黄瓜（Cucumis sativus L.）延长保鲜期相关重要基因的潜在生理机制及表达分析

《Acta Physiologiae Plantarum》：Underlying physiological mechanism and expression analysis of important genes associated with extended shelf-life in Cucumber (Cucumis sativus L.)

　　

摘要

黄瓜是全球范围内最重要的蔬菜作物之一。其果实极易腐烂，在常温条件下储存后2至3天就无法食用。本研究的主要目的是探讨延长保质期的生理化学机制及相关分子机制。研究人员对7种具有不同保质期特性的基因型进行了研究，分析了其在不同生长阶段的生理化学特性以及关键基因的表达情况。天然变种DC-48的保质期较长，在室温下可储存10至15天；而保质期较短的基因型DC-83在室温下储存2至3天后就无法食用。研究还测定了光合作用强度、果实重量损失率、果实硬度、果实pH值变化以及叶片和果实中的叶绿素含量。此外，还在果实生长的5个不同阶段，分析了与细胞壁修饰、乙烯合成和细胞分裂素合成相关的基因表达情况。保质期较长的基因型的光合作用速率更高，这表明光合作用有助于维持细胞壁的完整性。不过，果实保持绿色的能力与光合作用速率并无关联。保质期较长的果实表现出较低的重量损失率、更高的硬度以及较小的pH值变化。而保质期较短的基因型在果实发育过程中，除Xyloglucan endonuclease外，其他细胞壁降解基因的表达水平显著升高。此外，保质期较短的基因型中，IPT、cytokinin oxidase 1和cytokinin dehydrogenase等细胞分裂素合成基因的表达更为活跃，这说明这一独特特性与保持果实绿色的功能之间不存在关联。保质期较短的基因型中，乙烯合成基因的表达水平也更高。光合作用速率、叶绿素含量以及细胞分裂素相关基因的表达情况表明，果实收获后的这种保持绿色的新特性主要具有观赏价值。细胞壁修饰基因的差异性表达以及较低的叶绿素催化活性，是黄瓜能够延长保质期的主要因素。本研究为理解黄瓜基因型中与延长保质期相关的生理化学特性及关键基因的作用奠定了坚实基础。