鲜切果蔬的抗氧化系统与机械伤害防御反应机制的研究

本项目以苹果、莴苣、南瓜与甘薯为实验材料，利用细胞生物学、生物化学、酶学和分子生物学等知识与手段，研究新鲜果蔬经鲜切处理后产生的机械胁迫诱导的抗氧化系统与伤害防御反应机制。主要研究内容：①果蔬遭受切割刺激后茉莉酸（JA）与乙烯产生的变化规律，解明JA与乙烯作为内源信号子诱导鲜切果蔬生理反应的特点；②分析鲜切果蔬中SOD、CAT、APX、LOX、PPO、PAL、POD等酶活性，研究鲜切果蔬抗氧化酶系统及其作用机理；③研究不同成熟度与生长阶段的果蔬对鲜切伤害的反应与应答，阐明机械胁迫、JA及乙烯对鲜切果蔬生理代谢及伤害修复的影响；④分析伤害部位及非伤害组织的活性氧分子代谢、JA与乙烯产生的变化，揭示鲜切果蔬不同伤害部位的生理反应：⑤测定植物应激性生物电位，确定鲜切果蔬伤害的应激性生物电位变化与生理反应的关系。本项目对解明鲜切果蔬机械胁迫代谢生理与调控，构建鲜切果蔬学理论和技术体系具有重要意义。

植物物遭受机械伤害后，在短时间内就能做出快速反应，以降低和修复伤害损伤，维持其生命活动。这种依托抗氧化系统的防御反应使植物对伤害具有适应性或抵抗性。本项目以苹果、梨、油桃、茄子、南瓜、马铃薯、甘薯等为实验材料，利用细胞生物学、生物化学、分子生物学等知识与手段，研究鲜切果蔬抗氧化系统及其伤害防御反应机制。研究结果解明了鲜切果蔬抗氧化系统及其伤害胁迫防御反应机制，尤其是揭示了MeJA、SA、OA等处理对鲜切果蔬抗氧化系统及其伤害防御反应的调控。（1）MeJA处理鲜切苹果可降低APX活性，提高LOX、PAL、CAT、PPO、POD、SOD活性，并降低相对电导率和MDA含量。表明MeJA处理启动了鲜切富士苹果的防御反应，诱导相关防御反应的关键酶活性升高，通过伤害刺激信号转导启动与防御反应有关的次生代谢途径，增强自身修复与愈合能力。（2）SA和OA处理可有效降低鲜切梨和鲜切苹果的伤乙烯产生，降低呼吸速率，提高POD、CAT、PAL、SOD等酶的活性，抑制了PPO活性，通过启动自身防御反应来延缓其衰老进程。（3）外源乙烯处理鲜切南瓜可诱导伤乙烯产生和ACC氧化酶活性急速上升，达到高峰后逐渐恢复到原来水平。降冰片二烯（NBD）对ACC氧化酶的抑制作用可被乙烯所解除。乙烯处理抑制鲜切甘薯MDA含量的增加，提高PPO 活性，提高呼吸速率，加速组织衰老。（4）乙醇气体处理对鲜切茄子生理学及品质特性影响的研究表明，显著抑制了鲜切茄子的呼吸代谢以及PPO和POD活性，阻止了酶促褐变的发生。（5）胡萝卜经鲜切处理可诱导抗氧化系统中的PPO、POD、PAL、CAT活性提高、呼吸速率加快，激活防御反应系统，提高自身修复和防卫机能。鲜切油桃产生大量乙烯，伴随呼吸跃变的快速到来，果实发生软化和膜质过氧化。基于自身防御与修复的生理响应，鲜切油桃伤害部位LOX活性高于远距离伤害部位，伤害胁迫信号转导而使组织产生多种抗性机制和综合响应。（6）通过采用乳酸钙、山梨酸钾、异抗坏血酸钠等具有保鲜功能试剂处理，有效抑制了鲜切梨和鲜切冬瓜中PPO、POD活性和膜脂过氧化，提高了SOD、CAT活性，诱导切割表层细胞产生伤害胁迫防御响应。海藻酸钠复合涂膜处理抑制鲜切梨果实LOX和PG活性，降低MDA含量，保持果实硬度。本项目研究为解明鲜切果蔬机械伤害胁迫代谢生理与调控奠定了基础。