硫化氢(hydrogen sulfide,H2S)是继一氧化氮(NO)和一氧化碳(CO)之后,在植物中发现的第三气体信号分子,其具有调节植物体内多种生理生化反应的功能,已被许多实验所证明,如参与了植物的光合作用、种子萌发、植物的成熟与衰老、信号转导、物质代谢等。最近本实验室研究发现H2S可以延迟果实的成熟与衰老进程,如延缓呼吸跃变型果实猕猴桃和梨子与非呼吸跃变型果实草莓的成熟与衰老。然而,H2S是否参与调控蔬菜的成熟与衰老进程及相关机制尚不清楚。本论文以采后西兰花为研究材料,以硫氢化钠(NaHS·3H2O)为H2S供体,考察了气体分子H2S对采后西兰花成熟与衰老的影响,并探索了相关的机制。研究发现,H2S气体可明显延长采后西兰花的贮藏期,并呈一定的浓度效应。通过表观评价发现,2.4mM NaHS溶液处理组的延缓效果最佳。进一步研究表明,与对照相比,H2S气体可以明显维持采后西兰花中较高的可溶性固形物含量,延缓叶绿素、类胡萝卜素、总酚、类黄酮以及维生素C等营养物质含量的下降,抑制花青素含量的上升;同时,H2S供体还可以延缓储藏过程中还原糖、可溶性蛋白质的下降,抑制蛋白水解酶活性的上升,总游离氨基酸含量维持在一个较低的水平。　　果蔬成熟衰老与体内活性氧的产生密切相关,过量的活性氧会加速果蔬的衰老进程。本文对 H2S信号分子调节采后西兰花的抗氧化代谢机理进行了研究,结果表明,H2S可延缓采后西兰花中的过氧化氢(H2O2)、超氧阴离子(·O2-)及膜脂过氧化产物丙二醛(MDA)水平的上升;上调愈创木酚过氧化物酶(POD),过氧化氢酶(CAT),抗坏血酸过氧化物酶(APX)和谷胱甘肽还原酶(GR)等活性氧清除酶系的活性,抑制脂氧合酶(LOX)、多酚氧化酶(PPO)和苯丙氨酸解氨酶(PAL)活性的升高。上述结果表明,气体分子 H2S延长西兰花贮藏期和延缓衰老,与其参与介导了采后西兰花的体内抗氧化代谢有关。　　叶绿素降解是采后西兰花黄化的主要成因之一,本文对西兰花叶绿素降解的相关基因进行了研究。结果表明,H2S可以下调持绿基因(BoSGR)、叶绿素酶2基因(BoCLH2)、脱镁叶绿酸a加氧酶基因(BoPaO)和红色叶绿素降解产物基因(BoRCCR)基因的表达,对叶绿素b还原酶基因(BoNYC),叶绿素酶1基因(BoCLH1)和脱镁叶绿素酶基因(BoPPH)的表达没有明显的影响。上述结果表明,气体信号分子H2S主要通过参与调控 BoSGR、BoCLH2、BoPaO和BoRCCR基因的表达,进而行使其抑制叶绿素降解的生理功能。乙烯具有促进叶片黄化和促进果蔬衰老等作用,乙烯的的生物合成前体是1-氨基环丙烷-1羧酸(ACC),控制ACC合成与氧化的关键基因有ACC合成酶(BoAcs)和ACC氧化酶(BoAco)基因。研究结果发现,H2S可以促进BoAcs1和BoAcs2基因的表达,对BoAcs3影响不是很明显;促进BoAco1和BoAco2基因的表达,对BoAco3没有影响;且H2S对乙烯的受体之一(BoERS)没有影响。上述结果暗示了气体分子 H2S可以通过促进BoAcs和BoAco基因的表达,提高 ACC的合成,促进内源乙烯的产生,可能是 H2S可以促进乙烯的合成,但在乙烯信号下游转导途径中发生负调控作用。蛋白酶表达与叶片衰老密切相关,半胱氨酸蛋白酶(BoCP)和天冬氨酸蛋白酶(BoLSC)基因在叶片衰老过程中都参与表达,本实验研究发现,H2S可以下调BoCP1和脂氧合酶(BoLOX)基因表达;上调BoCP3、BoLSC807和过氧化氢酶(BoCAT)基因的表达;上述研究结果可能表明 H2S通过提高BoCAT和BoCP3、BoLSC807基因的表达,提高抗氧化酶活性,抑制蛋白质的降解,同时调控BoLOX基因的表达,抑制脂氧合酶的合成,阻止膜脂的过氧化,缓解西兰花的衰老。同时,对于硫代谢关键控制酶基因,我们也进行了相关研究,研究结果表明,H2S可以上调采后西兰花亚硫酸还原酶(BoSR)、O-乙酰丝氨酸(硫醇)裂解酶(BoOASTL)和L-半胱氨酸脱巯基酶(BoLCD)基因的表达。采用H2S荧光探针检测内源H2S的水平发现,外源H2S处理可以提高内源H2S的含量。上述结果表明,H2S信号分子介导内源 H2S的合成。