番茄果实采后损伤愈合的生物学机理及其ABA的调控途径

Postharvest deterioration of fruits and vegetables is accelerated by the inevitable mechanical damage during harvest and storage. Plant organs generally possess the wound-healing potential. In the present program, fluorescence microscopic investigation, physiological and biochemical analysis, proteomics and genomics are applied in the study of wound-healing process of postharvest tomato fruits with the research idea of wound signal transmission and wound-healing development "damage stress→ABA response→functional proteins/gene transcription→cell division and differentiation→cell suberization→wound healing". The histochemical property, wound-induced cell division and differentiation, suberization structure are investigated, the endogenous ABA content and compositions of the closing layer and suberin are determined, the bioinformation of wound-healing proteins are analysised, the ABA-respond proteins (regulators) and their transcriptional modification mechanism are studied to elucidate the cell biological properties and the ABA function and signal regulation pathway during the wound-healing process .

本项目针对果蔬采摘和贮运过程不可避免产生损伤，从而加速产品变质的客观问题，基于植物器官具备愈伤的潜能，以番茄果实为模式材料，采用荧光显微观察、生理和生化分析、蛋白质组学和基因组学等技术，以"损伤胁迫→ABA响应→功能蛋白/基因转录表达→愈合细胞分裂和分化→愈伤细胞木栓化→伤口愈合"作为损伤信号传递和愈伤发育过程的研究思路，观察采后番茄梗洼伤口愈合过程的细胞组织形态、愈伤细胞的分裂和分化、细胞木栓化的结构特点，测定愈伤组织的内源ABA、蜡质、木栓质的成分和含量变化规律，分析愈伤蛋白质的生物信息，研究ABA应答的反应蛋白（调控因子），研究调控因子的蛋白翻译后修饰形式，确定番茄愈伤的细胞生物学特性，揭示ABA在愈伤过程中的功能和作用及其信号调控途径。

对采后番茄果实损伤后施以外源脱落酸(Abscisic acid, ABA)及其合成抑制剂氟啶酮(Fluridone, FLD)处理，研究ABA对采后番茄果实愈伤次生代谢物质合成的影响，对愈伤过程主要物质木栓质合成的影响以及对愈伤相关基因表达的影响。所用试验材料为绿熟期樱桃番茄(品种：新太阳)。番茄果实沿赤道处进行表皮切伤处理后，分别用ABA (10-3 M)、FLD (10-4 M)和去离子水(对照)于室温下真空渗透处理(0.07 MPa, 5 min)。处理后的果实室温自然晾干，置于温度20℃、相对湿度90%的恒温恒湿箱中，于黑暗条件下贮存和愈伤。处理方法和药剂浓度根据预试验结果确定。每天对相关指标进行检测，得到的主要研究结果如下：ABA处理减缓果实失重率升高，可有效促进伤口部位总酚、类黄酮的积累，提高与此相关的苯丙氨酸解氨酶(PAL)、超氧化物歧化酶(SOD)和过氧化氢酶(CAT)活性，降低膜脂过氧化产物丙二醛(MDA)含量，减少伤口部位氧化损伤，加速伤口愈合；FLD处理则起相反作用，加剧伤口部位氧化损伤，减缓伤口愈合进程。以上结果表明，ABA对番茄果实采后愈伤和酚类物质合成具有促进作用。ABA处理促进番茄损伤表皮木栓质成分的合成积累，使得损伤部位细胞自发荧光强度逐渐增强、细胞层数逐渐增多，尤其是愈合第3 d和第4 d效果更显著；苏丹IV染色在愈合前2 d没有红色出现，第3 d和第4 d观察到红色，ABA处理染色效果更显著；与木栓质合成有关的苯丙氨酸解氨酶(PAL)和过氧化物酶(POD)活性升高；FLD处理则抑制木栓质的合成，降低自发荧光强度、减少自发荧光的细胞层数，染色效果较差，抑制两种酶活性的升高。通过iTRAQ蛋白质组学分析和实时荧光定量（qRT-PCR）转录组分析显示，11个差异丰度蛋白质进行基因的qRT-PCR结果与蛋白质组学结果基本趋势一致。谷胱甘肽过氧化物酶（GSH-Px）、单脱水抗坏血酸还原酶（MDHAR）、超氧化物歧化酶（SOD）、抗坏血酸过氧化物酶（APX）、过氧化物酶（POD）、苯丙氨酸解氨酶（PAL）、肉桂酰辅酶A还原酶（CCR）、多酚氧化酶（PPO）、细胞色素单加氧酶（CYP86B1），甘油二酯葡糖基转移酶（DGGT）和 β-酮酯酰辅酶A合成酶（KCS11）可能是ABA刺激损伤木栓化的关键响应酶，ABA通过这些酶来调控抗氧化