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‘南丰蜜橘’(CitrusreticulitaBlanco cv.Nanfeng tangerine)是我国地方优良品种之一,其皮薄核少,色泽金黄,酸甜可口,营养丰富而享誉古今中外。但夏季长期高温和强直射光的发生,柑橘日灼果变得越来越普遍,导致丧失了果实食用价值和经济价值。本试验以‘南丰蜜橘’为材料,探究喷钙对日灼果果实品质、果皮活性氧、抗氧化酶活性和相关基因以及钙信号转导基因表达的影响,为进一步研究喷钙对预防柑橘日灼果分子调控机制和生产上喷钙预防日灼果提供理论依据。主要结果如下:
(1)在果实发育阶段,7月至9月下午3-4点果面温度高达45℃,比正常果高8-10℃,长时间暴露于高温和太阳光直射是造成日灼果的主要原因。喷钙能保持细胞的完整性,延迟细胞的崩溃,显著提高了日灼果单果重、果实半径、TA、VC含量,降低果皮占比、最大横径处皮厚度和固酸比(TSS/TA),减轻了成熟果实浮皮程度,从而提升了果实品质。
(2)7月至9月,高温和强直射光使日灼果活性氧不断积累,影响范围越来越广。7月和8月,受到活性氧的激发,日灼果果皮CAT、POD、SOD、APX、GR、GPX活性显著上升,具备很强的清除能力。但9月这些酶的活性急剧下降,造成了清除能力远远不够,导致活性氧含量持续上升,MDA升高。白皮层细胞在经过长时间活性氧的毒害作用,细胞逐渐崩溃,提前进入了衰老状态,成熟期浮皮严重。喷钙增强了抗氧化酶活性,降低了高温和强直射光引起的果皮活性氧积累和MDA的含量,从而减轻了果实伤害,提高了柑橘果实对高温和强直射光的耐受性,延缓果实进入衰老状态时间,减轻浮皮程度。
(3)7月至9月,喷钙使日灼果中果皮抗氧化酶相关基因CsSOD(Cu-Zn)、CsCAT、CsPOD、CsAPX、CsGSR和CsGPX基因的表达量显著升高,这与他们的酶活性是一致的。喷钙对钙信号途径中CsCPK、CsCAMK1和CsCAB基因表达量的刺激是不同的。CsCPK基因在果实受到高温和强直射光胁迫下初期表达量最强,CsCAB基因在胁迫中期表达量最高,CsCAMK1基因在逆境中后期表达量最强。喷钙显著降低日灼果CsRBOH基因日灼果表达。同时,显著增加CsMPK8、CsNADK、CsGAD和CsGABA的表达量。表明钙通过刺激果皮钙信号途径中相关基因的表达来应对高温和强直射光胁迫。
因此,生产上喷钙能提高抗氧化酶活性,刺激钙信号途径基因,减轻日灼果果皮ROS的伤害,从而维持在高温和强直射光胁迫下日灼果细胞结构,减缓细胞的膜脂过氧化作用,提高了果实耐热性,同时改善果实品质和降低浮皮程度。
(1)在果实发育阶段,7月至9月下午3-4点果面温度高达45℃,比正常果高8-10℃,长时间暴露于高温和太阳光直射是造成日灼果的主要原因。喷钙能保持细胞的完整性,延迟细胞的崩溃,显著提高了日灼果单果重、果实半径、TA、VC含量,降低果皮占比、最大横径处皮厚度和固酸比(TSS/TA),减轻了成熟果实浮皮程度,从而提升了果实品质。
(2)7月至9月,高温和强直射光使日灼果活性氧不断积累,影响范围越来越广。7月和8月,受到活性氧的激发,日灼果果皮CAT、POD、SOD、APX、GR、GPX活性显著上升,具备很强的清除能力。但9月这些酶的活性急剧下降,造成了清除能力远远不够,导致活性氧含量持续上升,MDA升高。白皮层细胞在经过长时间活性氧的毒害作用,细胞逐渐崩溃,提前进入了衰老状态,成熟期浮皮严重。喷钙增强了抗氧化酶活性,降低了高温和强直射光引起的果皮活性氧积累和MDA的含量,从而减轻了果实伤害,提高了柑橘果实对高温和强直射光的耐受性,延缓果实进入衰老状态时间,减轻浮皮程度。
(3)7月至9月,喷钙使日灼果中果皮抗氧化酶相关基因CsSOD(Cu-Zn)、CsCAT、CsPOD、CsAPX、CsGSR和CsGPX基因的表达量显著升高,这与他们的酶活性是一致的。喷钙对钙信号途径中CsCPK、CsCAMK1和CsCAB基因表达量的刺激是不同的。CsCPK基因在果实受到高温和强直射光胁迫下初期表达量最强,CsCAB基因在胁迫中期表达量最高,CsCAMK1基因在逆境中后期表达量最强。喷钙显著降低日灼果CsRBOH基因日灼果表达。同时,显著增加CsMPK8、CsNADK、CsGAD和CsGABA的表达量。表明钙通过刺激果皮钙信号途径中相关基因的表达来应对高温和强直射光胁迫。
因此,生产上喷钙能提高抗氧化酶活性,刺激钙信号途径基因,减轻日灼果果皮ROS的伤害,从而维持在高温和强直射光胁迫下日灼果细胞结构,减缓细胞的膜脂过氧化作用,提高了果实耐热性,同时改善果实品质和降低浮皮程度。