文档介绍：柑橘枯水发生机制研究进展
摘要:柑橘枯水是柑橘类果实在成熟和采摘后贮藏期間常发生的一种生理病害,严重影响着果实的品质和贮藏性能。目前,关于柑橘枯水产生的原因还未有结论性报道,也未有完全有效的解决方法。笔者概述了柑橘枯水的发生机。张秋明等研究发现,温州蜜柑果实发生浮皮时,多聚半乳糖醛酸酶、果胶甲基酯酶、羧甲基纤维素酶等相关水解酶活性均比正常果高[21]。Sharma等研究发现,在稍微粒化的Kinnow柑中,果胶甲基酯酶比其他2个品种(考拉宽皮橘和凤梨橙)稍微高些[22]。而Singh报道,粒化和果胶甲基酯酶活性呈负相关,粒化程度高的Kaula宽皮柑橘的果胶甲基酯酶活性最低[5]。琯溪蜜柚在粒化加快阶段,多聚半乳糖醛酸酶、果胶甲基酯酶、羧甲基纤维素酶活性均明显下降[15]。谭兴杰等对贮藏期间椪柑果皮、果肉中的果胶甲基酯酶、多聚半乳糖醛酸酶进行研究,指出其各有2个活性高峰,高峰过后,则开始出现枯水[23]。此外,Burns发现,葡萄柚粒化汁胞中的α-半乳糖苷酶、β-半乳糖苷酶、α-葡糖苷酶与β-葡糖苷酶的活性是正常果的2~3倍,同时α-甘露糖苷酶和β-甘露糖苷酶活性水平也很高,认为这些糖苷酶的活性可能与细胞壁加厚有关[24]。
自由基代谢相关酶 果实成熟过程是一个衰老的过程,许多参与自由基代谢的酶均与柑橘果实的枯水过程相关。正常情况下,植物体内的活性氧处于产生和清除的动态平衡过程中,但当SOD、POD、CAT等保护酶系统的活性变化不同步时,导致活性氧大量积累,引起一系列生理生化紊乱[3]。张秋明等发现,温州蜜柑果实浮皮过程中,果皮中的丙二醛逐渐积累,果皮和果肉中的超氧化物歧化酶活性急剧下降,膜脂过氧化作用加剧引起了果皮的早衰[21]。红橘枯水果中POD活性高于正常果,果皮和果肉中的CAT活性低于正常果。郑国华等研究指出,果皮和果肉的SOD、POD、CAT活性和MDA含量的变化直接导致果肉组织的衰老和果皮组织的二次生长,内部代谢调节着组织衰老过程中内含物的积累、转移和消耗,从而导致汁胞粒化[25]。胡柚在贮藏过程中,在前60 d内果皮的SOD活性下降,接着又开始上升并超过原有水平,果汁中的SOD则先升后降,在120~130 d时,囊瓣开始出现粒化。此外,Sharma等研究指出,柑橘枯水果中的多酚氧化酶活性和酚类物质低于正常果[22]。 內源激素 果实生理性病害的發生往往与內源激素的不平衡有密切关系,如柑橘枯水[26]。王向阳认为,椪柑枯水果中的乙烯释放量和ABA含量极显著上升与IAA、CTK含量显著下降可能是导致椪柑枯水的重要原因[18]。特早熟温州蜜柑‘胁山’果实浮皮过程中內源游离多胺总量减少,腐胺迅速积累,亚精胺和精胺含量持续降低,腐胺/(亚精胺和精胺)比值逐渐增大[27]。粒化椪柑中CTK、IAA含量较正常果低,而ABA含量较高,且乙烯含量增加[28]。甜橙种子败育后导致內源激素失衡而加重粒化。
分子生物学
近年来,分子生物学手段逐渐被应用到柑橘枯水研究中。许兰珍等以刚采摘果实的果肉为驱动方,采用抑制性差减杂交技术成功构建了贮藏果实差减cDNA文库,共获得656个阳性克隆,成功对213个克隆进行测序,获得有效序列143条,经序列分析,共得到53个uni ESTs序列,在NCBI基因库中对这53个uni ESTs进行BLAST分析,比对结果参照MIPS的分类标准,按功能分为14类,其中参与代谢、能量及蛋白合成的ESTs最多,分别占全部ESTs的17%、11%和13%[29]。杨明等以椪柑为试材,构建了椪柑枯水相关基因的抑制差减杂交cDNA文库,通过对文库的筛选、克隆测序、功能分析以及实时定量RT-PCR验证,获得了椪柑枯水应答基因,发现编码β-微管蛋白与衰老相关蛋白的基因上调表达8倍左右;编码细胞色素c、磷酸烯醇式丙酮酸羧激酶的基因上调表达5倍多;编码半胱氨酸蛋白酶、转运蛋白的基因上调表达2倍左右;而编码天冬氨酸蛋白酶前体、转录因子的基因表达量均有极明显的上升,分别上升了350倍、120倍[30]。贺明阳等系统比较了椪柑和纽荷尔脐橙果实枯水相关基因的抑制差减杂交cDNA文库,分析发现2种柑橘枯水相关基因主要与能量代谢、衰老和抗逆相关,但2个文库的枯水相关基因分属不同代谢节点,抗坏血酸过氧化物酶、过氧化物酶和液泡加工酶基因在椪柑果皮和果肉中均随枯水程度加重而上调表达,而纽荷尔脐橙中的表达水平随枯水程度增加而降低;谷氧还蛋白在椪柑果肉中的表达水平随枯水程度增加而降低,而纽荷尔脐橙果肉变化趋势相反[31]。Ibánez等利用基因芯片技术分析发现浮皮果中与淀粉输出、糖类转化相关的基因表达增强,糖酵解的改变导致整个植株库源关系发生改变,与赤霉素和细胞分裂信