两种典型呼吸跃变型果实糖代谢过程及其在果实品质形成中的作用

以苹果和番茄这两种典型呼吸跃变型果实为例,综述两类果实糖代谢的基本过程、糖代谢相关酶,以及糖在果实成熟衰老、营养元素(VC)代谢、风味和色泽等品质形成方面的重要作用,为系统了解呼吸跃变型果实中糖类物质的代谢及其与果实品质形成的关系提供一定的理论参考。

跃变型扩散的实验研究

本文为一次沿海岸边翻越二维山丘的扩散实验.结果表明:在一定条件下,假若两层空气的湍流强度和尺度的比值不大,当烟羽从上层侵入到下层较强混合气层时,不一定产生燻烟型扩散,仅表现为扩散参数在一定水平距离上的跃变.本文同时介绍了两组风洞实验的结果,其目的在于说明扩散参数跃变存在的事实.

ABA调控非呼吸跃变型果实成熟的生理及分子机制主要研究成果

ABA调控非呼吸跃变型果实成熟的生理及分子机制主要研究成果有四个创新点。创新点一:发现脱落酸受体及其核心信号转导组分参与草莓果实的成熟调控,证实草莓果实中至少存在两个ABA受体并作为正调控因子参与草莓果实的成熟调控,揭示ABA是调控草莓果实成熟的关键因子,并在国际上首次提出ABA调控非呼吸跃变型果实成熟的分子机制。研究成果被列为中国植物科学若干领域重要研究进展之一,被认为是非呼吸跃变型果实成熟研究领域突破性的进展。

ABA调控非呼吸跃变型果实成熟的生理及分子机制--北京市自然科学二等奖成果简介

完成单位:北京农学院,中国农业大学完成人:沈元月、贾文锁、郭家选、黄芸、李冰冰、董清华、贾海锋、张卿该项目属于园艺作物果实发育基础理论研究领域,重点围绕非呼吸跃变型果实成熟和品质形成中的重大科学问题,以非呼吸跃变型果实模式植物草莓为研究对象,深入系统开展脱落酸(ABA)调控草莓果实成熟机制的研究,取得一系列原创性成果。

跃变型果实品质、活性物质和抗氧化能力与成熟度的关系

据《Scientia Horticulturae》的-篇研究报道（https：//doi.Org/10.1016/j.scienta.2017.04.020）,来自泰国马哈沙拉堪大学的研究人员研究了3种跃变型果实（香蕉、杧果和番木瓜）的理化特性、生物活性成分和抗氧化能力的变化,以及成熟度与生物活性成分以及抗氧化能力的关系.

与呼吸跃变型果实共贮藏改善柑橘果实色泽和品质

选择9种常见园艺果实分别与纽荷尔脐橙果实进行采后共贮藏,结果表明:与呼吸跃变型果实(香梨、猕猴桃、番茄、香蕉)共贮藏(storage with climacteric fruits,SWCF)处理可以显著促进纽荷尔脐橙果皮转红,其中香梨的效果最佳。高效液相色谱分析显示,SWCF处理促进纽荷尔脐橙果皮总类胡萝卜素、β–柠乌素、β–隐黄质和紫黄质含量增加3倍左右。其中,β–柠乌素的积累是SWCF处理促进柑橘果皮转红的主要原因。实时荧光定量PCR结果显示,SWCF处理显著激活了类胡萝卜素代谢基因的表达,特别是类胡萝卜素裂解双加氧酶4b基因(Carotenoid cleavage dioxygenase 4b,Cs CCD4b)最大被激活了约20倍,这是SWCF处理促进β–柠乌素积累的直接原因。进一步研究发现,SWCF处理改善果皮色泽对各品种柑橘具有普遍性。此外,与乙烯处理相比,SWCF处理显著降低了柑橘果蒂衰老率、失重率以及果皮蜡质的降解,增加了果实挥发性物质的含量。SWCF处理为绿色高效改善柑橘果实外观品质提供了新思路。

