采后低温与生物处理对柑橘果实色泽及蜡质积累的影响
作者单位：华中农业大学
学位级别：硕士
导师姓名：叶俊丽
授予年度：2023年
学科分类：09[农学] 0902[农学-园艺学] 090201[农学-果树学]
摘 要：果皮颜色和光泽作为柑橘果实最重要的两种外观品质,影响着消费者的购买欲望。生产上,早熟(10月采收)脐橙和晚熟甜橙(5月以后采收)常因采收季节温度较高而表现不出应有的色泽,严重影响了柑橘果实的商品价值。课题组前期研究发现,改变温度等适当的逆境处理以及天然生物材料处理可有效改善部分早熟柑橘品种的果实色泽,尤其是提升果实中的类胡萝卜素含量,但对决定光泽度的蜡质研究较少。基于此,本研究以晚熟返青夏橙果实及早熟的蜂蜜脐橙果实为材料,利用课题组已有的采后低温和生物处理技术,比较分析不同的采后处理条件下柑橘果皮的类胡萝卜素及蜡质含量差异,并基于转录组数据及基因表达分析筛选出一个可能调控两条代谢途径的候选基因。主要结果如下:1、采后处理促进柑橘果皮转色及类胡萝卜素积累通过拍照记录及色差值的测定,发现低温处理下的夏橙返青果实没有明显转色变化,生物处理可以显著促进夏橙返青果实的果皮转为橙黄色;低温处理和生物处理均可促进蜂蜜脐橙果实的果皮转为鲜艳的橙红色,且生物处理更高效。测定相关类胡萝卜素组分及含量发现,夏橙返青果实在低温处理第15d时紫黄质和β-隐黄质的含量有显著的增加。生物处理第15d及第20d时紫黄质的含量显著增加。蜂蜜脐橙果实中,生物处理组的β-柠乌素含量在处理第20 d时是对照组的18倍;低温处理组的含量在处理第20 d时是对照组的3.82倍。透射电镜的结果显示,采后处理的蜂蜜脐橙果皮中质体小球的数量显著增加。以上结果说明低温处理对夏橙返青果实的转色无显著影响但可以促进蜂蜜脐橙果实转色,而生物处理可以显著促进夏橙返青果实与蜂蜜脐橙果实转色,并利于相关呈色类胡萝卜素的积累。2、采后处理改变了柑橘果皮蜡质形态结构并且促进了蜡质的积累本研究使用扫描电镜观察处理前后的柑橘果实表面蜡质形态结构并对其蜡质含量进行测定。结果显示,夏橙返青果实及蜂蜜脐橙果实在未处理条件下,表面蜡质晶体呈片状。低温处理后,夏橙果实表面蜡质层疏松、片层化翘起,而蜂蜜脐橙果实表面蜡质剥落不严重,蜡质层覆盖均匀。相反地,生物处理后,夏橙果实表面蜡质层结合紧密,剥落不多,蜂蜜脐橙果实表面的蜡质晶体数量增多且分布不均,呈粗糙状,堆积于气孔附近。分析果皮蜡质组分及含量,发现两种柑橘材料的果皮蜡质主要成分为烷烃、醇类、醛类及脂肪酸。夏橙低温处理第15 d的醇类含量与对照组相比显著降低,而生物处理第5d果实蜡质中的醇类、20 d果实蜡质中的醛类含量较对照组显著增加。蜂蜜脐橙果实中,低温处理和生物处理第15d以前的各时期蜡质各组分含量均较对照组有显著的降低,而20d时低温处理显著增加了蜡质中醇类和脂肪酸的含量,且生物处理则更为显著地增加了醇类、醛类及脂肪酸的含量。以上结果表明,采后低温和生物处理均改变了柑橘果皮蜡质结构及蜡质组分含量,但处理效果因基因型而异。相关性分析结果显示,两种处理条件下的夏橙返青果实以及低温处理下的蜂蜜脐橙果实中,总类胡萝卜素及各组分含量与蜡质含量间均呈一定程度的负相关性,而生物处理的蜂蜜脐橙果实中类胡萝卜素及各组分的含量与蜡质中脂肪酸类的积累量呈高度正相关。3、获得一个可能协同调控类胡萝卜素和蜡质代谢的候选基因为了探究采后处理对类胡萝卜素和蜡质代谢的调控机制,基于前期转录组数据筛选出与代谢活动高度相关的未知基因Cs09550,测定其在柑橘果皮黄皮层中的表达量。结果表明,该基因的表达水平在夏橙低温处理和生物处理的各时期均较对照组无显著性变化,仅在低温处理第5d的表达量较对照组显著增加;该基因在蜂蜜脐橙低温处理第5d的表达量也较对照组显著增加,在低温处理组和生物处理组第20d时的表达量均显著提高。基因的表达水平与类胡萝卜素及蜡质的积累水平具有相关性,推测其可能与类胡萝卜素和蜡质代谢高度相关。综上,本研究主要探究了低温及采后生物处理手段对柑橘果实外观品质的影响,揭示了两种处理条件下类胡萝卜素和蜡质的积累规律及其相关性,发现生物处理可以更显著促进柑橘果实转色并积累呈色类胡萝卜素,改变果实表面蜡质形态结构和含量,并获得一个可能协同调控两条代谢通路的候选基因,研究结果为后续果实色泽品质提升技术研发以及两条代谢通路协同调控机制解析提供了理论依据。
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