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5–氨基乙酰丙酸促进桃果皮提前着色机制研究
作者:纳美特
时间:2023-03-03 00:00:00

在水果的国度里,桃子称得上“跨界王”,随着市场对桃果实品质要求的提高,果皮色泽逐渐成为挑选桃的重要指标之一。

在中国南方地区大部分晚熟桃品种,都存在着色困难的现象,影响了果实的商品性和经济价值,因此,有必要通过科学方法,改善晚熟桃的着色。

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5–氨基乙酰丙酸(ALA)

5–氨基乙酰丙酸(ALA)作为生物体内卟啉化合物生物合成的关键前体,它参与植物生长发育的调节过程。适宜浓度的ALA可提高植物叶片净光合速率,促进叶片同化产物向根系分配,大幅度提高多种作物产量,并增强植物抗冷性和耐盐性。


ALA作为一种植物生长促进剂或者抗逆增强剂已经有研究报道。还有报道指出ALA与花青苷的合成积累有密切关系,但仅从果皮花青素积累以及果皮PAL酶活性变化等生理层面阐明了ALA促进苹果着色的原因。作者前期研究发现ALA同样与桃果实成熟和着色有一定关系。本试验中以晚熟桃品种‘早白花’为材料,研究了ALA处理对果实着色相关生理指标和基因表达的影响,以期探讨ALA调控桃果皮花色素苷积累的机制,为桃果实着色调控的深入研究提供帮助,为生产应用提供参考。


实验数据表明

1、ALA处理对果实生长的影响


对照果实在处理后25d成熟,ALA处理果实在处理后20d成熟,提早了5d左右。ALA处理与对照果实的生长都呈线性增长趋势(图1)。


2、ALA处理对果实可溶性固形物和可滴定酸含量的影响


ALA处理20d后的成熟果实单果质量和可溶性固形物含量与对照(25d时,成熟果实)相比没有显著差异,但300和100mg·L-1ALA处理的可滴定酸含量分别为0.11%和0.10%,显著低于对照的0.13%(图2)。


3、ALA 处理对果面色泽参数的影响


在果实发育成熟的过程中,随着果皮颜色由绿色转为红色,对照和处理色泽指标a*值和a*/b*由负转正,并逐渐升高,且以处理果实的a*值和a*/b*增加速度更为迅速,处理后20d,300和100mg·L-1ALA处理果实的a*值、a*/b*都显著高于对照,但与对照果实成熟时(处理后25d)无显著差异;色泽指标b*和h*值表现的下降趋势相似,处理后20d,300和100mg·L-1ALA处理的b*和h*值显著低于对照,但与对照成熟时(处理后25d)基本无显著性差异(图3)。


因此,ALA处理,尤其是300和100mg·L-1处理,虽然没有显著增加成熟果实的着色,但显著促进了桃果皮提前着色。该结果与样品的视觉观察结果(图4)一致。


4、ALA处理对果皮花色素苷积累的影响

‘早白花’果皮中花色素苷含量随果实发育呈明显的上升趋势(图5,A),ALA处理后果皮花色素苷含量在前期没有明显增加,处理后10d,300mg·L-1处理的果皮花色素苷含量开始迅速增加,至处理后20d,300和100mg·L-1处理的花色素苷含量分别达到5.20和3.56mg·g-1FW,而50mg·L-1处理与对照仅为2.51和2.04mg·g-1FW,差异显著。至对照果实成熟时(处理后25d)其果皮中花色素苷含量可达到4.66mg·g-1FW,与处理后20d时300mg·L-1 ALA处理的果皮花色素苷含量并没有显著性差异。因此,ALA处理在增加果皮花色素苷总量方面效果并不显著,但促进了果皮总花色素苷的提前合成与积累,本试验中以300mg·L-1ALA处理效果较显著。


5、ALA处理对果皮花色苷合成相关基因表达的影响


实时定量qRT-PCR分析结果(图5)表明,ALA处理对F3H的表达诱导效果不显著。UFGT、DFR、LDOX和CHS的表达显著受ALA处理诱导,处理后15d,300mg·L-1处理的4个基因的表达水平显著上调且相对表达量达到较高值,分别为对照的2.78、6.22、2.25和5.42倍;处理后20d,不同浓度ALA处理的4个基因表达量虽有所下降,但仍显著高于对照;对照果实在成熟时(处理后25d)4个基因才大量表达。值得注意的是50mg·L-1ALA处理后10d显著诱导了DFR、LDOX和CHS的表达,但随着果实继续发育,诱导效果低于300和100mg·L-1处理。

UFGT、DFR、LDOX和CHS的表达与花青素苷的积累表现出良好的一致性,特别是300mg·L-1处理使4个基因的表达高峰提前,推测这是本研究中ALA处理后‘早白花’果皮色素提前合成与积累的原因。


分析与总结

果实成熟是一个非常复杂的发育调控过程。有研究表明ALA处理可显著降低采收时梨果实淀粉含量,意味着ALA处理可能促进果实提早成熟。该结果与本试验中ALA处理使‘早白花’桃果实提前成熟的结果类似,这暗示了ALA在桃果实成熟过程中起到了一定的调控作用。


花色素苷合成的数量和时间决定了果实红色的表现和着色的时期。ALA能够提高苹果早期花色素积累的速率和总平均速率。同样,本试验中ALA处理(300和100mg·L-1)使得‘早白花’果皮色素代谢发生变化并促进了果实的提前着色。体现在果皮的a*值和a*/b*值提前显著增大;b*值和h*值提前显著下降。ALA处理后,果实各颜色指标的变化更迅速、更明显。

ALA处理能够有效促进UFGT、DFR、LDOX和CHS4个结构基因的表达高峰提前,进而促进‘早白花’果皮花色素苷提前合成积累,这从一定程度上揭示了ALA影响果实着色的机理。同时,本研究结果也证实了ALA处理可作为一种有效的方法用于桃果实成熟与着色机制的研究。



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