2,4-二氯苯氧乙酸保鮮柑橘果實采后品質(zhì)機理.pdf

1、2，4-二氯苯氧乙酸(2，4-D)是最有效的柑橘果實采后保鮮劑，但其安全性存在爭議。尋求安全高效的2，4-D替代品是柑橘采后處理中亟待解決的問題，探索2，4-D的保鮮作用機理可為尋求新型保鮮劑提供科學(xué)依據(jù)。本研究以奧林達夏橙(Citrus sinensis(L.) Osbeck)為材料，利用基因芯片、蛋白質(zhì)雙向電泳技術(shù)、HPLC-MS/MS、GC、掃描電子顯微鏡和GC-MS系統(tǒng)分析了2，4-D處理誘導(dǎo)的果皮變化。為了進一步尋找2，4-D

2、調(diào)控的早期響應(yīng)關(guān)鍵基因，本研究以“國慶一號”溫州蜜柑（Citrus Unshiu Marc.cv.Guoqing No.1）為材料，比較了促生長類植物激素2，4-D、IAA、GA3和24-epiCS的保鮮效果并利用柑橘基因芯片比較了各激素在1h內(nèi)的果皮瞬時響應(yīng)基因。本研究的主要結(jié)果如下:
　　1.2，4-D處理奧林達夏橙果實誘導(dǎo)的宏觀及微觀變化
　　轉(zhuǎn)錄組數(shù)據(jù)表明，500mg/L2，4-D處理后奧林達夏橙果皮內(nèi)共有3413個

3、差異基因，其功能可分為34類。蛋白合成折疊降解、RNA轉(zhuǎn)錄、物質(zhì)轉(zhuǎn)運、次生代謝和激素代謝相關(guān)差異基因在處理后顯著富集。其中轉(zhuǎn)錄因子（主要為AP2/ERF、WRKY和NAC轉(zhuǎn)錄因子家族成員）、物質(zhì)轉(zhuǎn)運和激素代謝相關(guān)的基因在處理后24h內(nèi)顯著上調(diào)，推測此類基因可能參與了2，4-D的早期信號傳導(dǎo)及對下游基因表達的調(diào)控過程;逆境反應(yīng)相關(guān)基因在處理后48h至72h顯著上調(diào)，細(xì)胞壁代謝相關(guān)基因在處理后48h至72h顯著下調(diào)，此兩類功能基因可能直接參

4、與行使2，4-D的保鮮功能;次生代謝相關(guān)基因尤其是苯丙烷類代謝、木質(zhì)素和蠟質(zhì)合成相關(guān)基因在4個時間段內(nèi)持續(xù)上調(diào)，推測此類基因在2，4-D信號傳導(dǎo)及保鮮過程中均行使了重要作用。
　　比較蛋白質(zhì)組數(shù)據(jù)表明，2，4-D處理后99個蛋白在轉(zhuǎn)錄后水平上具有表達差異，其中76個差異蛋白被成功鑒定，功能分為11類，它們主要參與逆境響應(yīng)、植物激素合成-代謝和信號傳導(dǎo)、蛋白合成-折疊-修飾-降解、糖轉(zhuǎn)化和TCA循環(huán)。該結(jié)果與轉(zhuǎn)錄組數(shù)結(jié)果基本一致。這

5、四類差異蛋白在2，4-D處理后顯著積累且分別占總差異蛋白的25％、12％、12％和12％。
　　果皮激素含量檢測結(jié)果顯示，2，4-D處理后2，4-D殘留量、ABA和SA含量顯著積累，乙烯釋放量顯著降低。2，4-D處理前后果皮表面蠟質(zhì)總量無明顯改變，但蠟質(zhì)組分及比例發(fā)生顯著改變，其中長鏈醛類物質(zhì)相對比例提高，長鏈烷烴相對比例下降。果皮表面蠟質(zhì)的超微結(jié)構(gòu)發(fā)生明顯改變。此外，對照果實果皮表面粗糙、蠟質(zhì)疏松，伴隨有蠟質(zhì)晶體和條狀裂紋，氣孔

6、鑲嵌于蠟質(zhì)中，氣孔口明顯可見。而處理后果皮表面相對光滑、緊實，蠟質(zhì)晶體變小減少，氣孔口被溶解的蠟質(zhì)晶體覆蓋。兩年重復(fù)貯藏實驗和生理數(shù)據(jù)檢測結(jié)果表明2，4-D顯著降低柑橘果實采后腐爛率和呼吸強度，顯著提高果皮木質(zhì)素含量和含水量，但對失重率沒有顯著影響。
　　2.4種激素(2，4-D、IAA、GA3和24-epiCS)的柑橘保鮮效果評價及響應(yīng)基因的比較轉(zhuǎn)錄組分析
　　與對照相比200mg/L和500mg/L的2，4-D、50mg

7、/L的IAA、50mg/L的GA3和5mg/L的24-epiCS處理均可顯著降低溫州蜜柑果實采后腐爛率，但激素間的效果差異較大，IAA與2，4-D防腐效果（腐爛率約為4％）顯著優(yōu)于GA3與24-epiCS（腐爛率約為14％）。2，4-D在貯藏4W內(nèi)，GA3在貯藏后4-6W顯著提高果實硬度，IAA與24-epiCS降低果實硬度。IAA和24-epiCS顯著降低果實失重率和果皮含水量。各激素對內(nèi)在品質(zhì)的影響較小，4種激素處理對可溶性固形物和

8、抗壞血酸含量沒有顯著影響;IAA、GA3和200mg/L2，4-D降低果汁可滴定酸，24-epiCS和500mg/L2，4-D對可滴定酸無明顯影響。
　　比較轉(zhuǎn)錄組數(shù)據(jù)表明，2，4-D、IAA、GA3和24-epiCS在處理后1h內(nèi)分別誘導(dǎo)812、386、864、391個基因差異，其中各自上調(diào)基因占其調(diào)控的總差異基因的63.4％至89.2％。4者總共調(diào)控1214個差異基因，其中177個(14.6％)受4種激素共同調(diào)控。2，4-D和

9、GA3、或IAA和24-epiCS調(diào)控的差異基因間相似度均達到72％左右。差異基因功能分為11類，其中RNA轉(zhuǎn)錄、信號傳導(dǎo)相關(guān)基因在各激素處理后顯著富集，且AP2/EREBP、WRKY、C2C2(Zn)CO-like鋅指轉(zhuǎn)錄因子家族成員在4種激素處理后均顯著上調(diào)，暗示各激素信號傳遞通路互相交叉。
　　IAA處理后顯著富集的5類基因沒有特異性，說明IAA可與其它3種激素信號通路相互銜接。2，4-D和GA3特異調(diào)控大量蛋白質(zhì)合成降解相

10、關(guān)基因表達。24-epiCS和GA3特異調(diào)控次生代謝基因。除IAA外，其它激素顯著調(diào)控細(xì)胞壁合成代謝基因表達。2，4-D特異誘導(dǎo)脂類代謝基因表達。24-epiCS特異誘導(dǎo)光合作用相關(guān)基因。這些受某一激素特異調(diào)控的基因可能參與該激素的特殊功能。四種激素均誘導(dǎo)乙烯信號途徑基因ERF2、ERF9、CBF2、CBF1、CBF4、DREB1D和RAV2表達，說明乙烯途徑在各激素早期信號互作中起核心作用。2，4-D在處理后1h內(nèi)迅速全面調(diào)控各種激素