缓慢降温抑制鸭梨采后果实褐变的分子机理研究

鸭梨是具有我国特色的传统优势梨品种，在贮藏中容易发生果心褐变现象，生产上通常采用适时采收结合缓慢降温的方法加以解决。关于缓慢降温抑制鸭梨果实褐变机理的研究，主要集中在缓慢降温抑制了呼吸、乙烯、活性氧代谢和各种生化反应，调节了激素代谢，抑制了果实PPO酶活性，从而减轻了果实褐变等方面；同时也涉及到种子、成熟度、温度、CO2等因素对褐变的影响，但从分子角度对鸭梨果实褐变机理的研究还鲜见报道。本课题拟在对鸭梨不同部位生理生化研究的基础上，用急速和缓慢两种降温方式对早、中、晚三种成熟度鸭梨进行处理，对贮藏中鸭梨果皮、果肉、果心和种子等部位的PPO和POD同工酶、PPO和POD酶的基因表达规律进行研究。探讨这两种酶的同工酶变化和基因表达与鸭梨果实褐变的关系，揭示缓慢降温抑制鸭梨果实衰老与褐变的分子机理，为进一步进行遗传改良获得转基因植物、用生物工程方法有效防治鸭梨果实褐变奠定基础。

分别对采自河北藁城优质梨园的早、中和晚采套袋鸭梨，采用不同的降温方法，即快速降温（经24h预冷直接降到0℃贮藏）和缓慢降温（12℃入库，每5d降低2℃，30d降到0℃贮藏），研究了急速和缓慢降温对早、中、晚三种采收成熟度鸭梨果肉、果心和种子中PPO同工酶，果肉、果心中PPO基因表达的影响，及其与果肉、果心褐变的关系。得到如下结论：. 中采鸭梨果实褐变最轻，晚采果褐变较早且褐变严重。晚采果的PPO活性峰值最高，出现在采后60d；早采果次之，出现在80d；中采果峰值最低，出现在采后120d。鸭梨果心PPO活性最高，果肉次之，种子最低。缓慢降温果PPO活性比同期同一成熟度的急速降温果低（P＜0.05）。这些与果心、果肉的褐变指数变化趋势相一致，说明PPO与鸭梨褐变有密切关系。. 通过对鸭梨果实PPO同工酶的研究，发现在鸭梨果肉和果心中有A、B和E三种PPO同工酶，种子中存在C、D和F三种PPO同工酶，A、B和C、D条带颜色较深，为主要酶带，且急降温果中酶表达高于缓降温果。总体看，果肉和果心A、B酶带的变化与PPO活性及果实褐变变化趋势相似，是鸭梨采后果实中的主要同工酶，与褐变关系密切。. 根据GenBank中梨的基因设计了鸭梨PPO基因中基因P的引物，并获得了RT-PCR产物为1780bp，与鸭梨的同源性为99%，它只在果心中表达；获得了基因Q的RT-PCR产物为315bp，与鸭梨的同源性为97%，在果肉和果心中表达；设计获得了Actin基因A的产物。研究发现，鸭梨果心基因P的表达趋势先增大后减小，与果心PPO活性变化趋势一致，与果心褐变密切相关；同时快速降温促进了基因P的表达，说明基因P是引起鸭梨果心褐变的关键基因。基因Q与PPO活性及果肉、果心褐变也有着密切关系。总之，缓慢降温抑制了果心P基因，果心和果肉Q基因的表达，降低了PPO活性，从而抑制了鸭梨果实的褐变，且对中采果效果更佳。. 另外，实验还优选出鸭梨果实POD和LOX同工酶测定条件。利用RACE法从鸭梨果实中克隆出POD基因PbPOD的cDNA全长序列；并克隆得到了一段长为1250bp的cDNA片段的LOX基因。这些结果为今后深入探讨缓慢降温抑制鸭梨果实褐变的分子机理奠定了良好基础。