bete-甘露聚糖酶在桃果实成熟软化中的分子生理机制

胞壁结构改变和胞壁各成分物质降解目前被认为是果实软化的主要原因，这一过程有多种水解酶的参与。bete-甘露聚糖酶是降解细胞壁半纤维素重要成分甘露聚糖的主要酶，该酶与果实成熟软化关系还未明确。桃是典型的呼吸跃变型果实，果实成熟时最显著的变化特征就是果肉的软化，因此常常作为模式植物用以研究果实成熟软化机理。虽然已有众多研究指出了多种水解酶的可能作用，但对桃果实成熟软化过程中bete-甘露聚糖酶的作用模式还未见报道，该酶与其它水解酶的关系尚不明确。因此本项目将主要针对以上问题开展研究，通过研究桃果实成熟软化过程中bete-甘露聚糖酶活性水平和基因水平的时空表达模式、乙烯对bete-甘露聚糖酶的调控、bete-甘露聚糖酶与其它细胞壁相关水解酶的关系，探讨bete-甘露聚糖酶在桃果实成熟软化中的分子生理机制，为深入阐明果实成熟软化机理提供重要理论依据和科学意义。

胞壁结构改变和胞壁各成分物质降解目前被认为是果肉质地下降的主要原因，这一过程有多种水解酶的参与。β-甘露聚糖酶（EC 3.2.1.78）是一种能降解细胞壁半纤维素成分――甘露聚糖的重要水解酶，已有研究表明该酶在植物种子萌发和花粉发育等阶段具有重要的生理功能，但其在果实成熟软化中的表现和作用尚不明确。本研究以艳红桃（Amygdalus persica L. Yanhong）果实为试材，研究了桃果实成熟软化过程中β-甘露聚糖酶在活性和基因水平上的表达情况以及乙烯对该酶作用模式的影响，并对该酶与其它细胞壁水解酶的活性变化关系进行了初步分析，主要结果如下：.1．.艳红桃属于典型的呼吸跃变型果实，随着果实成熟度的增加，果实中可溶性糖含量增加，细胞膜酯过氧化作用加剧，胞壁水解酶活性增强，软化加速。在各成熟阶段果实中均可以检测到较强的β-甘露聚糖酶活性，其活性变化趋势与乙烯释放量相一致，呈现先增加后降低的趋势，且果皮中酶活性明显高于果肉。但艳红桃果实成熟期间，果实中PpMAN1和PpMAN2基因表达量总体降低，且以PpMAN2基因表达量降低幅度最大，与果实硬度和乙烯变化呈负相关。.2．.乙烯利处理促进果实中乙烯高峰出现的时间和强度，提高了艳红桃果实中β-甘露聚糖酶活性，加速果实衰老和软化，而1-MCP处理明显推迟了乙烯高峰出现的时间和强度，减少自由基损害，降低了果实中β-甘露聚糖酶活性的增加幅度，延缓果实衰老和硬度的降低。在整个艳红桃贮藏期间，果皮和果肉中PpMAN1表达量表现为降-升-降的变化趋势，乙烯利处理促进了果实中PpMAN1基因表达量增加时间和表达高峰值。但1-MCP处理中，果皮PpMAN1基因表达量较为稳定，且高于对照而低于乙烯利处理，而果肉中的PpMAN1基因表达则呈现逐渐降低的趋势。因此，PpMAN1基因表达并不完全受到乙烯的调控，可能部分受到乙烯调控。但各处理的果实中PpMAN2表达量均呈现逐渐下降的趋势，且以乙烯利处理果实中基因表达量降低速度最快、幅度最大。1-MCP处理中果实PpMAN2表达量降低速度相对较慢，且幅度较小。因此，PpMAN2表达受到乙烯的负调控。此外，乙烯利和1-MCP处理分别加速和延缓了艳红桃贮藏期间果实中的多聚半乳糖醛酸酶、纤维素酶、β-半乳糖苷酶和α-L-阿拉伯糖苷酶的活性的升高，β-甘露聚糖酶与这些细胞壁水解酶具有一定的协同作用。