CBF冷信號(hào)途徑在熱處理誘導(dǎo)采后香蕉果實(shí)抗冷抗病中的響應(yīng).pdf

1、香蕉（Musaacuminata，AAA group）是熱帶、亞熱帶地區(qū)的主要水果之一，同時(shí)也是一種糧食作物。采后香蕉果實(shí)對低溫比較敏感，貯運(yùn)溫度低于11℃易發(fā)生冷害。此外，采后香蕉果實(shí)也很容易感染炭疽病菌而造成病害腐爛現(xiàn)象。這些都嚴(yán)重影響采后香蕉果實(shí)的外觀品質(zhì)和貯藏運(yùn)輸，造成嚴(yán)重的經(jīng)濟(jì)損失。因此，研究采后香蕉果實(shí)的抗冷害和抗病害的應(yīng)用技術(shù)及其發(fā)生機(jī)制，都有著重要的理論意義和應(yīng)用價(jià)值。本文以巴西香蕉（Musa.AAAgroup，cv.

2、Brazil）為研究材料，研究了在熱處理（Hot water dipping，HWD）誘導(dǎo)下減輕采后香蕉果實(shí)貯藏過程中的冷害和病害的問題。主要運(yùn)用實(shí)時(shí)熒光定量 PCR技術(shù)對冷信號(hào)、活性氧、鈣信號(hào)、熱激蛋白（HSP70）以及熱激轉(zhuǎn)錄因子（HSFA1）在熱處理以后分別貯藏于常溫20℃和低溫7℃條件下基因表達(dá)的水平進(jìn)行檢測。探討了熱處理以后采后香蕉果實(shí)的抗冷機(jī)理，以及冷信號(hào)通路與活性氧、鈣信號(hào)、HSP70、HSFA1的關(guān)聯(lián)性；同時(shí)也探討了采后

3、香蕉果實(shí)在貯藏過程中，冷信號(hào)通路基因與病害脅迫的關(guān)系。
　　主要研究結(jié)果如下：
　　1.熱處理誘導(dǎo)的MaICE基因表達(dá)量在低溫7℃貯藏1h時(shí)迅速升高達(dá)到最高峰，DREB類（MaDREB1D、MaDREB1E、MaDREB1G及MaDREB3）基因表達(dá)量在7℃處理1h均有一個(gè)最大值，之后MaCOR413基因在低溫7℃時(shí)4h有一個(gè)表達(dá)高峰。其中MaDREB1D的表達(dá)模式與其他DREB基因有所不同，除了在1h有一個(gè)最大值，MaDR

4、EB1D基因在120h（冷害癥狀突出）時(shí)又出現(xiàn)一個(gè)表達(dá)最高峰?？梢?，熱處理誘導(dǎo)采后香蕉果實(shí)的抗冷性可能與 CBF冷應(yīng)答通路密切相關(guān)。
　　2.熱處理對 MaAPX、MaMAPK、MaCAT、MaNOX在常溫20℃貯藏條件下有明顯的誘導(dǎo)作用，使基因表達(dá)有不同程度的增強(qiáng)；而MaCAT、MaNOX基因在低溫7℃條件貯藏時(shí)并沒有特別明顯的響應(yīng)抗冷作用。同時(shí)對比冷信號(hào)通路ICE-CBF-COR的表達(dá)時(shí)間模式可知，其響應(yīng)熱處理的時(shí)間點(diǎn)類似，可

5、以推斷出熱處理誘導(dǎo)了活性氧信號(hào)與冷信號(hào)通路的共同響應(yīng)，且響應(yīng)使得活性氧基因表達(dá)呈現(xiàn)上調(diào)作用。
　　3.熱處理后常溫20℃貯藏時(shí)誘導(dǎo)了鈣信號(hào)基因MaCA、MaCMTA3表達(dá)的上調(diào)，進(jìn)入低溫7℃貯藏后，基因表達(dá)呈現(xiàn)下調(diào)趨勢，但總體要高于對照組；而MaCaM、MaCDPK基因在熱處理誘導(dǎo)后常溫20℃貯藏時(shí)表達(dá)量較高，進(jìn)入低溫7℃后表達(dá)量持續(xù)升高，并高于對照組。鈣信號(hào)基因均對熱處理后在常溫20℃和低溫7℃貯藏下的冷脅迫進(jìn)行了響應(yīng)，且與冷信

