抗氰呼吸对采后李子果实抗冷性的影响及关键基因过表达果肉组织转录组学分析

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李子是内蒙古自治区的特色水果之一,种植面积大,产值可观,采后贮藏需求迫切。常温货架期短、低温适应性差是李子果实采后贮藏的主要困境,冷害现象极大地制约了冷藏技术在李子果实采后保鲜贮藏中的应用,是李子果实贮藏保鲜的瓶颈问题。本试验以初熟期“布朗”李子果实为材料,首先探究抗氰呼吸激活剂对李子果实抗冷性的影响,然后利用瞬时转化技术使Ps AOX基因在初熟期李子果实果肉中过表达,并进行转录组学分析,对抗氰呼吸改善采后李子果实冷藏品质的机制进行初步解析。主要研究结果如下:(1)分别使用1 m M、5 m M、10 m M、50 m M抗氰呼吸激活剂丙酮酸,以及5 m M抗氰呼吸抑制剂水杨氧肟酸(salicylhydroxamic acid,SHAM)浸泡处理李子果实30min,以蒸馏水浸泡30 min为对照,探究抗氰呼吸对李子果实抗冷性的影响。结果表明:SHAM处理抑制果实抗氰呼吸会促进李子果实冷害的发生,加重果实冷害症状;丙酮酸处理可抑制李子果实低温贮藏期间冷害的发生,且这种抑制作用存在浓度效应。其中,5 m M丙酮酸处理可以有效抑制李子果实的冷害,降低果实冷害发生率和冷害指数,减缓李子果实细胞膜损伤,维持细胞膜的完整性,减缓多酚氧化酶(polyphenol oxidase,PPO)、过氧化物酶(peroxidase,POD)活性的上升,减缓果实过氧化氢的产生与积累,提高果实的活性氧清除能力以及抗冷能力,促进果实内源乙烯的合成,提高果实交替氧化酶(Alternative Oxidase,AOX)活性,能够有效的保持李子果实低温贮藏期间的品质。10 m M和50 m M丙酮酸处理可以显著激活果实Ps AOX和Ps CBF基因的表达。(2)瞬时转化后获得Ps AOX基因表达量提高3.5倍的过表达果肉组织,对其进行转录组测序,结果显示共获得50.99 Gb Data,各样品Clean Data均达到7.59 Gb及以上,Q 30碱基百分比在91.92%及以上。基因差异表达分析表明,Ps AOX过表达果实共有2033个基因表达发生变化,其中1340个基因上调表达,693个基因下调表达。转录组注释到七大数据库的差异基因共2020个,差异基因GO富集分析表明,Ps AOX过表达果实差异基因主要富集在细胞、结合功能、细胞过程等分支。COG注释差异基因数目最多的为主要功能预测,注释到228个差异基因。KEGG注释结果表明,一级代谢通路中注释到新陈代谢通路的基因数量最多,为318个差异基因,二级代谢通路中,注释到碳水化合代谢通路的基因数量最多,为116个差异基因。KEGG通路富集结果表明,差异基因主要富集在脂肪酸降解通路(8个差异基因)以及苯丙烷生物合成通路(33个差异基因)。
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