气调贮藏对番茄果实芳香物质的调控效应研究

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香味直接体现园艺产品的新鲜度,是重要的品质指标。芳香物质是果实香味形成的物质基础,来源于挥发性的次生代谢产物。越来越多的研究表明采后贮藏是影响果实芳香物质含量的重要因素,过度追求货架寿命造成了香味的降低,使得果实越来越没有味儿。气调贮藏(CA)是在冷藏基础上,改变环境中气体成分的一种贮藏方法,在发达国家中广泛应用于园艺产品的长期贮藏。然而,有关CA对果实芳香物质的调控效应与机制尚不清楚。本研究以模式果实番茄为材料,利用顶空固相微萃取(HS-SPME)结合气质联用(GC-MS)技术,开展了CA对果实芳香物质含量的调控效应分析。同时,利用Micro-Tom番茄SlERF.E1转基因材料,开展了CA调控果实芳香物质的机制研究。主要结果如下:1.采后CA处理可以有效减少低温贮藏导致的番茄果实芳香物质损失。红熟番茄果实(BR+7阶段)4℃低温贮藏28 d(C28d)后芳香物质含量显著减少,约为采收当天(Day0)的57%。其中来源于脂肪酸途径和支链氨基酸途径的芳香物质含量损失分别约73%和58%。即使转至20℃货架1 d(C28d S1),番茄果实的芳香物质含量也不能恢复。番茄果实采用CA处理(3%O2+4%CO2)显著减轻了低温贮藏后的芳香物质损失。以芳香物质作为自变量的PLS-DA分析显示,CA和对照(RA)的番茄果实在模型中具有不同分布。通过计算变量重要性投影(VIP)数值得到对于区分CA和RA果实具有重要贡献的芳香物质14种,主要包括芳樟醇、6-甲基-5-庚烯-2-酮(MHO)、C6醛和醇等。类胡萝卜素途径的MHO和萜类途径的芳樟醇在CA处理番茄果实中的含量高于对照果实。2.筛选获得转录本含量在CA处理下显著增加的ERF-VII亚家族成员SlERF.E1。已有研究表明ERF-VII亚家族是植物感受低氧的关键转录因子,采用RT-q PCR技术检测番茄5个ERF-VII亚家族成员在果实采后气调贮藏过程中的转录本含量。结果显示,随着采后贮藏时间的延长,番茄果实SlERF.E1转录本含量呈现增加趋势。对比RA的对照番茄果实,CA处理7 d的SlERF.E1转录本含量增加约3倍,贮藏28 d的转录本含量增加约2倍。番茄ERF-VII亚家族其他4个成员的转录本含量,在贮藏过程中的CA和RA果实之间无显著差异。3.转基因过量表达SlERF.E1显著改变了番茄果实的芳香物质含量。利用构建的SlERF.E1序列全长过表达株系35S::SlERF.E1(简称OE)和删除SlERF.E1序列N端保守基序的过表达株系35S::Δ13::SlERF.E1(简称d13)番茄果实,电子鼻分析的DFA结果显示成熟过程中的OE、d13和野生型WT果实具有明显区分。GC-MS结果表明,OE番茄果实在BR、BR+3和BR+7成熟阶段的芳香物质总含量均显著高于WT,主要表现为类胡萝卜素途径和苯丙烷途径的芳香物质含量显著增加。d13果实的类胡萝卜素途径芳香物质积累,但脂肪酸途径、支链氨基酸途径、苯丙氨酸途径的芳香物质含量减少,导致总含量低于WT。4.SlERF.E1转基因番茄果实(OE)在CA贮藏后的芳香物质含量显著高于对照。对比CA处理的WT、d13和OE番茄果实,发现在C28d S1的OE果实芳香物质含量高于采收当天(Day 0),实现了长时间低温贮藏后芳香物质含量的有效维持。脂肪酸途径、类胡萝卜素途径、支链氨基酸途径、苯丙烷途、苯丙氨酸途径和萜类途径芳香物质的含量分别是WT果实C28d S1的1.4倍、2.1倍、3.5倍、3.3倍、3.7倍和6.8倍。基于PLS-DA分析筛选出VIP值大于1的芳香物质12种,类胡萝卜素途径的芳香物质MHO在CA处理的OE番茄果实中含量均显著高于RA对照。上述结果表明CA可能通过诱导SlERF.E1基因表达维持了低温贮藏后的番茄果实芳香物质。
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