一氧化氮（NO）调控抗氰呼吸途径交替氧化酶(AOX)对伽师瓜采后抗冷性的影响

The effect of NO on postharvest fruits and vegetables under low temperature stress is the research hotspots of chilling injury in recent years. It has been not clear that how NO effects the cold resistance. The chilling injury is the main problem which causes post harvest loss of Jiashi melon. So far, the study is less on the regulation of cyanide resistant respiration made by NO, which improves the cold resistance of post harvest Jiashi melon. The NO effect on physiological response characteristics to cyanide resistant respiration and chilling injury under low temperature on Jiashi melon is analyzed in this study. The effect of NO processing on postharvest chilling injury characters, related enzymes, respiration capacity and physiological parameters are analyzed. The depressing and relationship between NO and cyanide resistant respiration are discussed. Yeast Two-hybrid System and BiFC method are used to analysis the AOX interaction protein. The interaction network between NO process and cold resistance is confirmed. The mechanism of NO regulating AOX on the cold resistance of post harvest Jiashi melon is clarified, which provides the theory foundation for NO enhancing the cold resistance of postharvest fruits and vegetables.

一氧化氮（NO）对果蔬在低温胁迫下产生的影响已成为果蔬采后冷害研究热点，但NO通过何种途径来影响果蔬的抗冷性仍不清楚；冷害是造成伽师瓜采后损失的主要难题，关于NO调控抗氰呼吸提高甜瓜采后抗冷性的研究鲜有报道。本项目以伽师瓜为研究试材，分析低温条件下NO对伽师瓜抗氰呼吸及冷害生理响应特性的影响，测定甜瓜采后冷害参数和相关酶活性的变化，研究NO熏蒸处理对抗氰途径呼吸容量及相关酶等生理参数的影响，比较NO对抗氰呼吸作用和冷害性状的抑制，探讨NO处理抑制抗氰呼吸作用与提高甜瓜采后抗冷性之间的关系。采用酵母双杂交和双分子荧光互补技术(BiFC)筛选、鉴定AOX的互作蛋白，明确NO处理调控AOX提高甜瓜采后抗冷性的作用网络。将NO调控伽师瓜采后抗冷性作用与抗氰呼吸关键酶关联进行纵深探讨，逐步阐明NO调控AOX酶对伽师瓜采后抗冷性的影响机制，为明确NO气体提高果蔬采后抗冷性作用机理的研究提供理论依据。

哈密瓜是新疆特色瓜果，在采后低温贮藏过程中易发生冷害。NO能够抑制果蔬采后冷害的发生，但通过何种途径来影响哈密瓜的抗冷性仍不清楚。抗氰呼吸与植物的耐冷性密切相关。因此，明确NO调控哈密瓜采后抗冷性作用与抗氰呼吸关系十分重要。本项目以不同品种甜瓜为研究试材，分析不同低温条件下NO对甜瓜采后品质的影响，测定甜瓜采后冷害参数、活性氧和细胞壁代谢相关酶活性的变化，研究不同处理湿度结合NO熏蒸处理对甜瓜采后耐冷性的影响，比较NO对甜瓜不同呼吸途径影响的差异性，探究NO处理抑制抗氰呼吸作用与提高甜瓜采后抗冷性之间的关系。研究表明：（1）NO熏蒸可以减轻哈密瓜的冷害，保持果实的贮藏品质。在1℃贮藏条件下，哈密瓜果实的冷害发病率最高，果实表面出现水浸状斑点；5℃条件下，贮藏后期果皮表面有黑色病斑出现；而3℃贮藏条件下，NO处理组果实在整个贮藏期间未发生冷害。60 μL/L NO熏蒸处理能有效降低哈密瓜果实采后的冷害发病率、冷害指数、失重率，保持可溶性固形物的含量，抑制硬度的下降。说明3℃贮藏条件下NO能较好地维持哈密瓜的贮藏品质，抑制果实冷害的发生。（2）筛选出NO熏蒸处理哈密瓜适宜的湿度因子。在不同湿度熏蒸条件下，NO均能延缓哈密瓜采后冷害的发生和品质劣变。相对低湿为35%~45%时可以显著提高哈密瓜采后贮藏过程的耐冷性。在此条件下，NO通过调控甜瓜采后活性氧和细胞壁代谢增强果实耐冷性。（3）60 μL/L NO 能显著降低伽师瓜的总呼吸，不仅减弱细胞色素途径呼吸，同时还可诱导甜瓜抗氰呼吸速率增加，但对 EMP、TCA、PPP 途径呼吸速率有抑制作用。此外，NO处理可以不同程度地抑制COX、SDH、PHI、G6PDH和6PGDH呼吸相关酶活性，影响各呼吸途径占总呼吸的比例。（4）利用RACE技术克隆得到AOX基因全长序列。荧光定量PCR结果发现60 μL/L NO处理果的CmAOX基因表达较高，说明NO增强了CmAOX基因的表达，提升了AOX活性的大小，从而诱导甜瓜抗氰呼吸速率增加。同时CmCOX基因相对表达量比对照整体较低，说明60 μL/L NO处理对CmCOX基因的表达有抑制作用，导致了COX活性降低，维持果实正常生理代谢。