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不同降温方式下晚采鸭梨PAL基因相对表达与果心褐变的关系

放大字体  缩小字体 发布日期:2018-11-23
核心提示:鸭梨是我国特有的古老品种,其产量大、品质好、耐贮藏。目前关于鸭梨褐变的机理研究较多,有研究认为鸭梨果心褐变与鸭梨组织内的多种酶类、酚类以及膜脂过氧化等因素有关,苯丙氨酸解氨酶(PAL)就是其中的一种酶。
   鸭梨是我国特有的古老品种,其产量大、品质好、耐贮藏。目前关于鸭梨褐变的机理研究较多,有研究认为鸭梨果心褐变与鸭梨组织内的多种酶类、酚类以及膜脂过氧化等因素有关,苯丙氨酸解氨酶(PAL)就是其中的一种酶。
 
  来自天津农学院园艺园林学院的韩艳文、池明和樊晓岚等人采用缓慢降温和急速降温的方法处理晚采鸭梨后进行贮藏,通过观察这两种处理的鸭梨在贮藏期间的各项生理指标及PAL活力的变化和PbPAL1和PbPAL2这两种基因的表达特性,来进一步分析PAL基因表达对鸭梨褐变的影响,以期从分子水平找到控制鸭梨果心褐变的方法,从而降低鸭梨果心褐变导致的相关经济损失。
 
  一、对鸭梨果心褐变指数的影响
 
  从贮藏60 d开始,两种处理的鸭梨果心褐变指数均出现了极显着差异(P<0.05)。在贮藏30 d时,两组均未出现褐变现象。在贮藏60 d时,缓慢降温处理的鸭梨不仅出现了较多数量的褐变果,而且单果出现了褐变程度为3 级的果实,其褐变指数达到0.32;而急速降温处理的鸭梨只出现了1 级褐变果,褐变指数仅为0.02。在贮藏60 d后,缓慢降温处理组鸭梨的褐变情况比急速降温组严重。
 
  二、对鸭梨质量损失率等的影响
 
  整个贮藏期间,果实质量损失率处于上升趋势。在贮藏前30 d,急速降温的果实质量损失速率明显高于缓慢降温的果实。贮藏30 d以后,缓慢降温果实的质量损失率均高于急速降温果实,尤其在贮藏120 d后质量损失率上升较快。
 
  三、对鸭梨果实呼吸强度等的影响
 
  鸭梨在整个贮藏期间出现了呼吸高峰和乙烯释放高峰。贮藏过程中鸭梨的呼吸高峰出现在第60天,在贮藏期缓慢降温果实的呼吸强度整体上高于急速降温果实。整个贮藏期间,缓慢降温果实的乙烯释放量均明显高于急速降温果实,在贮藏90 d时均出现了比较明显的乙烯释放高峰,且二者差异显着(P<0.05)。
 
  四、对鸭梨果心PAL活力的影响
 
  两种处理的鸭梨果心PAL活力均为先上升后下降然后上升的变化趋势。其中缓慢降温果实PAL活力上升的程度比急速降温果实低,且很快再次处于上升趋势;而急速降温果实PAL活力上升到30 d时开始下降,直到贮藏末期(120 d)。从贮藏60 d开始,缓慢降温果实的PAL活力持续上升。
 
  根据PAL活力的变化趋势结合果心褐变指数变化分析,缓慢降温果实在贮藏60 d时褐变指数急剧升高,褐变严重。而急速降温果实的褐变指数一直处于较低水平,这与急速降温果实的PAL活力处于下降趋势密切相关;120 d后急速降温果实的PAL活力又开始上升,而褐变指数上升不明显。
 
  五、对PAL基因相对表达的影响
 
  5.1 总RNA提取等特异性检测
 
  根据琼脂糖凝胶电泳及溶解曲线的结果可以检验扩增产物的特异性。选取的内参基因为pbACT2基因,该内参基因在鸭梨组织内部均稳定且高度表达,其表达水平与目标基因相似,则所选内参基因符合实验要求。使用引物对内参基因及晚采鸭梨的PAL1、PAL2基因做了反转录扩增,三者分别得到104、198、132 bp的扩增产物。扩增产物的溶解温度分别为84.4、88.2、86.9 ℃,它们的溶解曲线均呈现尖锐单峰,没有引物二聚体或者其他产物信号出现,说明引物特异性较好。采用LinRegPCR algorithm软件计算扩增产物的扩增效率,其PCR扩增效率在97%~100%之间,基于标准曲线得到的相关系数均高于0.999 5。没有添加模板的对照组中没有检测到荧光信号。
 
  5.2 对PAL基因相对表达的影响
 
  缓慢降温处理的鸭梨果心PAL基因相对表达量在贮藏前期随着时间的延长逐渐增加,直到贮藏后期(120 d),相对表达量开始下降;可能由于果实经过缓慢降温处理后,果实经过长达1 个月的高温环境,酚类物质不断被消耗,使得PAL基因的表达逐渐升高,直到贮藏后期果实衰老严重,导致PAL基因表达量降低。而经过急速降温处理的鸭梨果心PAL的相对表达量在贮藏30~60 d期间突然升高。
 
  六、PAL基因与各指标的相关性分析
 
  两种降温方式下PAL1基因与PAL2基因的相对表达量极显着相关。PAL1与PAL2基因的相对表达量与果心褐变指数、呼吸强度均显着相关。而PAL基因与乙烯释放量相关性不显着,但是缓慢降温处理组的乙烯释放量在贮藏150 d之前与两个PAL基因的相对表达量变化趋势是一致的,只是乙烯高峰出现的时间比对应的PAL基因的表达量峰值提前了30 d。
 
  结 论
 
  缓慢降温处理的鸭梨果心褐变指数明显高于急速降温果实,且褐变情况更加严重;缓慢降温果实的PAL活力和PAL基因相对表达量在贮藏60 d以后高于急速降温果实;PAL基因相对表达量与PAL活力及果心褐变指数显着相关,说明PAL基因的相对表达越强,PAL活力越高,果心褐变越严重。因此缓慢降温处理加速了鸭梨果心的褐变,急速降温能抑制PAL基因的相对表达,降低PAL活力,保持晚采鸭梨果实的较高品质。
 
 
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