荔枝(Litchi chinensis Sonn.)是原产于我国南方的亚热带水果,在华南地区农村经济中占有重要地位。然而荔枝果实成熟于高温高湿的盛夏,采后果皮极易褐变,严重降低果实商品价值,限制了其贮运和销售。研究荔枝采后褐变机制对研发荔枝保鲜技术具有重要意义。导致荔枝果皮褐变的因素很多,如失水、高温或低温伤害、化学物质伤害、微生物侵染等胁迫因素均可导致果皮褐变,但目前对不同胁迫因素所导致的荔枝果皮褐变的差异仍不清楚,不同胁迫因素导致荔枝果皮的褐变机制也鲜有报道。本论文以‘妃子笑’和‘糯米糍’荔枝果实为试验材料,研究了室温贮藏条件下荔枝经失水(不包装)、热(60℃,2min)、低温(-20℃,1h)、酸(6%食用盐酸,3min)及病菌(霜疫霉接种)等5种不同胁迫处理后,果皮在外观颜色、细胞超微结构、生理生化、相关基因表达的差异及荔枝褐变过程中蛋白质组的变化,主要结果如下:(1)不同胁迫处理都导致荔枝果皮快速褐变,在贮藏末期褐变指数基本都达到5,但不同胁迫处理导致荔枝果皮的褐变在颜色变化上有一定差异。随着褐变的逐渐加重,果皮亮度、红色度和色彩饱和度逐渐降低,色调小幅上升。不同胁迫处理导致的荔枝果皮褐变速率和表象上存在差异,失水胁迫处理荔枝果实褐变变化均匀,果皮呈现干黄色;热胁迫处理荔枝果实呈现最低的果皮亮度和红色度,但果皮色调是5种类型褐变中最高的,完全褐变荔枝果皮呈黑褐色;低温胁迫处理的荔枝果皮的亮度和红色度则是最高。5种胁迫处理的荔枝果皮褐变指数与果皮L*,a*和C*值都显著相关,表明不同胁迫处理的荔枝果实在果皮褐变过程中,均可根据果皮的L*,a*和C*值来衡量荔枝果皮的褐变程度。(2)比较了荔枝鲜果及不同胁迫处理导致褐变的果皮的超微结构。通过扫描电镜和透射电镜观察,发现荔枝鲜果果皮细胞结构完整,细胞内可见清晰细胞器结构,5种不同胁迫处理导致的果皮褐变细胞结构都发生了改变,不同胁迫处理导致结构的破坏情况存在差异。失水胁迫褐变的荔枝果皮细胞壁大量断裂,细胞内容物基本消失;热胁迫褐变的果皮细胞皱缩变形,但细胞内容物仍较多;低温胁迫褐变的荔枝果皮细胞中内含物基本消失,但细胞结构相对完整;酸胁迫褐变果皮的蜡质层脱落严重;病菌胁迫褐变的‘妃子笑’荔枝果皮细胞中有大量颗粒物分布,‘糯米糍’则没有,表现出品种的特异性。(3)5种胁迫处理导致的荔枝果皮褐变的生理变化有一定差异。失水、热和低温胁迫处理的荔枝果实呼吸速率均逐渐下降,乙烯释放量波动较小;酸和病菌胁迫处理均刺激了荔枝果实的呼吸速率和乙烯释放量的提高,尤其是褐变后期出现了明显的上升。热胁迫处理抑制了‘妃子笑’荔枝果皮中漆酶(lac)、多酚氧化酶(ppo)、过氧化物酶(pod)活性,在‘糯米糍’荔枝果皮上则未表现出抑制作用;酸胁迫处理抑制了荔枝果皮中lac和ppo的活性,同时提高了pod和超氧物歧化酶(sod)的活性。贮藏期间,5种胁迫处理荔枝果皮中含水量和花色素苷含量基本随着褐变加深逐渐降低,但酸胁迫处理的‘妃子笑’荔枝果皮花色素苷含量在贮藏后期出现了小幅上扬。总酚和类黄酮含量的变化因荔枝品种呈现特异性,在‘糯米糍’5组处理果实中均呈现逐渐上升的变化趋势;在‘妃子笑’荔枝中除酸胁迫处理外,其余4种处理中总体逐渐下降。热、低温和酸胁迫处理荔枝果皮中丙二醛(mda)和脯氨酸含量的升高较慢。