基于蛋白组学和ROS代谢的低氧调控金针菇贮藏品质机理研究

Flammulina velutipes is a kind of a large edible fungus prone to postharvest quality deterioration such as dehydration, pileus opening, browning and rot, which severely reduce its eating quality and economic value. Studies have shown that low-oxygen can delay the quality deterioration of F. velutipes. However, evidence for the molecular mechanisms of quality deterioration and network regulatory mechanism of low-oxygen remains unknown. On the basis of, "induction of low-oxygen → expression of mitochondrial protein → regulating ROS metabolic pathway → reducing damage of cellular integrity → delaying quality deterioration," proteomics, molecular biology and cell biology research methods will be employed in this project to study the effects of low-oxygen on quality deterioration of F. velutipes during storage. The change of ROS metabolism and the response expression profiles of the mitochondrial protein induced by low-oxygen will be investigated, Moreover, The relationship between ROS-mediated oxidation pathway and F. velutipes quality deterioration as well as mitochondrial protein expression will also be evaluated. revealing the molecular regulation mechanism of low-oxygen for quality deterioration of F. velutipes. These findings will contribute to a theoretical basis and technical strategies for better control of the postharvest quality deterioration of F. velutipes.

金针菇是一种可食用的大型真菌类食物，其采后易发生失水、开伞、褐变、腐烂变质等品质劣变现象，严重降低了金针菇的食用品质和经济价值。研究显示低氧处理能够延缓金针菇的品质劣变，但其作用的分子机制还未见报道，在此基础上，本项目利用蛋白质组学、分子生物学和细胞生物学等研究方法，从“低氧处理→诱导线粒体蛋白表达→调控ROS代谢→降低细胞完整性损伤→延缓金针菇衰老”的角度出发，研究低氧处理对金针菇采后贮藏过程中品质劣变的影响，分析低氧对金针菇ROS代谢变化规律和线粒体蛋白表达谱的调控作用，探讨低氧诱导线粒体蛋白表达与ROS代谢变化及金针菇品质劣变三者的相关性，揭示低氧处理调控金针菇品质劣变的分子作用机理，为金针菇采后品质劣变控制的生物化学基础提供理论依据和技术策略。

随着金针菇工厂化栽培技术的成熟，金针菇已成为我国产量最大的四种食用菌之一，但由于新鲜采收的金针菇水份含量高、颜色洁白、质地脆嫩、呼吸和新陈代谢旺盛，在储运过程中容易造成水分的大量散失和菇体的后生长，导致菌盖开伞脱落，菇柄萎蔫开裂，甚至发生褐变和腐烂等品质劣变现象，最终失去食用品质和商品价值。本项目利用制备的低氧纳米气调包装袋，从“低氧纳米包装→诱导线粒体蛋白表达→调控ROS代谢→降低细胞完整性损伤→延缓金针菇衰老”的角度，明确了低氧纳米包装对金针菇采后贮藏品质的保鲜作用和差异蛋白表达规律，阐明了其调控机理。主要结果如下：. （1）研制了一种纳米聚乙烯新型包装材料，证明了纳米包装膜在提高机械强度的同时，增强包装膜的氧气和二氧化碳阻隔性能，纳米膜O2和CO2透过率分别为3017.5和7623.2 cm3/m2/24 h/0.1 MPa，与对照组相比分别降低了8.0%和6.0%，通过低氧包装处理金针菇后测定呼吸强度、O2和CO2浓度发现，低氧纳米包装处理可以抑制金针菇的呼吸作用，使包装袋内O2浓度低、CO2浓度高，能够金针菇贮藏提供一个低氧的贮藏环境。. （2）证明了低氧纳米包装能抑制金针菇褐变、开伞、菌柄伸长与纤维化以及孢子的产生，延缓菇体的衰老，使菇体保持良好的食用品质。低氧处理通过提高金针菇细胞SOD和POD抗氧化酶系的活性，减少机体内ROS自由基（O2•-和H2O2）积累引起的氧化伤害，维持细胞生物膜结构完整和选择透过性。. （3）通过线粒体蛋白组研究明确了低氧处理诱导线粒体297个蛋白差异表达，上调蛋白232个，主要参与了氨基酸合成与代谢、蛋白运输、信号传导、应激反应。下调蛋白65个，主要参与了碳水化合物代谢、氨基酸合成与代谢、有机酸代谢。. 该研究成果为金针菇采后贮藏过程中品质保持的生物化学基础提供新证据，为金针菇采后贮藏过程中品质劣变控制提供新策略，在金针菇采后品质劣变控制、减少产业的经济损失方面具有很好的应用前景。