亚精胺延缓杏果后熟衰老作用机理的研究

Apricot is one of the most important fruit in Xinjiang Autonomous Region. As a climacteric fruit, apricot ages rapidly after harvest which brings severe losses. Spermidine (SPD) is a key regulator in organism metabolism with its significant biological activity. The regulating effects of SPD on different fruits, species and fruit ripe stages are various. Previous research have found that SPD could delay apricot ripening, while had less study on SPD’s molecular and physiological mechanisms. As S-adenosylmethionine(SAM) is an important intermediates of macromolecules methylation, ethylene biosynthesis, and SPD, this project use Xinjiang apricot Saimaiti as experimental materials to study various aspects of SAM. On the basis of the suitable mode of SPD which has obtained patents, this research applied a combination methodology of physiology/biochemistry and molecular biology on analyzing the relationship between SPD metabolic attributes and ripe apricot, the regulation role of SPD on ethylene biosynthesis and DNA methylation of apricot to reveal the mechanisms that SPD regulates apricot ripening. And factors of SPD anti-ripening mechanism, improvements of fruit storability, physiological/biochemical and molecular mechanism were also valued. This study also provides theoretical aspects and new ideas of SPD in fruit anti-aging for further research.

杏是新疆重点发展的林果之一，杏果属于呼吸跃变型果实，其后熟衰老迅速，损失严重。亚精胺（SPD）是生物体代谢的重要调节因子，具有强烈生物活性，SPD对果蔬采后衰老的调控作用因不同种类或品种及不同成熟阶段表现不同。申请人通过前期研究发现SPD具有延缓杏果后熟衰老的作用，对其作用的生理及分子机理知之甚少。S-腺苷甲硫氨酸(SAM)是生物体生物大分子甲基化、乙烯合成、SPD等合成的重要中间物，本项目以新疆主栽品种赛买提杏为实验材料，以SAM为中心，在已确定SPD适宜作用模式（已获得发明专利）的基础上，采用生理生化与分子生物技术结合的方法，通过研究SPD代谢特性与杏果成熟衰老的关系、SPD对杏果乙烯合成和作用的调控、SPD对杏果DNA甲基化的调节，揭示SPD调节杏果后熟衰老的作用机制，阐明SPD诱导杏果耐贮性增强的分子机理，为SPD在果蔬采后抗衰老的研究提供理论参考，为控制果蔬后熟衰老提供新思路。

本研究以新疆绿熟期赛买提杏为原料，用0.1mmol/L的SPD及D-Arg溶液处理杏果。前期研究发现，亚精胺（Spd）有效延缓了杏的后熟衰老。研究Spd对杏采后内源多胺（PAs）代谢及C2H4合成、与DNA甲基化的关系。主要包括：.第一，研究了杏在常温和低温贮藏期品质变化；内源腐胺（Put）、亚精胺和精胺（Spm）含量变化；Spd与D-Arg对呼吸速率、C2H4合成途径及相关基因表达的影响。明确Spd与C2H4的相互作用关系，揭示Spd与C2H4的作用的机制。.第二，研究Spd对常温和低温贮藏赛买提杏果软化相关酶活性的影；多胺代谢相关酶活性变化；内源腐胺/乙烯（Put /Eth）、亚精胺/乙烯（Spd/Eth）和精胺/乙烯（Spm/Eth）比值变化；赛买提杏转录组测序及多胺合成相关基因的作用方式，分析多胺水平与乙烯释放的相互关系，探讨Spd、D-Arg对赛买提杏采后PAs代谢的影响。外源Spd处理能够延缓软化相关酶活性变化，调控多胺代谢相关酶活性以及多胺合成相关基因，提高多胺含量，使S-腺苷甲硫氨酸向PAs合成途径转化，从而降低乙烯释放，延缓杏果成熟衰老过程，维持其贮藏品质。.第三，研究Spd对采后赛买提杏抗氧化酶活性、甲硫氨酸代谢、DNA甲基化水平的影响。Spd处理可提高杏果过氧化物酶（POD）、超氧化物歧化酶（SOD）、苯丙氨酸解氨酶（PAL）、过氧化氢酶（CAT）、谷胱甘肽还原酶（GR)、抗坏血酸过氧化物酶（APX）、多酚氧化酶（PPO）、几丁质酶（CHI）抗病酶活性的基因表达量，通过调控从头甲基化转移酶（DRM）、甲基化转移酶（MET）基因表达量维持DNA甲基化的水平，D-Arg处理则降低了DRM及MET的基因表达量，导致DNA甲基化水平较低；外源Spd处理提高了S-腺苷甲硫氨酸（SAM）、S-腺苷同型半胱氨酸（SAH）含量，对甲硫氨酸代谢循环产生了影响，这方面有待于进一步的研究。