一氧化氮和冷信号对桃果实细胞膜脂肪酸代谢及膜脂相变温度的调控作用

摘要

细胞膜是细胞进行生命活动的重要场所，能够调控细胞的物质和能量转换、信息传递、蛋白质合成等众多生命过程。细胞膜将细胞内容物与周围环境分隔开，是维持细胞器和亚细胞结构稳定的重要组织。低温将会引起细胞膜由液晶态转变为凝胶态的膜脂相变，使脂肪酸链由无序变为有序，进而引起细胞出现代谢紊乱，产生大量有毒物质，对细胞产生毒害，致使果实冷害的发生。一氧化氮（nitric oxide，NO）是一种气体信号分子，在植物生长发育和逆境胁迫等生理过程中起信号传导作用。外源NO处理能够改善果实的耐冷性，延缓果实衰老，提高果实贮藏品质。植物体内存在着NO和冷信号的交互作用，但有关NO和冷信号交互作用对细胞膜脂代谢和膜脂相变影响及调控途径的研究却鲜有报道。 本实验以采后肥城桃为材料，分别用15μmol L-1 NO溶液，5μmol L-1 c-PTIO溶液和双蒸水浸泡桃果实，并置于0 ℃和25 ℃下贮藏，研究NO和冷胁迫对贮藏桃果实细胞膜脂代谢及相变行为的调控作用。 研究结果表明，外源NO处理可以提高桃果实中脂肪酸代谢关键酶乙酰辅酶A羧化酶（ACCase）、磷脂酸磷酸酯酶（PPase）活性，以此提高桃果实脂肪酸总含量。NO可以通过提高脂肪酸合成酶（FAS）活性提高多不饱和脂肪酸（PUFA）占比。同时外源NO能够降低桃果实冷害指数，改变细胞膜物理状态和性质，从而改变荧光量子产率，提高桃果实细胞膜流动性。NO降低了膜脂相变温度，而相变发生将会使亚甲基反对称和对称伸缩振动吸收峰（vasCH2与vsCH2）的出峰位置向高波数方向移动。NO处理能够提高桃果实内激素的含量。其中，水杨酸（SA）、脱落酸（ABA）可以引起果实细胞气孔关闭，保护细胞膜的完整性；吲哚乙酸（IAA）与桃果实冷害发生负相关，NO处理提高了果实中IAA含量，从而减轻了果实冷害；赤霉素（GA3）含量与膜脂相变温度相关，NO增加了GA3含量，降低了细胞膜相变温度，使其保持较好的流动性，从而减轻果实贮藏期间的冷害。且NO与冷信号的交互作用能够使桃果实细胞膜保持更好的抗冷性。通过iTRAQ技术检测得到与细胞膜脂代谢相关的101种蛋白，通过COG和GO分析发现，这些蛋白主要参与了脂肪酸降解、脂肪酸生物合成、脂肪酸延伸、不饱和脂肪酸合成、亚油酸代谢、花生酸代谢和亚麻酸代谢7种重要生命过程。NO上调了脂类代谢关键蛋白，减缓温度对膜脂代谢相关蛋白的影响，以适应植物的抗冷性。相比于常温，低温条件下NO对差异蛋白数目的影响更为明显。实验结果表明，NO和冷信号的交互作用可以通过调控细胞膜脂代谢和相变温度，减轻低温过程中桃果实的冷害程度，进而延长桃果实采后的贮藏时间。

目录

声明

符 号 说 明

1 前言

1.1 细胞膜的结构与流动性

1.2 脂肪酸的功能及合成途径

1.3 NO与植物细胞膜脂代谢系统

1.4 研究内容及意义

2 材料与方法

2.1 实验材料

2.2 实验方法

3 结果与分析

3.1 NO和冷信号对桃果实细胞膜脂代谢的影响

3.2 NO和冷信号对桃果实激素含量的影响

3.3 NO和冷信号对桃果实细胞膜流动性及膜脂相变的影响

3.4 NO和冷信号对桃果实脂代谢差异蛋白数量的影响

4. 讨论

4.1 NO对细胞膜脂代谢和相变温度的影响

4.2 贮藏温度对细胞膜脂代谢和相变温度的影响

4.3 NO和冷信号对细胞膜脂代谢和相变温度的影响

4.4 NO与冷信号的交互作用对果实品质的影响

5 结论

6 创新之处

参考文献

致谢

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