槟榔芋辐射抑制发芽和防止腐烂的生物学机制

Areca taro was chosen as the research object and processed by gamma rays of 60 Co and high-energy electron beam of accelerator. To apply microscopic biology, biophysics, cell biology, biochemistry, microbiology and so on, cell microstructure changes of bud point position, endogenous enzyme activity change of tubers, the moisture distribution and the change of state of sprout point position were researched in order to ascertain biological fate of sprout after irradiation on areca taro. Pathogenic microorganisms was isolated and measured by 18S rRNA conserved genes in storage for areca taro. Through hyphae characteristics and biological characteristics, species and nomenclature were ascertained. The dose-effect relationship was ascertained by irradiation. Cytoderm, nuclear structure and mycelium conductivity in combination with chitin, chitinase, CAT, β-1,3- glucanase, Na+/K+-ATPase, Agarose gel electrophoresis and injure of DNA were researched after irradiation on rhizopus oryzae. The mechanism of irradiation inhibition of rhizopus oryzae was revealed by subcellular structure, interfering enzyme activity and change of genetic mechanism. The results of this study provide data support and theoretical basis for the application of irradiation technology in the freshness of the areca taro.

项目以南方特色果蔬槟榔芋为研究对象，通过60Co产生的γ射线或加速器产生的高能电子束为辐照场对其进行处理，应用显微生物学、生物物理学、细胞生物学、生物化学和微生物学等手段，研究辐照后槟榔芋芽点部位细胞微结构变化、块茎内源酶活性变化、芽点部位以及腐烂部位的水分分布与状态变化行为，探明辐照处理抑制槟榔芋发芽的生物学规律；通过分离获得槟榔芋贮藏期的病原微生物，对其18S rRNA保守基因序列进行测定并结合其菌丝特征和生物学特性确定病原菌的种属和名称，经辐照处理确定辐照杀菌的剂量-效应关系；通过研究米根霉辐照后细胞壁、细胞核结构和菌丝电导率的变化并结合几丁质、几丁质酶、CAT、β-1,3葡聚糖酶、钠钾ATPase酶、DNA的琼脂糖凝胶电泳和损伤，从亚细胞结构、干扰酶活力和改变遗传机制揭示辐照抑制米根霉的机理。该研究成果为辐照技术在槟榔芋保鲜中的应用研究提供数据支持和理论基础。

槟榔芋是南方特色水生蔬菜，槟榔芋冷藏期间会腐烂和发芽，是影响槟榔芋贮藏减损的主要因素。我们利用安全、高效、环保的电子束辐照技术处理槟榔芋可以抑制发芽和延缓腐烂，但其机理尚不清楚。本项目以冷藏期发芽和腐烂的槟榔芋为研究对象，通过分析发芽过程槟榔芋营养物质的变化、水分状态分布以及激素的变化，通过分析辐照后淀粉酶、蛋白酶、脂肪酶、谷胱甘肽过氧化物酶、过氧化氢酶活性，揭示内源活性物质变化与贮藏性之间的关系。采用0 kGy、0.1 kGy、0.3 kGy、0.5 kGy、0.7 kGy、1.0kGy不同辐照剂量处理槟榔芋适合槟榔芋辐照的参考剂量范围为0.1~0.5 kGy，辐照处理可延长槟榔芋冷藏贮藏期近两个月，探索了辐照剂量与效应之间的关系。通过对腐烂菌的分离与鉴定，结果表明米根霉是影响槟榔芋腐烂的主要菌株，进一步对米根霉的菌丝、孢子萌发并用透射电镜观察生物学性质，通过辐照后对米根霉/黄曲霉几丁质含量、几丁质酶活、蛋白质浓度、丙二醛含量活探讨辐照对黄曲霉菌细胞膜、细胞壁的影响；通过过氧化氢含量、过氧化氢酶酶活、超氧化物歧化酶活、抗超氧阴离子活力和1，1-二苯基-2-三硝基苯肼抑制率确定抗氧化系统受到的损伤，从细胞层面揭示辐射抑菌的机理。进一步对电子束辐照米根霉抗真菌作用的转录组学进行研究，根据米根霉基因组学的数据结果，包括米根霉基因组的组成、关键功能基因注释、次级代谢产物合成基因系统分类以及注释，为米根霉转录组学研究提供了重要的参考，从分子层面的挖掘辐射米根霉的抗真菌作用机制。