采后CO处理对枣果实抗病性的诱导机制研究

Recent studies show that, carbon monoxide (CO) can be used as a gas signaling molecule involved in the regulation of plant response to abiotic stress and horticultural products postharvest senescence. However, the researches of CO on induced resistance of plant have not been reported. In the project, the combination treatment of exogenous CO and inoculation with Alternaria alternata are used in postharvest jujube fruits in order to study as below: effects of CO treatment on Phenylpropanes metabolism, active oxygen metabolism and the bioactivity of pathogenesis related protein of jujube fruit inoculated with A. alternata; the real-time fluorescence quantitative PCR（qPCR）analyses the effect of CO treatment on the expression of defense gene ( CHT, GLU, PAL, PPO and POD) in jujube fruit; to obtain unique insights regarding the effect of induced resistance on postharvest CO treatments in jujube challenged with A. alternata, a complete proteome analysis is performed by using iTRAQ technique, respectively; combining the HO inhibitor, membrane peroxidation blocker, CO/NO scavenger, NO specific scavenger, SA and GC inhibitor treatments study the effect of H2O2 , NO, SA and cGMP signal on jujube fruit disease resistance induced by CO. The above research enrich the physiological and biochemical and molecular mechanism of CO in plant disease resistance, and provide a new idea of postharvest diseases prevention in jujube fruit.

近年来的研究表明，一氧化碳（CO）可以作为一种简单的小分子气体信号分子参与植物对非生物胁迫的响应以及园艺产品的采后的衰老的调控。而CO在植物抗病性诱导方面的研究还未见报道。本项目以采后枣果实为实验材料，用外源CO处理结合Alternaria alternata挑战接种研究：CO处理对枣果实组织中的苯丙烷代谢、活性氧代谢以及病程相关蛋白活性的影响，采用qPCR技术分析CO处理对枣果实中CHT、GLU、PAL、PPO和POD等防卫基因的表达的影响，利用iTRAQ技术研究CO处理对枣果实蛋白组的影响，结合HO抑制剂、质膜过氧化阻断剂、CO/NO 清除剂、NO清除剂、SA、GC抑制剂处理，确定H2O2、NO、SA以及cGMP信号在CO对枣果实抗病性诱导中的作用。通过以上研究以期丰富CO在植物抗病诱导过程中的作用及分子作用机制研究，同时为枣果实采后病害防治提供新思路。

探究CO在果蔬防腐保鲜中的作用及其作用机制，对于丰富CO的植物抗病中的作用和探索果蔬的保鲜新技术有重要意义。本项目以冬枣为试材，研究外源CO处理对枣果实采后黑斑病的作用及其抗病性作用机制。结果表明：（1）低浓度（0～50 μmol/L）的CO处理对引发枣果实黑斑病的A.alternate的菌丝生长和孢子萌发没有抑制作用。（2）低浓度的外源CO处理（10 μmol/L）可以抑制A.alternate接种后枣果实上的病斑扩展。（3）CO可以通过调控果实组织中的苯丙烷代谢和活性氧代谢相关的酶和它们代谢物，提高病程相关蛋白的活性来增强果实对黑斑病的抵御能力。（4）内源CO的抗病信号转导途径的研究结果表明，NO、H2O2、SA以及cGMP均参与CO对枣果实抗病诱导，且可能作为下游信号参与CO对枣果实抗病性的诱导。（5）利用iTRAQ技术研究CO处理后枣果实蛋白组的变化，结果发现，在枣果实响应A.alternate的早期侵染过程中，CO可以通过调控感知病原菌入侵的信号并使转导激活，然后通过转录及转录后的调节来调控下游蛋白的表达；CO可以调控次生代谢产物的合成启动和抗病相关蛋白合成来增强枣果实的抗病能力；CO还可以调控碳水化合物、氨基酸和脂类代谢等基础代谢途径以响应A.alternate的胁迫。此研究揭示了外源CO在枣果实采后防腐保鲜中的作用，初步明确了CO的采后抗病作用机制，丰富了CO在植物抗病中的作用，为果蔬采后病害防控提供理论参考。