基于转录组测序的冬枣果皮转红机制

作     者：柴利萍 

作者单位：天津大学 

学位级别：硕士

导师姓名：寇晓虹

授予年度：2020年

学科分类：0832[工学-食品科学与工程（可授工学、农学学位）] 08[工学] 083203[工学-农产品加工及贮藏工程] 

主      题：冬枣 转录组测序 红变 色素 褐变 品质 

摘      要：冬枣（Zizyphus Jujuba *** jujube）,是我国特有的鲜食枣类品种,口感清脆多汁且营养丰富。但冬枣采后,极易失水、酒软、褐变、霉烂,在常温下3-5天,果皮易转化为全红,果肉营养物质快速流失,显著影响枣果的食用价值和流通品质,限制了其远距离运输、销售及产业发展。目前,冬枣保鲜主要集中在营养评价,忽视了冬枣采后果皮颜色的变化。本研究以白熟期（W-White）、自然半红熟（NR-Natural semi-Red）、采后半红熟（CR-Chilled semi-Red）冬枣为研究对象,以转录组测序数据为基础,结合生理生化指标,从色素变化和褐变程度两方面入手,分析采前、采后不同时期冬枣果皮呈色差异,探究冬枣果皮红变机理,以期为冬枣贮藏保鲜提供理论依据。转录组分析结果表明:白熟期、自然半红熟、采后半红熟冬枣果皮中存在大量的差异表达基因。结合KEEG富集分析色素相关代谢途径发现:在冬枣红变过程中,伴随叶绿素的降解,类胡萝卜素及类黄酮下游产物的生物合成。在转红过程中,花青素合成酶基因（ANS）及槲皮素合成酶基因（FLS）差异表达显著。FLS基因在采后半红熟表达量高于自然半红熟及白熟期,而ANS在自然半红熟及采后半红熟表达量显著高于白熟期。结合GO富集分析氧化功能发现:膜脂过氧化相关酶基因在采后半红熟时期呈现高表达趋势,但与抗氧化、能量转换及质子梯度相关基因在采后半红熟表达较低。推测在采后半红熟时期褐变现象较为严重。同时,荧光定量PCR验证结果表明转录组数据可靠。色素分析结果表明:冬枣果皮中主要色素物质包括叶绿素、类胡萝卜素、柚皮素、儿茶素、槲皮素等。在白熟到自然半红熟转变过程中,促进红变的主要色素是槲皮素和花青素。而白熟-采后半红熟转变的过程中,促进红变的主要色素是花青素,造成两者差异的原因是自然半红熟冬枣经历类黄酮合成酶基因（FLS）表达高峰,导致槲皮素大量积累,促进红变。而采后半红熟冬枣因低温延缓FLS表达高峰的出现,槲皮素含量相对较少;但低温对ANS抑制作用不明显,导致花青素在采后半红熟大量积累,是促进采后半红熟冬枣转红的关键色素。另外,自然半红熟与转红相关色素比重较采后半红熟高。褐变分析结果表明:采后半红熟冬枣较自然半红熟褐变现象严重,醌类物质明显积累。PPO等相关酶活性与总游离酚含量对冬枣果皮褐变有一定影响,但相关性不强。导致两者褐变差异的主要原因是低温胁迫引发采后冬枣细胞结构受损。采后半红熟冬枣果皮褐变机理为:离体胁迫及低温导致膜质过氧化加剧、细胞变形、木质化严重引发无氧呼吸,打破细胞间隔,使得酶与底物直接接触引发褐变。此外,角质层破损脱落,加速果皮水分流失也会导致果皮结构塌陷,进一步加速褐变,引起果皮色度L值下降,亮度下降,颜色发暗。品质分析结果表明:在色泽差异较小的情况下,自然半红熟冬枣各项指标优于采后半红熟。