非呼吸跃变型果实成熟调控的分子机制

该课题是国家重点驰础研究发展计划（973）项目“农业生物优良性状形成及抗病机制研究”的课题之一。果品生产在发展农业经济、促进农民增收和增进人们健康等方面发挥着至关重要的作用。然而，在生产、运输和流通过程中，果实因成熟得不到控制而腐烂变质，每年给我国果品生产造成了很大的经济损失。

ABA调控非呼吸跃变型果实成熟的生理及分子机制

该项目属于园艺作物果实发育基础理论研究领域,重点围绕非呼吸跃变型果实成熟和品质形成中的重大科学问题,以非呼吸跃变型果实模式植物草莓为研究对象,深入系统开展了脱落酸(ABA)调控草莓果实成熟机制的研究,取得了一系列原创性成果.主要研究成果创新点包括:①发现了脱落酸受体及其核心信号转导组分参与草莓果实的成熟调控,证实草莓果实中至少存在两个ABA受体并作为正调控因子参与草莓果实的成熟调控(图1),揭示了ABA是调控草莓果实成熟的关键因子,并在国际上首次提出了ABA调控非呼吸跃变型果实成熟的分子机制.研究成果被列为中国植物科学若干领域重要研究进展之一,被认为是非呼吸跃变型果实成熟研究领域突破性的进展;②明确了不同ABA受体在协同调控草莓果实成熟的作用,发现ABA调控草莓果实成熟新的生物学作用机制,建立了ABA调控草莓果实成熟保守和新的信号转导分子模型,包括草莓果实中特有的"ABA-FaABAR-FaRIPK1-FaABI4"和植物中包括草莓果实普遍存在"ABA-PYR1-ABIl-SnRK2"保守的信号转导机制(图2),并提出了ABA调控草莓果实成熟是以FaPYR1为主导的及FaABAR后期协同参与的过程.

脱落酸调控果实成熟的分子及信号转导机制研究进展

脱落酸(abscisicacid,ABA)作为一种重要的植物激素,不仅涉及许多植物发育过程和逆境胁迫,而且在果实成熟,尤其是非呼吸跃变型果实成熟中发挥关键作用。随着植物中ABA合成、代谢和作用机制的解析及其受体识别和核心信号转导模型的建立,极大地推动了ABA在果实成熟和品质形成中的研究。一般来讲,褪绿和着色是果实成熟过程中普遍存在的现象,这一过程涉及了ABA早期信号和多种激素的协同作用并组成了复杂的网络调控机制。总之,ABA是调控果实成熟的核心机制,其中存在着乙烯依赖(呼吸跃变型)和不依赖(非呼吸跃变型)类型。综述了ABA在植物体内的合成、代谢及作用的分子机制,构建了ABA调控果实成熟的分子网络模型,为果实的品质改善和保鲜奠定理论基础。

浙江大学汪俏梅课题组 揭示油菜素甾醇促进番茄果实成熟和类胡萝卜素积累的新机制

类胡萝卜素是番茄果实感官、营养和风味品质的重要组成成分,对人体健康具有重要功效。番茄果实类胡萝卜素积累与成熟进程密切相关,除了受到代谢途径相关基因的影响,还受到发育信号、环境因子和植物激素等多种因素的共同调控。番茄作为典型的呼吸跃变型果实,乙烯主导、多种激素共同参与的植物激素互作网络在番茄果实成熟和类胡萝卜素积累中发挥着重要作用。

黄桃贮藏保鲜技术要点

黄桃质地软中带硬,香气浓郁,甜多酸少,营养丰富,富含维生素C、纤维素、胡萝卜素等,以及硒、锌等多种微量元素。黄桃属于呼吸跃变型水果,采后极易出现严重失水、腐烂和果肉褐变等问题。因此,对黄桃进行绿色保鲜贮藏处理、延长货架期,对促进黄桃产业发展和农民增收具有重要意义。1.采摘要求和时间。采摘的黄桃应果面丰满,用于贮藏的黄桃应在80%以上转黄色时采摘,且可溶性固形物应大于12%。果实采摘宜在晴天上午10时之前。

