外源乙烯诱导黄冠梨果实抗冷性的机制研究

Peel browning caused by chilling injury resulted in great economic loss for Huangguan pear. Previous study showed that exogenous ethylene treatment with high dose and short time before cool storage, alleviated the fruit peel browning caused by chilling injury apparently; however, the underlying mechanism was unclear yet. In this study, regulation mechanism of enhanced cold tolerance by exogenous ethylene treatment in pear was explored in two aspects of lipids metabolism and protein function. During this process, fluidity and phase transition behavior, and composition and distribution of fatty acids in plasma membrane was analyzed, moreover, key proteins and lipid compounds response to ethylene were identified by using technologies of biochemistry, proteomics and molecular biology. The results in this project will provide the theory and technic support for the precise and effective control of peel browning in Huangguan pear.

黄冠梨冷藏期间易发生冷害，进而导致果皮褐变，俗称鸡爪病，严重影响黄冠梨的采后经济效益。本课题针对施用高浓度外源乙烯短时间处理可有效减轻黄冠梨果皮褐变的现象，以质膜为研究对象，通过生物化学、蛋白质组学和分子生物学等研究方法，分析质膜流动性和相变行为，以及脂肪酸组成及脂类的分配，挖掘质膜上响应乙烯作用的关键蛋白和基因，从脂类代谢和膜蛋白表达两个方面揭示乙烯提高黄冠梨果实抗冷性的机制，为精准调控黄冠梨的果皮褐变提供理论基础和技术指导。

低温贮藏(0 ℃左右)会引发皇冠梨的果皮褐变，严重影响商品价值。本研究采用5 μL·L-1、20 μL·L-1和100 μL·L-1外源乙烯贮前处理皇冠梨，与对照及程序降温组对比，探讨采后外源乙烯处理对皇冠梨果皮褐变与果实品质的影响。结果表明，不同浓度的外源乙烯处理均能完全抑制褐变的发生，且表皮无伤害，而程序降温组的发病指数为10%，对照组则高达37.6%。货架期结束时(6 d)乙烯处理组果实的硬度均高于对照及程序降温组，但没有显著差异(P > 0.05)。乙烯各处理组果实含水量均高于对照及程序降温组，利用低场核磁共振技术(LF-NMR)检测发现对照组自由水含量最高，5 μL·L-1和100 μL·L-1乙烯处理组自由水含量较低。与对照组和程序降温组比较，外源乙烯处理组对皇冠梨果实中可溶性固形物含量(SSC)、可滴定酸、可溶性糖和抗坏血酸等果实品质指标都能起到提高或者维持的效果，能更好的提高梨果的食品感官品质，其中5 μL·L-1处理浓度的效果最优。本研究结果表明，贮前外源乙烯处理是一种既能抑制皇冠梨果皮褐变又能保持果实货架期品质的高效、简便的技术。. 研究了不同处理后梨皮中能量代谢情况，发现不同处理和贮藏时间对能量代谢有显著的影响。乙烯处理果实果品中ATP、ADP含量最高而AMP与1-MCP组相比没有明显变化，乙烯处理组别中能荷含量最高；1-MCP处理的能荷显著低于乙烯处理， 与对照相比差异较小；能量代谢相关酶活测定结果表明，调控ATP降解的酶如CCO、SDH、H-ATPase和Ca-ATPase都明显高于对照和1-MCP组。这表明，外源乙烯处理可以加强梨果实的自身代谢，诱导低温抗性的产生，进而抑制了果皮褐变的发生。. 发现低温(0 oC)贮藏条件下，乙烯处理组果实的总极性脂或膜脂的C18:3水平、脂不饱和程度均显著高于对照组果实；果实的总极性脂或膜脂的流动性也显著高于对照果实；乙烯处理组有利于提高果实果实ω-3去饱和酶(FAD)基因的表达，但抑制果实磷脂酶(PLDα)基因的表达。表明乙烯处理组果实获得较高的抗冷性与保持较高的膜脂不饱和程度，提高C18:3含量，及维持膜的流动性有关。