blanco)是我国最主要的宽皮柑橘之一,椪柑果实采后往往需要经过后熟,而长期贮藏的桠柑容易发生浮皮粒化等生理性病害,因此椪柑贮藏研究是我国柑橘产业迫切需要解决的关键技术之一。本研究连续两年(2006-2007年度和2007-2008年度)以椪柑成熟果实为材料,果实成熟后置于冷库(4℃)和室温(20℃)中贮藏。利用气相色谱技术(Gas Chromatography,GC)测定了椪柑果实在采后贮藏过程中可溶性糖和有机酸含量,并采用实时荧光定量PCR(Real-time PCR)技术分析了有机酸和乙烯代谢途径中相关基因的表达变化。本研究旨在阐明可溶性糖和有机酸含量变化与相关基因表达量变化之间的关系,以及不同贮藏条件对可溶性糖、有机酸含量和基因表达变化的影响,以期为柑橘贮藏保鲜技术奠定一定的理论依据。获得的主要结果如下:
　　 1、利用气相色谱技术测定了椪柑果皮与果肉中柠檬酸含量。两年重复实验表明,桠柑果实在低温(4℃)贮藏期间果肉中柠檬酸含量变化存在较大差异:2006-2007年度桠柑4℃贮藏过程中柠檬酸含量逐渐上升,而2007-2008年度柠檬酸含量呈波动下降的变化趋势。这可能是由于采后果实柠檬酸含量受采前成熟度和生长发育条件的影响所致。
　　 2、两年低温(4℃)贮藏期间蔗糖、果糖、葡萄糖含量变化趋势较为一致:果肉中三种可溶性糖含量均表现出先升高后降低的趋势；果皮中果糖和葡萄糖含量一直下降,果皮中蔗糖含量先升高后降低。
　　 3、无论是可溶性糖和有机酸含量还是基因表达水平,果皮中的变化均比果肉中显著。其原因可能是果皮直接与外界接触,氧气供应充分,且对不良贮藏环境的反应快于果肉。
　　 4、利用Real—time PCR技术分析了椪柑果皮和果肉中有机酸代谢途径关键酶基因的表达。分析的柠檬酸代谢途径中相关基因包括:柠檬酸合成酶基因(CitrateSynthase,CS)、异柠檬酸脱氢酶基因(Isocitrate Dehydrogenase,IDH)、异柠檬酸裂解酶基因(Isocitrate Lyase,ICL)、乌头酸酶基因(Aconitate Hydratase,Acon)、苹果酸脱氢酶基因(Malate Dehydrogenase,MDH)等。这些基因的表达不同程度地受采后贮藏条件的影响。
　　 5、通过比较室温(20℃)与低温(4℃)贮藏条件下乙烯代谢相关基因表达水平后发现:椪柑果实贮藏30d后,除乙烯受体2(Ethylene Receptor2,ETR2)基因外,乙烯受体1(Ethylene Receptor1,ETR1)、ACC合成酶(ACC Synthase,ACS)基因、ACC氧化酶(ACC Oxidase,ACO)基因、乙烯不敏感转录调节基因(Ethylene insensitive3,Ein3 f-box)等5个基因在室温和低温条件下表达量均升高,而低温贮藏比室温贮藏表达量要高；特别是ACS基因,表达量要高出近70倍。推测这5个乙烯代谢途径相关的基因表达可能受低温诱导,同时也间接地说明了乙烯可能参与了桠柑低温贮藏期间的生理代谢过程。
　　 6、变温贮藏过程中,椪柑果肉中有机酸和乙烯代谢途径关键酶基因的表达分析表明:与仅在20℃或4℃储藏条件下相比,变温贮藏期间除2-酮戊二酸依赖性双加氧酶(2-Oxoglutarate-dependent Dioxygenase,2-ODD)和ACC氧化酶(ACO)基因只在贮藏后期表达量有所升高外,异柠檬酸脱氢酶基因(IDH)、异柠檬酸裂解酶(ICL)基因、ACC合成酶(ACS)基因在整个变温贮藏期间表达量均处于较低水平,推测变温贮藏能够使果实代谢减缓,有可能延长果实贮藏寿命和货架期。这将对进一步完善柑橘贮藏保鲜技术具有重要的参考价值。
　　 以上研究结果表明,椪柑果实在采后贮藏过程中发生了一系列生理生化变化(如:可溶性糖、有机酸含量和内源乙烯水平),从而影响果实风味与品质。果实采后贮藏过程中,贮藏温度、湿度、气体条件等因素都将影响其品质。因此,控制柑橘果实采后贮藏环境是延缓果实衰老、延长货架期的关键技术之一。