基于转录组测序的二氧化氯处理延缓西兰花黄化机理研究

西兰花(Brassica oleracea var.italica)为十字花科芸薹属甘蓝变种,20世纪初从意大利引入在我国栽培历史悠久。它营养成分丰富,具有“蔬菜皇冠”的美称。然而西兰花往往是在它的萼片开口之前收获的,而此时的西兰花还不成熟。在西兰花的生长过程中,过早采收西兰花可能会加速其衰老,从而导致小花变黄,严重影响了西兰花的视觉质量和商品价值。二氧化氯是一种黄绿色带有刺激性气味的气体,其氧化能力是氯气的2.5倍。由于其杀菌能力强并且不会产生大量有毒副产品,常用于公共水处理设施和造纸厂的消毒杀菌。然而关于二氧化氯处理对采后西兰花的黄化的影响研究还比较少。基于此本文采用对照(蒸馏水)及50 mg/L、100 mg/L、150 mg/L二氧化氯对西兰花浸泡处理,在10℃下贮藏,初步探究二氧化氯处理对西兰花表观和营养品质的影响。随后再通过对0 d西兰花鲜样,贮藏3 d对照处理西兰花和贮藏3 d 100mg/L二氧化氯处理西兰花进行转录组测序分析筛选出二氧化氯延缓西兰花黄化的关键通路和差异基因,为二氧化氯延缓西兰花黄化提供依据。最后探究二氧化氯处理对西兰花叶绿素降解的影响,深入研究二氧化氯处理延缓西兰花黄化的机理。主要结果如下:(1)二氧化氯处理可以有效抑制失重率、L~*值、a~*值、b~*值和电导率的上升,防止丙二醛的积累,同时有效维持其可溶性固形物、Vc、总酚、类黄酮和叶绿素含量,提高过氧化物酶和过氧化氢酶活性,更好地保持西兰花的采后品质和营养价值,研究结果表明100 mg/L二氧化氯处理保持西兰花品质、延缓西兰genetic ancestry花黄化效果最佳。(2)转录组测序获得了69.09 Gb高质量数据集,在贮藏3 d的对照西兰花和贮藏3 d的二氧化氯处理西兰花的差异基因表达分析统计结果中,产生了5710个差异表达的基因,其中有2692个基因表达上调,3018个基因表达下调。对其进行GO富集分析,表明差异基因主要参与的途径是细胞部分、结合和细胞过程等。此外对差异基因进行KEGG富集分析selleck合成结果表明,在第三组(CK-3 vs Cl O_2-3)中鉴定出差异基因显著富集在核糖体、光合作用-触角蛋白、光合作用、MAPK信号通路-植物和真核生物中的核糖体生物发生通路上。接着对色素相关的叶绿素代谢、类胡萝卜素生物合成通路和富集大量差异基因的植物激素信号转导通路进行差异基因的筛选和挖掘。在叶Tezacaftor核磁绿素代谢过程中,二氧化氯处理下调了编码叶绿素b还原酶、叶绿素酶、脱镁螯合酶、脱镁叶绿酸a加氧酶、红色叶绿素代谢产物还原酶基因的表达。在类胡萝卜素生物合成过程中,二氧化氯处理下调了编码15-顺式八氢番茄红素合酶、β-胡萝卜素羟化酶、番茄红素ε-环化酶和玉米黄质环氧酶的基因。在植物激素信号转导过程中,二氧化氯处理上调AUX1、ARF、B-ARR、CTR1、EIN3、EBF1/2、ERF1/2、BSK、NPR1蛋白调控的基因表达,下调TIR1、AHP、PP2C、Sn RK2、BAK1、BIN2、TGA蛋白调控的基因表达。由此,初步证明二氧化氯处理通过调控西兰花叶绿素代谢、类胡萝卜素生物合成和植物激素信号转导通路上差异表达基因,进而延缓西兰花的黄化。(3)二氧化氯处理维持了西兰花的表观质量,降低了贮藏期间的黄化指数、L~*值、a~*值和b~*值,并保持较高的总叶绿素、叶绿素a和叶绿素b含量;这说明二氧化氯处理可以通过延缓西兰花中叶绿素降解来延缓黄化。其次,在贮藏期间,二氧化氯处理抑制了采后西兰花中的叶绿素酶、脱镁螯合酶、脱镁叶绿素酶、脱镁叶绿酸a加氧酶和红色叶绿素分解还原酶活性,因此,通过进一步研究验证,二氧化氯处理可以通过抑制西兰花的叶绿素降解相关酶活性来延缓西兰花黄化。