不同类型水果保鲜基础研究

通过两大呼吸类型的23种果品采后生理指标和主要营养成分的测定、分析、研究,认为同一类果品中各指标含量不一,但呼吸生理上跃变型各果品呈曲线状态,非跃变型各果品呈平稳下抛线,因此在果品保鲜基础研究上要有针对性,按照果品的性质,恰如其分地选用适宜的保鲜、保质、延长贮藏寿命的实用方法。

通过表达ACC脱氨酶基因控制番茄果实的成熟

乙烯在跃变型果实的成熟过程中起着触发呼吸跃变和促进果实成熟的作用。细菌来源的１氨基环丙烷１羧酸（ＡＣＣ）脱氨酶能降解乙烯的直接前体ＡＣＣ，从而抑制植物体内乙烯的合成。我们用ＰＣＲ方法从假单孢杆菌中克隆到ＡＣＣ脱氨酶基因并通过农杆菌介导的方法将其转入番茄（Ｌｙｃｏｐｅｒｓｉｃｕｎｅｓｃｕｌｅｎｔｕｍ）中。再生植株经Ｓｏｕｔｈｅｒｎｂｌｏｔ检测证明，ＡＣＣ脱氨酶基因已整合到番茄基因组中并稳定表达。转基因番茄果实成熟期的推迟时间与体内乙烯的抑制程度有相关性。转基因番茄植株乙烯的合成降低８０％左右，果实在离体条件下可保鲜７５ｄ左右。研究ＡＣＣ脱氢酶基因在植物体内的作用可阐明高等植物体内乙烯的作用机理并为培育耐贮藏果蔬品种打下基础。

核桃果实成熟过程中呼吸速率与内源激素的变化

对核桃果实成熟过程中呼吸速率 ,乙烯释放量和内源激素IAA (吲哚乙酸 )、ABA (脱落酸 )、GA3(赤霉素 )、ZR (玉米素核苷 )、Z (玉米素 )含量的变化进行了测定。结果表明 ,除种仁中Z含量较高外 ,青皮中其它激素水平均高于种仁。随着果实的成熟 ,IAA、GA3、Z、ZR含量及乙烯释放量均呈下降趋势 ;而青皮中ABA含量则逐渐增加。果实成熟后青皮中GA3和种仁中Z含量明显增长 ,果实乙烯释放量明显增高 ,而采后果实的乙烯释放量增加更为迅速。呼吸速率与乙烯释放量变化基本相同。采后用乙烯利处理的果实呼吸速率增加明显。对核桃果实的呼吸跃变类型进行了讨论。

施钙对桃品质和贮藏性能的影响

桃属于呼吸跃变型果实，采前钙处理能够提高桃果实内结合态钙的含量。增补果实钙含量的方法，一般有根部施肥、叶面喷施、采后浸果与采前调节树体钙分配等4种。钙肥施用中应特别注意施用时期与位置的针对性，使钙能直接补充到幼果期的果实。据肖颖等报道对桃树进行低浓度钙处理，桃果实的可溶性固形物含量高于对照（未进行钙处理）的树。徐凌等研究表明，采前桃树使用硝酸钙与赤霉素喷布，可增进桃果实的贮藏品质。杜建厂等报道采前喷钙可提高采后果实的钙及可溶性固形物的含量，增强果实耐贮性。肖红梅等的研究表明钙处理不仅能显著提高贮藏期的好果率，而且能抑制货架期果实的发霉，延长桃的货架期。对于几种钙肥的比较未见有报道，本试验以早熟油桃为试材，调查3种常用钙肥土施效果，以期为生产上应用钙肥提供参考。

青梅果实采后的软化特性与色泽变化

以青佳品种为试材研究了青梅在25℃±1℃、相对湿度85%贮藏条件下果实采后软化特性及色泽变化。结果表明:采后6～8d,青梅果实呼吸强度和乙烯释放量均出现高峰,表明果实属于呼吸跃变型;采后6d内,果肉硬度和叶绿素含量迅速下降,膜相对透性迅速增大,果肉色泽急剧转黄,表明6d内青梅果实易快速软化和黄化,在常温下仅能保鲜5d左右。采后2～4d,多聚半乳糖醛酸酶(PG)、果胶甲酯酶(PME)和羧甲基纤维素酶(Cx)活性升高,这可能是果肉急剧软化的主要原因。

