乙烯诱导与竹笋木质化相关关系及调控的研究

植物PCD与生长、发育、衰老及逆境的关系是当前国内外研究的热点，国内在这方面的研究还不深入，对采后果蔬PCD的研究还未见有报道。本课题在已有成果基础上，利用电子显微镜、Western blotting和TUNEL标记等现代最新技术，探讨竹笋原生质体降解、细胞核DNA断裂和细胞壁木质素沉积三者间的联系及机制，寻找竹笋木质化过程中原生质体PCD的生理生化和分子生物学证据，揭示竹笋PCD的启动、发生、发展规律及其与木质化的关系，并利用乙烯生物合成抑制剂和受体抑制剂，探索乙烯信号转导途径在竹笋PCD与木质化间的可能调控作用及模式。目前对采后果蔬木质化的研究主要从生理学水平开展，本课题则侧重于分子生物学和细胞生物学水平的研究，从一个全新的角度来阐述竹笋木质化机理。这对丰富植物PCD理论，完善植物木质化机理具有重要的科学意义，也为我国采后果蔬保鲜开拓了一个新的研究领域。

植物细胞编程死亡（PCD） 与生长、发育、衰老及逆境的关系是当前国内外研究的热点。本课题在前期成果基础上，研究乙烯和1-MCP处理对竹笋木质化的影响，发现乙烯处理促进了PAL、PPO和POD的活性，增加木质素和纤维素的合成，从而促进了竹笋的木质化进程。1-MCP处理延缓了PAL、PPO和POD活性的上升，阻碍了木质素和纤维素的积累，从而抑制了竹笋的木质化进程。并进一步通过研究了45°C热空气处理对竹笋木质化相关指标的影响，发现热激处理显著抑制了乙烯代谢相关酶ACC氧化酶（ACO）和ACC合成酶(ACS)的活性，并延缓了木质素和纤维素的积累，印证了乙烯在抑制了竹笋的木质化进程的重要作用。本课题还开展了冷藏（0-2°C）期间竹笋的木质化现象，研究发现，竹笋冷害的发生与PAL、PPO和POD等的活性密切相关，冷害促进PAL、PPO和POD的活性，竹笋冷害的发生与腐胺(Put) 或亚精胺(Spd)呈正相关，水杨酸处理可以抑制PAL、PPO和POD的活性，而促进多胺（Put和Spd）的积累，延缓竹笋冷害的发生和低温下木质化的进程。从生物化学和分子生物学的角度研究发现，透射电子显微镜下顶部竹笋细胞中液泡完整，细胞壁较薄，而底部竹笋细胞则液泡解体，细胞壁明显加厚。对照和1-MCP处理竹笋样品的细胞壁较薄，而乙烯利处理的竹笋样品在电镜下观察到细胞液泡解体，细胞壁明显加厚。DNA Ladder图谱表明，从竹笋顶部开始，DNA 的片段化逐渐明显，表明采后竹笋木质化与PCD密切相关。1-MCP处理可抑制DNA 的断裂，而乙烯利处理则促进了竹笋组织的DNA 的断裂，表明乙烯利处理促进采后竹笋木质化和PCD的进程，而1-MCP处理则可以以延缓这一进程。采后竹笋的底部可以明显的观察到TUNEL 检测反应呈阳性, 显示此时的纤维细胞核DNA 发生了片段化，能检测到类 Caspase-3酶活性，并进一步通过Western blotting检测技术，发现了一个分子量为35KD的类caspase-3蛋白。通过以上研究，探讨了竹笋木质化过程中原生质体PCD 的生理生化和分子生物学证据，揭示了竹笋PCD 的启动、发生、发展规律及其与木质化的关系，提出了乙烯在竹笋PCD 与木质化间的可能调控作用及模式。已经发表相关论文10篇，其中SCI收录6篇， EI收录2篇，授权国家发明专利1项，培养研究生3人。