【摘 要】
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本研究以成熟‘福眼’龙眼果实为材料,对其果皮的多酚氧化酶(PPO)进行了组分分离纯化,利用串联质谱技术解析了PPO组分的部分肽段氨基酸序列,结合质谱检测结果克隆编码PPO的c DNA全长,并利用荧光定量PCR技术分析了果皮PPO基因在果实生长发育成熟过程和采后贮藏期间的转录水平变化;对龙眼果皮PPO主要组分的酶学特性及其酶促反应机制进行了比较分析;观测了龙眼果实在生长发育和采后贮藏期间果皮PPO活
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本研究以成熟‘福眼’龙眼果实为材料,对其果皮的多酚氧化酶(PPO)进行了组分分离纯化,利用串联质谱技术解析了PPO组分的部分肽段氨基酸序列,结合质谱检测结果克隆编码PPO的c DNA全长,并利用荧光定量PCR技术分析了果皮PPO基因在果实生长发育成熟过程和采后贮藏期间的转录水平变化;对龙眼果皮PPO主要组分的酶学特性及其酶促反应机制进行了比较分析;观测了龙眼果实在生长发育和采后贮藏期间果皮PPO活性和主要酚类物质组分的动态变化。主要结果如下:1、龙眼果皮PPO组分的分离纯化成熟的龙眼果皮粗酶液40%饱和度的硫酸铵盐析后,经Streamline Phenyl柱、DE-52柱、Macro-Prep Q柱、Phenyl Sepharose High Performance柱和Sephacryl S-200柱等层析,分离纯化获得最主要的4个PPO组分,分别命名为A1、B1、B2和B3。SDS-PAGE染色结果显示,PPO组分为糖基化蛋白;A1和B1的表观分子量均为116.8 k Da,B2和B3的表观分子量分别109.4 k Da和102.5 k Da。2、龙眼果皮PPO主要组分的鉴定与c DNA克隆利用MALDI-TOF MS/MS技术对PPO组分进行质谱分析,结果显示,纯化得到的PPO得N端起始肽段为:AVHYYDFVVK,4个组分的PPO均由同一个与漆酶高度同源的c DNA所编码。通过3′-RACE和5′-RACE获得龙眼果皮Dl_laccase的c DNA,该c DNA的开放阅读框全长1701 bp,编码566个氨基酸,在N端存在一个由23个氨基酸组成的信号肽。3、龙眼果皮PPO主要的酶学性质分析A1和B3的最适反应温度为40℃,B1为20℃,B2为50℃。当温度低于50℃时,4个组分PPO的酶活性均能够保持稳定。A1和B2在p H 7.0的磷酸缓冲液中活性最大,B1和B3在p H 7.5时具有较高活性。底物特异性分析发现,龙眼果皮PPO与已知的漆酶差异很大。其对邻苯二酚、4-甲基邻苯二酚、间苯二酚、没食子酸、焦性没食子酸、绿原酸等多酚类物质缺乏催化反应活性;其对((10))-儿茶素(C)、(-)-表儿茶素没食子酸酯(ECG)等的亲和力表现微弱,对(-)-表儿茶素(EC)高度亲和。这些结果显示,龙眼PPO是一个具有高度底物特异性的EC氧化酶。以EC为底物,分别测定了A1、B1、B2和B3等4个PPO组分的Km值。显示其结果分别为:0.159 mmol/L、5.0 mmol/L、0.111mmol/L和0.225 mmol/L。高浓度的金属盐离子Fe3+、Cu2+和Mn2+对4个组分的酶活性均有一定的影响,CTAB、DTT、L-半胱氨酸和抗坏血酸对PPO催化EC氧化活性有明显的抑制作用。4、EC酶促氧化产物的UPLC-MS分析UPLC-MS分析结果发现,龙眼果皮PPO主要催化EC的氧化聚集,其氧化产物中存在多种聚合物,并且不同类型的聚合物的生成时间不同。二聚体主要在反应1~3 min产生,三聚体主要在反应3~5 min产生,四聚体主要在反应5~10 min产生;酸性条件会抑制二聚体产物转化成其他形式聚合物。UPLC-MS的分析结果还显示,龙眼果皮PPO不能催化C、ECG、没食子酸、绿原酸等酚类底物的氧化反应,与光度法测定的结果相吻合;但在EC介导的条件下,PPO可以催化降解这些物质。在PPO-EC-酚的反应体系中,可以分别检测到EC与其他酚类物质的复合聚合产物的生成。没食子酸和柯里拉京能够明显抑制PPO催化EC的氧化,表明其对龙眼PPO的活性可能具抑制效应;而抗坏血酸能够抑制EC氧化产物低聚物向高聚物转化。5、果实生长发育和采后贮藏期间果皮PPO活性和Dl_laccase表达的变化生长发育过程,花后40 d龙眼果皮的PPO活性最高。25℃贮藏条件下,PPO活性整体呈先上升后下降的变化趋势,低温贮藏条件下PPO活性则呈持续下降趋势。利用qRT-PCR技术分析果皮Dl_laccase的转录水平变化。果实发育和成熟过程中,Dl_laccase在花后50 d的表达水平达到最高。采后贮藏期间,25℃条件下,其转录水平在采后2 d达最高,4℃条件则是在采后7 d达最高。6、龙眼果皮主要酚类物质组分的UPLC-MS定量分析龙眼果皮主要含鞣花酸、柯里拉京、绿原酸、EC、原花青素B2、芦丁等酚类物质组分。果实生长发育和成熟过程中,果皮酚类物质总体呈先上升后下降的变化趋势,采后贮藏期间,伴随着果实衰老和果皮褐变,酚类物质组分则总体呈显著下降趋势。
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