乙烯誘導與竹筍木質化相關關係及調控的研究

《乙烯誘導與竹筍木質化相關關係及調控的研究》是依託浙江大學，由羅自生擔任項目負責人的面上項目。

基本介紹

• 中文名：乙烯誘導與竹筍木質化相關關係及調控的研究
• 依託單位：浙江大學
• 項目負責人：羅自生
• 項目類別：面上項目

項目摘要

植物PCD與生長、發育、衰老及逆境的關係是當前國內外研究的熱點，國內在這方面的研究還不深入，對采後果蔬PCD的研究還未見有報導。本課題在已有成果基礎上，利用電子顯微鏡、Western blotting和TUNEL標記等現代最新技術，探討竹筍原生質體降解、細胞核DNA斷裂和細胞壁木質素沉積三者間的聯繫及機制，尋找竹筍木質化過程中原生質體PCD的生理生化和分子生物學證據，揭示竹筍PCD的啟動、發生、發展規律及其與木質化的關係，並利用乙烯生物合成抑制劑和受體抑制劑，探索乙烯信號轉導途徑在竹筍PCD與木質化間的可能調控作用及模式。目前對采後果蔬木質化的研究主要從生理學水平開展，本課題則側重於分子生物學和細胞生物學水平的研究，從一個全新的角度來闡述竹筍木質化機理。這對豐富植物PCD理論，完善植物木質化機理具有重要的科學意義，也為我國采後果蔬保鮮開拓了一個新的研究領域。

結題摘要

植物細胞編程死亡（PCD） 與生長、發育、衰老及逆境的關係是當前國內外研究的熱點。本課題在前期成果基礎上，研究乙烯和1-MCP處理對竹筍木質化的影響，發現乙烯處理促進了PAL、PPO和POD的活性，增加木質素和纖維素的合成，從而促進了竹筍的木質化進程。1-MCP處理延緩了PAL、PPO和POD活性的上升，阻礙了木質素和纖維素的積累，從而抑制了竹筍的木質化進程。並進一步通過研究了45°C熱空氣處理對竹筍木質化相關指標的影響，發現熱激處理顯著抑制了乙烯代謝相關酶ACC氧化酶（ACO）和ACC合成酶(ACS)的活性，並延緩了木質素和纖維素的積累，印證了乙烯在抑制了竹筍的木質化進程的重要作用。本課題還開展了冷藏（0-2°C）期間竹筍的木質化現象，研究發現，竹筍冷害的發生與PAL、PPO和POD等的活性密切相關，冷害促進PAL、PPO和POD的活性，竹筍冷害的發生與腐胺(Put) 或亞精胺(Spd)呈正相關，水楊酸處理可以抑制PAL、PPO和POD的活性，而促進多胺（Put和Spd）的積累，延緩竹筍冷害的發生和低溫下木質化的進程。從生物化學和分子生物學的角度研究發現，透射電子顯微鏡下頂部竹筍細胞中液泡完整，細胞壁較薄，而底部竹筍細胞則液泡解體，細胞壁明顯加厚。對照和1-MCP處理竹筍樣品的細胞壁較薄，而乙烯利處理的竹筍樣品在電鏡下觀察到細胞液泡解體，細胞壁明顯加厚。DNA Ladder圖譜表明，從竹筍頂部開始，DNA 的片段化逐漸明顯，表明采後竹筍木質化與PCD密切相關。1-MCP處理可抑制DNA 的斷裂，而乙烯利處理則促進了竹筍組織的DNA 的斷裂，表明乙烯利處理促進采後竹筍木質化和PCD的進程，而1-MCP處理則可以以延緩這一進程。采後竹筍的底部可以明顯的觀察到TUNEL 檢測反應呈陽性, 顯示此時的纖維細胞核DNA 發生了片段化，能檢測到類 Caspase-3酶活性，並進一步通過Western blotting檢測技術，發現了一個分子量為35KD的類caspase-3蛋白。通過以上研究，探討了竹筍木質化過程中原生質體PCD 的生理生化和分子生物學證據，揭示了竹筍PCD 的啟動、發生、發展規律及其與木質化的關係，提出了乙烯在竹筍PCD 與木質化間的可能調控作用及模式。已經發表相關論文10篇，其中SCI收錄6篇， EI收錄2篇，授權國家發明專利1項，培養研究生3人。