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四川农业大学孙勃教授团队——转录组分析揭示外源褪黑素处理延缓芥蓝采后衰老的机制 | IJMS 精选

已有 3071 次阅读 2024-5-20 12:10 |个人分类:学术软文|系统分类:论文交流

研究总结 

芥蓝 (Brassica oleracea var. alboglabra) 是一种十字花科芸薹属甘蓝类蔬菜,原产中国,以嫩叶和花薹为主要食用器官,是出口港澳的重要蔬菜。芥蓝富含维生素C、类胡萝卜素和芥子油苷等营养物质,具有良好的保健特性,深受消费者欢迎。芥蓝采后易黄化,伴随品质的劣变,保质期通常只有两到三天。人们已经探索了一些物理处理方法,如光照、热水浸泡等,来延缓芥蓝衰老并保持采后品质。然而,更有效的化学处理还有待发掘。

褪黑素 (N-乙酰-5-甲氧基色胺),又称松果素,是植物体内重要的内源性吲哚胺类激素。现已发现褪黑素在高等植物中广泛存在,具有清除自由基、调控成熟与衰老等生理作用,是一种天然、高效、安全的新型保鲜剂。近年来,已经有不少文献证明褪黑素处理采后果蔬能够维持果蔬的品质并增加其抗氧化能力,从而延长货架期,目前尚未见将褪黑素作为采后处理应用于芥蓝的采后保鲜研究。来自四川农业大学园艺学院的孙勃教授及其团队在 International Journal of Molecular Sciences (IJMS) 期刊发表了文章“Transcriptome Analysis Reveals the Mechanism by Which Exogenous Melatonin Treatment Delays Leaf Senescence of Postharvest Chinese Kale (Brassica oleracea var. alboglabra)”,该项研究旨在探究褪黑素对芥蓝采后保鲜的影响及其延缓叶片衰老的机制。

    

研究过程与结果 

1.褪黑素处理延缓芥蓝采后叶片黄化

黄化是叶菜衰老的明显标志。对照组叶片在储存三天后出现轻微黄化和局部腐烂,五天后黄化程度加剧,腐烂增多。而褪黑素处理的叶片三天后仍保持绿色,五天后黄化与腐烂程度明显减轻。在贮藏五天后,褪黑素处理的叶片比对照组具有更高的h*值 (+ 8%) 和更低的a*值 (− 45%),与衰老表现一致。总叶绿素和类胡萝卜素含量的结果与照片和色差结果趋势一致。对照组总叶绿素含量急剧下降,而褪黑素处理组在储存期间的叶绿素和类胡萝卜素含量均显著高于对照组 (图1)。

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图1. 褪黑素处理对芥蓝叶圆片贮藏期间外观 (A)、色差 (B-C) 和色素 (D-E) 的影响。

    

2.褪黑素处理延缓芥蓝采后叶片衰老

转录组分析验证了褪黑素在常温贮藏的采后芥蓝中延缓叶片衰老的有效性。经过三天储存后,褪黑素处理组与对照组相比有1637个差异表达基因 (DEGs)。DEG分析表明,褪黑素诱导的延缓衰老主要与苯丙素生物合成、脂质代谢、植物信号传导和钙信号传导有关。褪黑素处理上调了与苯丙素早期生物合成、类黄酮生物合成和α-亚麻酸生物合成途径相关的核心酶基因,影响了木质素代谢流的重新定向;抑制了茉莉酸和脱落酸信号传导,并同时刺激了生长素信号传导;此外,褪黑素处理下调了RBOH表达,并上调了编码CaM的基因,从而影响了钙信号传导 (图2)。本研究强调了褪黑素是一种具有应用前景的延缓采后芥蓝叶片衰老的方法,并深入探讨了褪黑素在采后芥蓝中延缓衰老的机制。

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图2 褪黑素处理延缓芥蓝衰老的调控机制模型。

     

研究总结

本研究通过生理试验结合转录组数据证实了褪黑素可有效延缓采后芥蓝叶片的衰老。100 µM褪黑素处理维持了叶绿素和类胡萝卜素的含量,延缓了芥蓝的黄化和衰老。褪黑素处理促进了早期苯丙素途径中关键酶基因如PAL表达的上调,同时促进了与类黄酮和木质素合成相关的基因表达。同样,脂质代谢中负责蜡质和不饱和脂肪酸合成的基因,如WSD、DAD和FAD也呈上调趋势。相反,褪黑素处理抑制了茉莉酸和脱落酸等生物合成以及α-亚麻酸和类胡萝卜素的下游代谢。茉莉酸和脱落酸信号传导也被褪黑素处理抑制,而生长素信号传导被促进。此外,褪黑素处理影响了钙信号通路以阻止ROS的迅速释放。本研究揭示了外源褪黑素处理延缓采后芥蓝叶片衰老的机制。

      

原文出自 IJMS 期刊

Di, H.; Zhang, C.; Zhou, A.; Huang, H.; Tang, Y.; Li, H.; Huang, Z.; Zhang, F.; Sun, B. Transcriptome Analysis Reveals the Mechanism by Which Exogenous Melatonin Treatment Delays Leaf Senescence of Postharvest Chinese Kale (Brassica oleracea var. alboglabra). Int. J. Mol. Sci. 202425, 2250.

    

IJMS 期刊介绍

主编:Maurizio Battino, Marche Polytechnic University, Italy

期刊发表生物化学与分子生物学、生物材料、生物物理、生物医学、化学和纳米科学等分子相关领域研究,已被 Scopus、SCIE (Web of Science)、PubMed 等数据库收录。

2022 Impact Factor:5.6

2022 CiteScore:7.8  

Time to First Decision:16.3 Days 

Acceptance to Publication:2.6 Days

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