外源亚精胺负压渗透处理调控香菇酶促褐变的分子机理研究

Shiitake mushroom (Lentinus edodes) get brown easily after harvest. Enzymatic browning with PPO is the main factor of browning. Spermidine is a plant hormone that can delay the senescence of fruit, increase fruit resistance. Exogenous spermidine can also delay the browning, inhibite the activity of PPO, POD and SOD. But there are few reports about how to regulate the enzyme and substrate related to browning in the molecular level. In this project, shiitake mushrooms will be treated by exogenous spermidine vacuum infiltration after postharvest. The effects of exogenous spermidine vacuum infiltration on the physiological characteristics of shiitake musrhooms, cell membrane, browning substrates, PPO conformation and gene expression will be researched. The result will reveal the regulation mechanism of exogenous spermidine vacuum infiltration on the enzymatic browning of shiitake mushrooms in molecular level. This research will provide new ideas for promoting enzymatic browning control methods of fruits and vegetables.

香菇在采后极易产生褐变，其中以多酚氧化酶为代表的酶促褐变为主要褐变因素。亚精胺是一种植物源激素，可以延缓果实衰老，增强果实抗逆性，外源亚精胺也可以延缓果实褐变，不同程度地抑制PPO、POD和SOD的活性。但是对于外源亚精胺如何从分子水平对褐变相关的酶和底物进行调控，目前还鲜有报道。本项目对香菇采后实行外源亚精胺负压渗透处理，研究外源亚精胺负压渗透处理对香菇生理特性、细胞膜、褐变底物、PPO构象和基因表达产生的影响，从分子水平揭示外源亚精胺负压渗透处理调控鲜香菇酶促褐变的机理，为研究果蔬酶促褐变的调控方法提供新的思路。

本项目以香菇褐变为主要研究对象，研究了外源亚精胺负压渗透处理对香菇褐变过程中的生理特性、酶特性及相关基因表达的影响机制。研究内容及取得的研究结果如下：（1）外源亚精胺负压渗透处理工艺参数的确定。首先对外源亚精胺负压渗透处理进行了工艺优化，确定了处理时间33.21s，真空度0.03Mpa，亚精胺浓度15.7 mg/L时，香菇贮藏保鲜的效果最好。（2）外源亚精胺负压渗透处理对香菇生理品质、细胞膜完整性和膜透性的影响。结果表明，外源亚精胺负压渗透处理可以较好维持香菇硬度、表面色差、总酚含量、蛋白质含量，对PPO、POD、PAL活性有一定抑制作用，能够维持较高的抗氧化活性。通过对细胞膜透性和MDA含量的分析发现，外源亚精胺负压渗透处理对香菇细胞膜完整性并没有显著破坏，也未造成由于膜脂过氧化造成的细胞膜透性的明显改变，说明外源亚精胺负压渗透处理可以作为一种处理手段对香菇进行保鲜。（3）外源亚精胺负压渗透处理对香菇褐变底物的影响。结果表明外源亚精胺负压渗透处理组的褐变度和可溶性醌含量较低，能减缓香菇在贮藏期间的褐变。（4）外源亚精胺负压渗透处理对鲜香菇中 PPO 活性、构象以及基因表达的影响机制。结果表明，邻苯二酚为香菇PPO最适底物，最适浓度为0.1-0.12mol/L。再次通过光谱学和圆二色谱结果发现，相比于对照，外源亚精胺处理改变了香菇PPO的二级结构和三级结构。同时，对香菇PPO基因表达的研究发现，外源亚精胺处理可以抑制LePPO、LeLCC3、LeLCC4的表达。本项目系统地对外源亚精胺负压渗透处理对香菇褐变过程中的香菇生理特性、多酚氧化酶构象、酶促反应机制，相关基因表达的影响进行了研究，为阐明香菇褐变机制提供了可靠的数据支持。