采后果实TRX介导的线粒体蛋白的氧化与修复调节机制

水果采后衰老与品质劣变是由内在和外部环境因素所引发的一种整体性退化过程，其中线粒体蛋白氧化损伤起主要作用。TRX（硫氧环蛋白）是生物体内重要的氧化还原调节器，直接或间接参与氧化蛋白的修复和活性氧代谢的调节，但相关知识主要源于动物和微生物衰老或细胞凋亡。本项目以不同类型果实为研究对象，以线粒体为中心，研究TRX通过直接或间接作用介导蛋白氧化与修复调节在水果采后衰老与品质劣变中的作用，主要内容包括：1)果实在衰老和品质劣变过程中线粒体蛋白氧化特性及线粒体中TRX目标蛋白的确定；2)与线粒体氧化蛋白修复有关的TRX、NTR和Msrs基因的克隆、表达、蛋白水平和活性分析及蛋白特性；3) TRX与Msrs和部分具抗氧化特性目标蛋白互作及TRX调节这些蛋白活性的动力学特性；4）TRX在果实线粒体蛋白氧化调节中的作用。本项目研究成果可促进园艺作物采后衰老理论的发展，同时为果蔬保鲜技术的研发提供理论知识。

我国是世界第一大水果生产国，但采后损失严重，高达20-30%。当前限制水果保鲜关键新技术研发的最主要因素是对果实衰老和品质劣变相关的关键基础理论仍缺乏深层次的认识。硫氧还蛋白（thioredoxin，Trx）是一类广泛存在于原核与真核生物体内的氧化还原调节蛋白。最近研究发现，Trx可能在植物衰老或抗逆境胁迫中起重要作用。本项目以呼吸跃变型果实香蕉和非呼吸跃变型果实龙眼为材料，研究了Trx在采后果实成熟衰老和品质劣变中的作用。主要研究内容包括：1）Trx与龙眼果实衰老；2）Trx与香蕉果实耐冷性；3）谷氧还蛋白（Grx）与香蕉果实耐冷性；4）Trx与香蕉果实成熟衰老。获得的重要结果如下：1）从龙眼果实中分离了3个Trx和2个NTR基因，DlTrx1、2、8与氧胁迫下果肉自溶有关；原核表达并纯化了DlTrx1、2、8和DlNTR1、17蛋白；从龙眼果肉中鉴定了可能的Trx目标蛋白，并分析了龙眼果肉硫氧还蛋白系统对目标蛋白GPx结构、氧化还原状态和活性的调控机制。2）从香蕉果实中克隆了3个Trx基因全长cDNA：MaTrx6、9、12，分析表明，乙烯诱导的果实耐冷性与MaTrx12有关，而热处理诱导的果实耐冷性与这3个MaTrx无关。3）从香蕉果实中克隆了6个Grx基因cDNA：MaGrx1、2、3、4、6、7，分析表明，热处理诱导的香蕉果实耐冷性与MaGrx2和MaGrx4基因有关，而乙烯诱导果实耐冷性与MaGrx1和MaGrx7基因的表达有关。4）结合香蕉基因组信息和RT-PCR技术，从香蕉果实中克隆了16个Trx或Trx-like基因，其中MaTrx1、5、11、12、13、14、20、22、35、42和52与果实成熟衰老密切相关；MaTrx4-1、10、13-1、18、19和21具有抗活性氧胁迫的能力；鉴定了MaTrx13-1和MaTrx52目标蛋白，发现MaTrx在调控果胶降解相关蛋白PL和果实软化中起重要作用，相关作用机制正在进行中。该项目研究成果有助于进一步了解热带、亚热带水果衰老和冷害发生机理，为进一步研发控制果实衰老和冷害的贮运技术提供新的思路。本项目发表SCI收录论文3篇；获授权发明专利12件（其中美国专利1件），申请国家发明专利5件；培养博士后1名，博士2名，硕士2名；获广东省科学技术一等奖等科技奖励9项。