1-mcp处理对樱桃番茄果实贮藏过程中乙烯受体的影响

1-mcp处理对樱桃番茄果实贮藏过程中乙烯受体的影响

植物激素烯在植物生长发育、成熟和转化过程中发挥着重要的调节作用。乙烯作用是通过调节乙烯受体及其一系列信号转导过程,最终调控相关基因的表达来实现的。1-甲基环丙烯(1-methylcyclopropene,1-MCP)是一种新型乙烯受体抑制剂,具有无毒无味,使用方便,成本低廉,安全高效等优点,能强烈竞争植物体内的乙烯受体,阻断内源乙烯的生理效应,延缓果实成熟衰老进程,在园艺植物上已有较广泛的应用。番茄属于典型的呼吸跃变类型果实,对乙烯十分敏感,是研究果实成熟衰老机理和乙烯信号转导途径的理想模式植物材料。目前已分离出6个番茄乙烯受体基因家族成员,即Le-ETR1、Le-ETR2、NR(Le-ETR3)、Le-ETR4、Le-ETR5和Le-ETR6,这些受体基因在果实中的表达模式各不相同。其中,NR和Le-ETR4在成熟番茄果实中具有相对较高的表达水平,特别是Le-ETR4,在成熟果实中可占乙烯受体总表达量50%左右,其反义番茄植株呈现出乙烯组成型反应,主要表现在叶偏上性,花瓣脱落和果实成熟提前等方面,这些研究说明Le-ETR4在番茄果实成熟过程中可能起调控作用。本文探讨了1-MCP处理对不同成熟度番茄果实采后20℃贮藏过程中Le-ETR4表达和乙烯生成的影响,以期进一步了解1-MCP对果实成熟过程中Le-ETR4的调控机理。1-mcp处理和rna提取试材为樱桃番茄(Lycopersiconesculentum)品种‘卡罗’果实,采后当天运抵实验室。选取大小均匀的果实,按果皮颜色分成绿熟、破色、粉红和红熟4个时期,分别代表呼吸跃变前期、跃变上升期、跃变高峰期和跃变下降期。果实经15℃预冷3h后进行1-MCP处理:将果实置于密闭容器中,以500nL·L-1的1-MCP20℃下处理12h;以密闭12h果实作为对照,于20℃下贮藏。定期每次随机取10个果,检测果实乙烯释放水平,重复3次,并取各处理果实外果皮部位,用液氮速冻后贮于-70℃,用于RNA提取。乙烯测定采用SP6800气相色谱仪(山东鲁南瑞虹化工仪器有限公司)。取0.5kg果实置密闭容器,在20℃下放置1h后抽取1.0mL气体,按Zhang等的方法测定乙烯含量,重复3次。番茄果实RNA提取采用异硫氰酸胍法,RNA甲醛变性凝胶电泳及转移至尼龙膜、杂交、洗膜等按Sambrook等的方法进行。以594bp大小的乙烯受体基因(Le-ETR4)片段为探针进行Northern杂交,α–32P-dCTP放射性同位素探针标记按照TaKaRa公司随机引物标记试剂盒说明书进行。2结果与分析2.11乙烯释放水平由图1可以看出,绿熟番茄果实在处理后的72h内,对照和1-MCP处理果实乙烯释放水平一直较低,且两者变化趋势一致,无明显差异。在处理后3h内,乙烯释放水平均有所降低,随后一直上升,至处理后72h分别达1.47和1.57nL·g-1·h-1。1-MCP处理可以显著抑制处理后3~12h的Le-ETR4表达,至处理后24h,这种抑制效应逐渐被解除(图2)。2.21不同抑制效应下乙烯释放的效果破色期番茄果实在采后24h时,乙烯释放出现一个高峰,随后逐渐下降,直至处理后72h。1-MCP处理可以不同程度地抑制该成熟度果实的乙烯释放,以高峰前的抑制效应最为明显(图3)。对照果实中的Le-ETR4表达从处理后12h开始呈持续增强变化,经1-MCP处理果实中的Le-ETR4表达受到强烈抑制,直到处理后72h才得以恢复(图4)。可见,1-MCP处理可以降低乙烯跃变上升期番茄果实的乙烯释放和Le-ETR4表达水平。2.31果实le-et空气压力如图5所示,粉红期番茄果实在处理后72h内,乙烯释放水平一直维持在较高的水平,1-MCP处理对果实乙烯释放影响较小,从总体来看,对照和处理之间无显著差异。从果实Le-ETR4表达变化看(图6),对照在处理后72h内呈现逐渐增强的趋势;而1-MCP处理在3h和12h时表达受到明显抑制,随着时间推移,抑制作用相应被解除,在24h和72h时Le-ETR4的表达表现出较高水平。2.41乙烯释放量的测定由图7可看到,红熟期番茄果实在采后72h内的乙烯释放水平逐渐下降,这与果实已经越过呼吸跃变高峰有关。此时的1-MCP处理可以促使乙烯释放量的增高。红熟果实中Le-ETR4表达强度一直维持在一个较高的水平,1-MCP处理对Le-ETR4表达总体上影响不大(图8)。3-mcp处理的抑制效应成熟度是影响1-MCP对果实处理效应的重要因素。Fan等发现1-MCP的作用随着杏果实成熟度的增加而下降。1-MCP处理对不同成熟度番茄果实的软化、乙烯生成和色泽形成等的影响各不相同。1-MCP处理可以降低绿熟番茄果实NR和Le-ETR1受体的表达水平,但尚未见1-MCP处理对番茄果实Le-ETR4表达的影响。本研究结果表明,1-MCP处理可以不同程度地抑制跃变前期(绿熟期)至跃变高峰期(粉红期)番茄果实的Le-ETR4表达水平,但这种抑制效应均有一定时效性,即随着1-MCP处理后时间的延长,抑制效应趋于减弱,以跃变上升期(破色期)果实中的持续效应最长;1-MCP处理对采后番茄果实乙烯合成抑制效应主要表现在跃变上升期(破色期),而对绿熟期和粉红期果实的乙烯合成无明显的影响。当果实进入乙烯跃变下降期(红熟期)后,1-MCP处理效应明显丧失,对Le-ETR4表达的抑制效应消失,且促使了乙烯的生物合成。其可能的原因是:跃变上升期(破色期)番茄果实正处于系统I乙烯向系统II乙烯转变时期,1-MCP处理可以通过抑制Le-ETR4表达而有效抑制乙烯的生成,进而延缓果实衰老进程;尽管1-MCP处理也明显抑制跃变前期(绿熟期)和跃变高峰期(粉红期)番茄果实Le-ETR4表达,但此时果实本身的乙烯生成水平较低(绿熟期)或较高(粉红期),可能是造成1-MCP处理对果实乙烯合成影响不显著的主要原因;1-MCP处理促进红熟期(跃变下降期)果实乙烯合成的原因可能与乙烯生物合成的正、负反馈调控机制有关,1-MCP阻止了乙烯对自身合成的负反馈调节,促使乙烯的生成增加。目前,关于1-MCP处理效应的持久性尚未确定。1-MCP的作用因植物种类和植物组织而异,新的乙烯受体产生可能是影响其作用的主要因素。1-MCP