反式-2-己烯醛和氢分子对番茄采后转色的调控机制研究

颜色是消费者对果蔬接受度的重要质量属性,番茄颜色的变化是番茄成熟衰老进程的一个重要标志。本文以番茄为实验对象,使用番茄内源气体物质反式-2-己烯醛(（E）-2-己烯醛)和氢分子（H2）对采后番茄果实进行外源处理,通过生理生化测定,电镜观察及转录组学等方法,研究了这两种气体物质对番茄采后转色的调控机制,以期为番茄采后转色调节提供理论支持。主要研究结果如下:1.（E）-2-己烯醛（E2H）处理抑制了番茄采后成熟期间颜色的转变,且抑制程度呈浓度依赖性,通过分析E2H和乙烯（ET）先后和联合的处理结果,推测E2H作用于ET下游。通过透射电镜（TEM）观察到E2H处理使质体小球（pg）数量少于对照组。色素测定结果也与转色被抑制相对应。可溶性固形物（SSC）和可滴定酸（TA）受E2H处理影响不大。在贮藏中期（6-36 h）,抗坏血酸和丙二醛（MDA）含量被上调。气相离子迁移谱（GC-IMS）测定结果表明,E2H处理后的挥发性物质模式与对照组接近。与类胡萝卜素合成相关的两个基因（OR和OR-l）在贮藏前期被下调,E2H合成途径中两个关键（LOX和HPL）基因在贮藏期间分别被上调和下调。因此本研究提出以下调节关系:ET→类胡萝卜素的生物合成→E2H信号传导→内膜结构（IMS）转化→增加类胡萝卜素的积累。当类胡萝卜素尚未充分合成积累时,果实可通过E2H处理启动IMS的转换,使pg数量不充分,番茄的转色被抑制。2.对E2H处理的番茄进行转录组测序,将差异基因进行GO富集以及GO和KEGG注释,得到了不同差异基因注释通路。对差异基因较多的3个通路:α-亚麻酸代谢途径,乙烯生物合成途径和类胡萝卜素生物合成途径中关键基因（AOS、ACO1、ACS2、ACS4、PSY1、PDS和LCY-β）,进行了qRT-PCR分析,分析结果与测序结果一致,说明转录组测序的准确性。从转录组学的结果可以得知:E2H处理对乙烯生物合成途径没有显著影响,E2H加速了α-亚麻酸的分解并且降低了类萝卜素生物合成途径中关键基因的表达,与我们提出的E2H加速质体转化的假设相符。3.氢分子（载体为富氢水,HRW）处理抑制了樱桃番茄采后成熟期间的转色,且高浓度抑制效果更显著。对HRW处理过的番茄进行转录组学测序,差异基因主要以上调模式为主。对差异基因较多的通路进行表达量聚类热图分析,可知HRW处理降低了叶绿素代谢途径以及类胡萝卜素生物合成途径相关基因的表达,使樱桃番茄成熟过程中转色被抑制。同时增强了与抗氧化活性有关的途径,其中黄酮类化合物生物合成途径和过氧化物酶体合成途径增强较为明显,黄酮类化合物和过氧化物酶体增强了果实抗氧化能力,并更好地维持了氧化还原动态平衡,从而保持了果实品质,延缓衰老,抑制了果实成熟过程中的转色。

综上所述,两种气体物质都可以抑制番茄采后成熟期间的转色,但调控机制不相同。E2H处理在类胡萝卜素没有积累完全情况下加速了IMS的转化,导致质体小球数量以及类胡萝卜素含量减少,番茄转色被抑制;HRW处理增强了番茄抗氧化性,抑制了叶绿素代谢和类胡萝卜素合成,延缓了果实成熟,抑制了番茄转色。