(4)不同胁迫处理引起荔枝果皮褐变过程中lclac,lcppo,pod和sod基因的表达量的变化规律存在差异。褐变过程中,除lcppo基因外,荔枝果皮中lclac,pod和sod基因的表达水平都较低。失水、酸和病菌胁迫处理荔枝的lclac基因的相对表达量呈先上升后下降;热胁迫处理荔枝的lclac基因相对表达量持续下降;低温胁迫处理的‘妃子笑’荔枝中lclac基因表达量变化趋势为先上升后一点点降,但在‘糯米糍’上表现为先下降后上升。随着褐变加深,失水胁迫处理的荔枝果实的lcppo基因表达量先上升后下降;其余4种处理的lcppo基因表达量则总体上逐渐上升。4个pod基因的表达水平在2个品种的荔枝中都较低,随着褐变加深小范围内波动;热胁迫处理提高了pod5基因的表达水平,抑制了pod3基因的表达;酸胁迫处理促进了pod3和pod5基因的表达。5个sod基因表达量在荔枝褐变过程中均保持较低水平,变化幅度也较小。失水、热和病菌胁迫处理的荔枝fe-sod基因表达水平呈小幅下降趋势,低温和酸胁迫处理果实的fe-sod基因表达量较稳定;热、低温和酸胁迫处理荔枝的mn-sod基因表达水平受到一定程度的抑制,失水和病菌胁迫果实的mn-sod基因表达相差不大;热胁迫处理刺激了cu/zn-sod-1,cu/zn-sod-2和cu/zn-sod-3基因的表达,而酸和病菌胁迫对这些基因表达的影响较小。(5)相关性分析和逐步回归分析结果表明,不同胁迫导致褐变的主要影响因子是不同的。酸和病菌胁迫处理组荔枝果实褐变指数与果皮含水量和类黄酮含量均显著相关,果皮含水量为这两种胁迫导致果皮褐变的主要影响因子。其他胁迫导致的荔枝果皮褐变的主要影响因子因品种而异。‘妃子笑’和‘糯米糍’荔枝失水胁迫处理导致两个品种荔枝果皮褐变与果皮含水量、花色素苷、总酚、类黄酮、mda和脯氨酸含量显著相关,但主要影响因子上,‘妃子笑’为LcLac基因表达量,而‘糯米糍’为含水量、PPO活性和LcPPO基因表达量。热胁迫处理果皮褐变与果皮含水量、类黄酮含量和LcLac基因表达量显著相关,主要影响因子‘妃子笑’为SOD活性,‘糯米糍’则为POD3基因表达量和果皮含水量。低温胁迫处理荔枝果实褐变指数与果皮含水量、总酚和脯氨酸含量及LcPPO基因表达量均显著相关,‘妃子笑’褐变主要影响因子为果皮含水量和Cu/Zn-SOD-2基因表达量,‘糯米糍’则为果皮花色素苷含量和Cu/Zn-SOD-2基因表达量。(6)进行了不同褐变程度荔枝果皮的蛋白质组学分析。采用串联质谱标签(TMT)标记结合质谱鉴定技术,获得匹配到数据库的二级图谱10793张,鉴定得到特异性肽段6607个,可定量蛋白1957个。在3个不同褐变程度果皮中共鉴定到603个差异蛋白,其中共有差异蛋白10个,功能主要集中在物质代谢、基因表达和生物合成、抗逆胁迫和应激反应、蛋白质合成、糖代谢等。对10个共有差异蛋白中差异显著且获得标注信息的阿拉伯呋喃糖蛋白(Ara)和热激蛋白70(Hsp70)蛋白进行分析,成功克隆了2个蛋白对应基因的cDNA片段,并对2个蛋白及其基因进行定量分析,发现随着果皮褐变Ara蛋白量及其基因相对表达量均逐步上升,而Hsp70蛋白表现为先上升后下降,Hsp70基因则显著上升,表明Ara蛋白和基因可能参与了荔枝果皮褐变的进程。