6、號(hào)通路基因表達(dá)具有相同趨勢變化，即在熱處理后的1-4h基因表達(dá)量迅速增高，在低溫7℃脅迫時(shí)也有較高的表達(dá)量響應(yīng)，同時(shí)還有共同參與調(diào)控抗冷脅迫的鈣離子信號(hào)。推測熱處理誘導(dǎo)了鈣信號(hào)與冷信號(hào)通路共同響應(yīng)，且響應(yīng)具有交叉的調(diào)控網(wǎng)絡(luò)。
　　4.在低溫7℃貯藏誘導(dǎo)的香蕉果實(shí)MaHSFA1基因表達(dá)量逐漸下降。52℃熱處理誘導(dǎo)MaHSFA1基因表達(dá)增強(qiáng)，且在熱處理后0.5h有一個(gè)較小的基因表達(dá)峰值。在低溫7℃貯藏過程中，經(jīng)熱處理后的MaHSFA1

7、基因表達(dá)在貯藏4h迅速升高至峰值，之后又迅速下降，在整個(gè)處理過程中，熱處理的MaHSFA1基因表達(dá)量一直高于對照組（7℃，120h除外）。低溫7℃貯藏導(dǎo)致香蕉果實(shí)MaHSP70基因表達(dá)量下降。香蕉經(jīng)熱處理后的0.5h其MaHSP70基因表達(dá)迅速升高至最大值，是對照的4倍多，之后逐漸下降。經(jīng)熱處理的香蕉MaHSP70基因表達(dá)在7℃貯藏下整體呈現(xiàn)下降趨勢，但一直高于對照?？偟膩碚f，熱處理誘導(dǎo)的采后香蕉果實(shí)的抗冷性可能與MaHSP70和MaH

8、SFA1基因表達(dá)密切相關(guān)。
　　5.采后香蕉果實(shí)經(jīng)熱處理后接種炭疽病菌，發(fā)現(xiàn)熱處理組的炭疽病病斑和炭疽病病情爆發(fā)情況都小于對照組，表明熱處理可以提高采后香蕉果實(shí)的抗病能力。采后香蕉果實(shí)接種炭疽病菌以后，經(jīng)過對冷信號(hào)通路基因的定量表達(dá)實(shí)驗(yàn)分析可知，只接種炭疽病的MaICE基因表達(dá)量遠(yuǎn)低于對照組，表達(dá)量逐漸降低，與病斑大小呈現(xiàn)負(fù)相關(guān)，推測MaICE并沒有響應(yīng)病害脅迫；而接種炭疽病后的MaDREB3基因表達(dá)量與對照組并沒有差異，推測Ma

9、DREB3并沒有響應(yīng)病害脅迫；但是接種炭疽病菌對冷信號(hào)通路基因MaDREB1D、MaDREB1E、MaDREB1G、MaCOR413有部分誘導(dǎo)影響作用，可以推測冷信號(hào)通路基因與采后香蕉果實(shí)的病害脅迫可能有一定的關(guān)聯(lián)性。
　　綜上所述，熱處理誘導(dǎo)的采后香蕉果實(shí)抗冷性的提高與ICE-CBF-COR抗冷通路相關(guān)，CBF途徑迅速升高可作為一個(gè)早期響應(yīng)信號(hào)，并發(fā)現(xiàn)這條抗冷通路與活性氧、鈣信號(hào)、HSFA1、HSP70組成相互關(guān)聯(lián)的調(diào)控網(wǎng)絡(luò)。此