龙眼果实采后呼吸强度、细胞膜透性和品质的变化

研究了采后福眼龙眼果实在(20±0.5)和(4±0.5)℃温度下的呼吸强度、细胞膜透性和品质的变化.结果表明:龙眼果实属于非呼吸跃变型果实;在(20±0.5)℃下贮藏2d,果实呼吸强度下降,之后明显上升;果实采后果皮细胞膜透性快速增加,果实易失重、衰老、腐烂和果皮褐变,贮藏后期果肉自溶;果肉可滴定酸和VC含量快速下降,总糖和蔗糖含量下降,还原糖含量先升后降,可溶性固形物含量在贮藏前期下降而后期上升,可溶性固形物和可滴定酸比值先升后降;贮藏后期果肉可滴定酸含量增加.而(4±0.5)℃低温贮藏可显著降低果实呼吸强度,抑制病原菌生长,延缓果实衰老和果皮细胞膜透性增加,延迟果皮褐变,减少果实失重和果肉营养成分变化,抑制果肉自溶,保持果实较高的品质,延长果实贮藏期.

圆铃枣不同成熟度的采后生理特性及贮藏效果

不同成熟度的圆铃枣采后都有呼吸高峰出现,说明圆铃枣属跃变型果实。成熟度低的果实,采后呼吸强度高于成熟度高的果实。0℃抑制呼吸强度,延迟呼吸高峰出现,且成熟度低的果实呼吸高峰出现最晚。果实膜透性增大与呼吸峰相伴发生。圆铃枣采后极易失水,成熟度低的果实失水最轻。成熟度低的枣果实,采用TBE熏蒸、打孔塑料袋包装,0℃贮藏60天,好果率达85%以上;采用TBE熏蒸,打孔塑料袋包装,CO_2<2%,O_23-5%,0℃—1℃贮藏80—90天,好果率85%以上。

MADS-box基因在果实发育、成熟过程中的作用

MADS-box基因是一个序列特异的调节基因家族,所编码的蛋白为转录因子,主要由MADS盒、K盒、I区、C末端、N末端等5个部分组成,其中MADS盒非常保守。MADS-box转录因子是通过二聚体化的形式以其保守结构域与特定的DNA序列相结合来调控基因的表达的。大量的研究表明,MADS-box基因在植物花的发育上具有重要的作用,已克隆出了许多与花器官发育相关的A￣C类的MADS-box基因,而且也发现了许多可以调控花时的MADS-box基因。目前,越来越多的研究表明,MADS-box基因在果实的发育、成熟中也有着重要的作用。已在矮牵牛和拟南芥中分离出与胚珠的发育密切相关的几个MADS-box基因FBP7、FBP11、STK、SHP及SEP基因。目前认为果实的成熟主要是由于乙烯的调控而引起的,但在番茄中发现1个MADS-box基因与果实的成熟相关,而且可能是跃变型和非跃变型果实共有的果实成熟调节者,首次发现MADS-box对果实成熟的作用会为用非激素的方法来调控果实成熟提供新途径。果实的开裂会严重影响某些裂果的产量,进行相关的分子调控有着重要的实际意义,已在拟南芥中发现2个MADS-box基因SHP和FUL与果实的开裂密切相关,SHP会控制裂开区域的分化,而FUL的过量表达会抑制裂片区域的木质化,FUL可以负调控SHP基因。

大枣采后生理特性研究

研究结果表明,园铃大枣采后具明显的呼吸、乙烯生成高峰,属跃变型果实。0℃低温可降低呼吸强度和乙烯释放速率,延迟呼吸和乙烯生成高峰的出现。早采果实呼吸强度、乙烯生成速率均高于晚采果实。℃条件下早采果实呼吸峰出现最晚,但乙烯峰出现最早,表明早采果实的后熟对乙烯不敏感。枣果实后熟过程中膜透性增大与呼吸高峰相伴产生,转色期果实膜透性最低。枣果实采后极易失水,引起呼吸、乙烯和膜透性明显增加,促进后熟衰老。