HXK介导外源糖调控采后青花菜PCD的机制研究

Programmed cell death (PCD) plays an important role during development and the stress response in plant, however, the regulatory mechanisms of PCD in postharvest fruits and vegetables remain to be further investigated. Based on our previous results, new technologies in molecular biology and cytobiology were applied to confirm that PCD event involved in the senescence of broccoli, through cyto-ultrastructure, protein function, DNA fragmentation analysis. The effects of hexose analogues and inhibitor of hexokinase (HXK) treatments on DNA fragmentation, release of cytochrome C from mitochondria, reactive oxygen species and energy metabolism in broccoli were explored to elaborate the impact and possible modulation pattern of HXK on the launch, occurrence and development of PCD. This attempt would make a meaningful contribution to development of PCD theory and provide a new model to investigate the mechanism that regulate PCD and other senescence quality, as well a new research concentration in postharvest preservation technologies.

细胞程序性死亡（PCD）在植物正常生长发育和胁迫反应中发挥着重要作用，但在采后生物学领域，果蔬PCD的调控机制研究鲜有报道。本课题在前期研究基础上，利用分子生物学和细胞生物学等技术，从细胞超微结构、蛋白质功能和DNA变化等三个不同方面证实青花菜衰老过程中可能存在的PCD事件，探究己糖类似物和HXK抑制剂对青花菜细胞核DNA断裂、线粒体中细胞色素C释放、活性氧和能量代谢的影响，揭示己糖激酶介导糖在青花菜PCD启动、发生和发展过程中的作用和可能调控模式。本课题扩大了PCD在采后领域的研究范围，为建立植物PCD与其它采后衰老品质调控路径提供了理论基础，也丰富了PCD理论，为果蔬采后保鲜技术的发展提供了新思路。

细胞程序性死亡（PCD）在植物正常生长发育和胁迫反应中发挥着重要作用，但在采后生物学领域，果蔬PCD的调控机制研究鲜有报道。本课题在前期研究基础上，利用分子生物学和细胞生物学等技术，从细胞超微结构、蛋白质功能和DNA变化等三个不同方面证实青花菜衰老过程中可能存在的PCD事件，探究己糖类似物和HXK抑制剂对青花菜细胞核DNA断裂、线粒体中细胞色素C释放、活性氧和能量代谢的影响，揭示己糖激酶介导糖在青花菜PCD启动、发生和发展过程中的作用和可能调控模式。结果发现，外源蔗糖和甘露糖处理明显延缓了叶绿素的降解和脱酶螯合酶（MDCase）、叶绿素酶（CHLase）的活性，抑制了叶绿素代谢相关基因（BoCLH1、BoCLH2、BoCLH3、BoPPH、BoPAO和BORCCR）的表达，减少了叶绿体结构完整性的破坏。蔗糖和甘露糖处理抑制了细胞凋亡率和DNA的降解，相关核酸酶活性降低，类蛋白酶活性受到抑制，青花菜表面结构保持完整，进一步抑制了青花菜PCD的发生。抑制了ROS含量的升高和线粒体膜电位（ΔΨm）的降低，减缓了线粒体膜渗透性转换孔（MPTP）的开放程度；通过蔗糖处理，维持了青花菜线粒体中较高水平的细胞色素c氧化酶（COX）活性和Ca2+含量。甘露糖处理维持较高的交替氧化酶（AOX）活性，并阻止Cyt c从线粒体释放。蔗糖处理使得青花菜保持较高的可溶性糖含量，甘露糖处理抑制了中性转化酶（NI）活性的下降。对照组与糖处理BoHXK表达量存在差异，说明糖处理延缓青花菜PCD过程是受HXK基因调控。本课题扩大了PCD在采后领域的研究范围，为建立植物PCD与其它采后衰老品质调控路径提供了理论基础，也丰富了PCD理论，为果蔬采后保鲜技术的发展提供了新思路。