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一氧化氮和二氧化氯对哈密瓜和葡萄采后病害及

作者2019-03-27 10:56未知
新疆是我国主要特色水果产区之一,已经成为我国哈密瓜和葡萄最大主产地。由于在采后销售,流通和贮藏过程中,病害侵染导致的腐烂损失率高达20~30%,直接影响了哈密瓜和葡萄的采后品质和市场价值。同时,随着消费者对食用安全且高质量水果的需求日益增加,减少果蔬中农药残留量也是亟待解决的问题之一。因此,寻求一种有效的采后贮藏技术来提高果实的采后抗性,减少采后病害的发生并降低采前农药残留是哈密瓜和葡萄采后贮藏保鲜迫切需要解决的主要问题。本文以新疆特色水果哈密瓜和葡萄为材料,初步探明了一氧化氮(NO)和二氧化氯(ClO_2)提高哈密瓜采后抗性的主要作用机制,结合转录组分析结果,探讨了链格孢侵染哈密瓜过程中NO对激素信号转导通路的影响,同时通过分析ClO_2对采后农药的降解,明确了ClO_2对农药降解可能的机理,为NO和ClO_2在果蔬采后贮藏保鲜的应用提供了理论依据。本论文的主要研究内容与结果如下:(1)研究了100μLL~(-1)外源NO气体熏蒸处理对接种粉红单端孢(T.roseum)哈密瓜抗病性的影响。在贮藏过程中,NO处理后哈密瓜的发病率和病情指数显著低于对照。随着侵染程度的加剧,NO能够抑制病斑直径的扩大,减缓细胞膜透性的上升,较好的维持果实的硬度,可溶性固形物(TSS),可滴定酸(TA)和pH值。无论接种前或后进行NO熏蒸处理,NO均能促进抗坏血酸(AsA)含量的累积,提高抗坏血酸过氧化物酶(APX)、过氧化物酶(POD)和苯丙氨酸解氨酶(PAL)的活性。NO处理抑制了多酚氧化酶(PPO)的活性,诱导了木质素,总酚和类黄酮含量的累积。表明NO作为信号分子能够延缓果实的衰老速度,增加了哈密瓜果实的抗氧化性,增强了果实抵御病原菌侵染的能力。NO对病原菌的抑杀作用不显著,表明NO主要是通过诱导抗病反应而不是通过杀菌作用提高果实抗病能力。(2)通过对转录组差异基因表达的筛选及分析,明确了在链格孢病菌(A.alternata)侵染哈密瓜的过程中,茉莉酸(JA)、水杨酸(SA)、乙烯(ET)、脱落酸(ABA)、生长素(IAA)、赤霉素(GA)和细胞分裂素(CTK)信号转导相关基因响应了侵染的过程。分析表明随着侵染时间的增加,哈密瓜JA、SA、ET、IAA、GA以及ABA信号转导途径中的相关基因均被上调,而在CTK信号转导途径中,除AHP之外,其余基因也被上调。由此说明在A.alternata侵染哈密瓜期间,这些激素共同作用影响了哈密瓜对病原菌的抗病能力。(3)探讨了NO调控SA和JA对A.alternata抗性的影响。NO处理能够延缓侵染A.alternata哈密瓜果实硬度的下降和抑制果实病斑深度的增加。NO处理显著提高内源激素SA的含量,抑制JA含量的增加。通过对SA以及JA信号转导途径中相关基因相对表达水平的分析,发现NO能够促进SA而抑制JA信号的传递,从而快速启动了哈密瓜果实的抗病反应。(4)研究了NO调控乙烯生物合成和信号转导途径对A.alternata抗性的影响。NO能够通过影响乙烯合成以及信号转导途径来增强A.alternata侵染哈密瓜的抗病能力。NO可以减少乙烯产生量并延迟乙烯和1-氨基环丙烷-1-羧酸(ACC)含量高峰的出现。NO处理降低了ACC合成酶(ACS)的活性,同时延缓了ACC氧化酶(ACO)活性的升高。NO通过调控ACSs和ACOs相关基因的表达,抑制染病哈密瓜乙烯的合成。本研究初步认为在乙烯信号转导途径中,NO可能是通过对CTR1、EIN2、EIN3和EBF1基因的调控,延缓了乙烯信号的转导,减缓了果实成熟衰老进程,从而提高了哈密瓜的抗病能力。(5)分析了NO调控植物激素途径对A.alternata抗性的影响。NO能够增加哈密瓜吲哚乙酸(IAA)的含量,但抑制了玉米素(ZR)、赤霉素(GA)和脱落酸(ABA)含量的增加,并通过调控以上4种激素信号转导通路提高果实的抗病能力。通过对相关基因表达的分析,发现NO仅诱导了IAA信号的转导,对其他3个激素信号传递均有不同程度的抑制。NO是通过调控AHPs以及A-ARR抑制ZR信号;GA信号的抑制是由NO调控DELLAs完成的;而NO诱导PP2Cs完成了对ABA信号的阻断。(6)研究了Cl O_2在果蔬采后贮藏过程中对病害进行抑制的作用方式。采后ClO_2处理可以降低哈密瓜的自然发病率和病情指数,减小病原菌侵染哈密瓜果实的病斑直径,有效维持了果实硬度、pH、TSS、TA和AsA含量的降低,保持了哈密瓜采后品质。但ClO_2处理不能诱导APX,POD和PAL酶活性的增加,对总酚和木质素的累积也没有显著影响。比较ClO_2的不同处理方式,发现ClO_2对抗病相关酶的诱导作用不显著,这表明哈密瓜抗性的增加主要是通过ClO_2对病原菌的抑制作用而非诱导作用间接达到。(7)研究了ClO_2作为强氧化剂降解鲜食葡萄采前残留农药的作用方式。确定了气体Cl O_2在密封箱中的释放过程。对采前喷洒过农药的红提葡萄进行采后ClO_2熏蒸处理,ClO_2可以较好的维持红地球葡萄采后品质。在0 ~oC贮藏27天后,ClO_2处理组中戊唑醇,嘧菌酯,烯酰吗啉(E)和烯酰吗啉(Z)的残留率分别为65.33,50.71,39.48和41.06%。残留率的差异性表明ClO_2对各种农药残留的影响并不相同。采用气质联用仪初步分析了ClO_2处理后农药残留后可能的降解产物。
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