鲜切果蔬机械伤害信号转导及其适应性响应机制的研究

This project will study on signal transduction and response mechanisms of adaptation of fresh-cut fruits and vegetables to mechanical wounding based on the knowledge and methods of cell biology, biochemistry, enzymology and molecular biology by using apple, squash as experimental materials. Main research contents:. (1) clarify the effect on mechanical wounding signal，Jasmonic acid (JA) and Ethylene (Eth) as signal molecules on enzymatic activities and adaptation response to wounding, according to detection activities of CAT、LOX、PPO、PAL、POD in fresh-cut fruits and vegetables.. (2) Research physiological responses in different sites of fresh-cut fruits and vegetables by induction of mechanical wounding and these signal transduction, clarify the relationship between adaptation response and physiological metabolism of fresh-cut fruits and vegetables.

本项目以2种具有不同生物学和生理学特性的苹果、南瓜为实验材料，利用细胞生物学、生物化学、酶学和分子生物学等多学科知识与手段，研究鲜切果蔬机械伤害刺激信号转导及其适应性响应机制。主要研究内容：（1）机械伤害刺激、JA、Eth等信号分子对CAT、LOX、PPO、PAL、POD等酶活性的影响与伤害适应性响应机制、阐明机械胁迫以及信号分子对鲜切果蔬生理代谢及伤害适应性的影响。（2）鲜切果蔬机械伤害和信号分子在不同伤害部位的生理反应，解明鲜切果蔬适应性响应与生理代谢的关系。

鲜切果蔬是人为产生的深刻机械伤害，诱发JA、Eth等植物激素信号分子的快速产生，进而诱导一系列与植物伤害适应性响应的基因表达以及酶系统的产生。本项目以苹果、南瓜等为实验材料，利用细胞生物学、生物化学、酶学和分子生物学等多学科知识与手段，对鲜切果蔬机械伤害信号分子及其转导、适应性响应中的酶活性变化进行研究，阐明机械伤害胁迫以及JA、Eth等信号分子间的相互作用、鲜切果蔬适应性防御响应与应答生理。研究结果表明：（1）MeJA和乙烯利可以提高鲜切富士苹果PPO、POD、LOX活性，降低细胞膜的渗透率、MDA的含量和APX活性的下降速率。同时减少颜色的损失，两种处理都提高了PAL的活性。乙烯利提高鲜切苹果的CAT活性，降低SOD活性，但MeJA对SOD和CAT活性无显著影响，MeJA和乙烯利启动了鲜切富士苹果的防御反应，导致膜脂过氧化反应系统的关键酶活性升高，提高鲜切苹果的抗氧化能力及苯丙烷代谢能力，从而降低机械胁迫对细胞膜产生的伤害，延长贮藏期，保持新鲜品质。（2）外源乙烯和茉莉酸甲酯处理可保持鲜切南瓜的颜色和重量，延缓鲜切南瓜POD、APX和SOD活性的下降速度，抑制MDA含量的增加，抑制膜脂过氧化反应的发生，保持CAT活性，同时抑制H2O2含量和PPO活性。两种外源信号分子通过诱导自由基清除系统工具酶的活性，启动了鲜切南瓜的防御反应，降低了机械伤害对组织造成的伤害。（3）不同程度的切割伤害处理均使生姜的黄酮类物质含量、还原型谷胱甘肽含量、SOD活性以及水溶性和脂溶性物质的抗氧化能力上升，但切割处理却使Vc含量降低，而且切割伤害程度越大，Vc含量下降的速率越快。生姜的脂溶性物质抗氧化能力远远高于水溶性物质的抗氧化能力，总体来说，切割伤害提高了生姜的抗氧化能力，且3种不同的切割伤害处理以伤害程度中等的块状切割最有利于生姜抗氧化能力的提高。（4）不同浓度外源MeJA处理鲜切芹菜减缓鲜切芹菜的叶绿素、纤维素、可溶性蛋白及Vc含量的降低，且失重率较低。尤其以低浓度的茉莉酸甲酯处理效果最好，可保持鲜切芹菜较好的生理品质。（5）不同浓度柠檬酸处理鲜切猕猴桃抗氧化能力呈现下降的趋势，柠檬酸处理在贮藏过程中能更好的维持鲜切猕猴桃的抗氧化活性。本项目为伤害信号分子JA、Eth等作为适应性激活因子在采后果蔬贮运中的应用奠定理论基础。