NO与乙烯互作对番茄成熟衰老进程影响的化学机理

Nitric oxide (NO) is an important signal molecule that acts in many tissues to regulate growth and adversity. One of hot researches for postharvest subjects is how to delay the fruits ripening and senescence via inhibiting ethylene.Our researches indicated that ethylene had nitric oxide antagonistic effect and NO had negative regulation to ethylene. Therefore, we are planning to further explore the chemical mechanism between nitric oxide and ethylene during fruits ripening and senescence. The purpose of the present study is to discuss the influence of internal and external environmental change on ion balance concentration of NO and its derivatives（NO2-,NO3-） and ethylene singal during fruit ripeness,using chemical method, postharvest physiology and molecular biology method. The proper study is tomato which is Xinjiang's industries with special potentials and local characteristics. We also want to investigate the effect of chemical equilibrium between NO and its derivatives on ACO and ACS activities, analyse the influence of NO interacting with ethylene on expression of related genes during storage. Thus, we would be able to explore model chemistry among them to further elucidate the chemical mechanism that NO interact with ethylene, influencing on ethylene, the antagonizing effect of NO and negative regulation of NO, to provide concept and theory for postharvest fruit ripening and senescence.

NO是参与植物生长发育和逆境响应中关键的信号分子, NO通过何种方式抑制乙烯的生物合成来延缓果蔬成熟衰老进程是采后科学的研究热点之一。我们前期研究发现乙烯对NO具有拮抗作用,且NO具有负调控乙烯信号的作用。为进一步探讨NO与乙烯交互作用对果实成熟衰老进程影响的化学机理，以新疆特色红色产业番茄为研究对象，拟采用化学、采后生理和采后分子生物学多学科交叉的研究方法，探讨番茄果实成熟衰老进程中细胞内外环境变化对内源NO及衍生物（NO2-,NO3-）之间的离子平衡浓度和乙烯信号的影响,研究NO与其衍生物之间的化学平衡变化对ACO、ACS酶活性的影响，分析NO与乙烯互作对乙烯合成及信号转导途径相关基因表达的影响，建立NO及衍生物对ACS、ACO和相关基因表达影响的化学模型，探明NO与乙烯互作对乙烯拮抗作用和NO负调控作用影响的化学机理，以期为NO延缓果蔬采后成熟衰老作用机理的研究提供新思路和理论依据。

新疆一直以来被誉为红色产业的基地，番茄种植面积广大，日照时间长，昼夜温差大，空气干燥，番茄固形物和番茄红素含量普遍较高，在色差、黏稠度和霉菌含量上均达到了世界一流水平。番茄果实风味独特﹑营养丰富，还具有一定保健功效，受到越来越多消费者的青睐。番茄果实成熟衰老是一个有序而复杂的过程，同时，它也是一个高度协调的遗传调控过程，组织外观性状与内在对应基因密切相关。因此，研究番茄采后品质调控机理具有重要的理论和实践意义。.本项目通过对外源一氧化氮（NO）和乙烯处理不同成熟度番茄，分析了番茄采后品质、乙烯释放量及相关酶活性的变化，深入研究了外源NO和乙烯对乙烯合成和信号转导相关基因表达的影响，初步揭示了NO和外源乙烯处理对番茄果实采后乙烯生理效应及调控信号转导的可能作用机理。阐明了NO和外源乙烯对绿熟期番茄果实品质及乙烯合成相关基因的拮抗作用，以及NO对粉红期番茄的负调控作用基础作用。证明了 NO 提高番茄果实采后抗病机理与 NO 在果实细胞中存的化学结构 (NO2-，NO 3-，NO x）密切相关。提出了NO对乙烯信号调控具有“双重性”互作作用的假设。内源NO受到乙烯信号的直接或间接调控。乙烯信号大小与内源NO的含量相关，乙烯信号可能直接或间接与NO作用或乙烯信号改变了细胞内外的环境（pH值），从而抑制了NO与ACS、ACO和乙烯受体的作用。通过分析NO与乙烯互作对NO形态结构变化的影响，建立了NO及其衍生物与ACO和ACS酶活性作用的可能作用方式。NO处理降低了绿熟期番茄果实的乙烯释放量、ACC含量、ACC合成酶和ACC氧化酶的活性，而乙烯处理的番茄果实则相反，NO协同乙烯处理果的乙烯释放量、ACC含量、ACC合成酶和ACC氧化酶的活性低于单独的外源乙烯处理，高于NO处理，这种拮抗现象也延缓了绿熟期番茄果实的成熟衰老，在一定程度上保持了果实的品质。