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叶绿素(Chlorophyll)作为自然界中含量最丰富的色素,参与了植物的光合作用。目前叶绿素的生物合成和降解途径的研究较为深入。已有的研究发现,叶绿素降解是果实成熟和叶片衰老的标志,叶绿素的降解往往被认为是一个被动过程,而本课题组在研究采后香蕉青皮熟时发现,叶绿素降解启动要早于果实硬度下降和淀粉转化等其他后熟生理过程。那么,在采后果实后熟过程中,叶绿素降解的早期启动具有什么生物学意义呢?本文以绿熟期的番茄(Solanum lycopersicum,Cv.Ailsa Craig)和香蕉果实(Musa acuminata,AAA group,Cv.Carvendish)作为研究对象,利用离体培养体系研究叶绿素降解产物对呼吸跃变型果实后熟的影响。主要研究结果如下:1、叶绿素降解产物的制备和检测获得高纯度叶绿素,利用皂化反应的原理,制备了皂化叶绿素(Saponified Chlorophyll,Saponified-Chl)。同时,采用以色列ARO Volcani中心果树科学系Yoram Eyal博士赠送的p ET-55-CLH载体,原核表达出高活力的柑橘叶绿素酶。利用高活力的叶绿素酶降解叶绿素获得脱植基叶绿素(Chlorophyllide,Chlide),并利用HPLC的方法检测了两种叶绿素降解产物的纯度。2、叶绿素降解产物对离体培养番茄果皮的影响采用绿熟期的番茄果实进行离体培养。结果发现:对照组和乙烯处理组中的番茄果皮在培养第6天时为黄绿色,而脱植基或皂化叶绿素处理组中的番茄果皮呈现红色。在离体培养过程中,所有处理组中的叶绿素荧光Fv/Fm和叶绿素含量呈下降趋势,而番茄红素含量则呈上升趋势。与对照和乙烯处理相比,脱植基和皂化叶绿素均促进番茄果皮中的叶绿素荧光Fv/Fm和叶绿素含量快速降低,并诱导番茄红素在果皮中大量积累。与对照相比,叶绿素降解产物诱导叶绿素降解途径的关键基因Sl PAO、Sl PPH和Sl SGR1和番茄红素合成的关键基因Sl PSY1、Sl GGPS2、Sl PDS和Sl ZDS表达大幅上调。与对照相比,叶绿素降解产物明显诱导了乙烯合成相关基因Sl ACS2、Sl ACS4和Sl ACO1的表达量上调;叶绿素降解产物处理组中转录因子Sl ETR4在离体培养的第3天大量表达,而Sl ERF1A、Sl ERF2b和Sl RIN则在离体培养的第6天表达量上升。皂化叶绿素的作用效果在培养过程的各种指标均略强于脱植基叶绿素的处理效果。以上结果表明,叶绿素降解产物能够促进番茄果皮的叶绿素降解和番茄红素合成,促进乙烯合成与信号转导。3、叶绿素降解产物对离体培养香蕉果皮的影响采用绿熟期的香蕉果实进行离体培养。发现,对照组的香蕉果皮颜色在培养第6天仍为黄绿色,而叶绿素降解产物诱导香蕉果皮由绿色转变为黄色。所有处理组的叶绿素荧光Fv/Fm、叶绿素和淀粉含量均呈下降趋势。其中乙烯处理组中Fv/Fm、叶绿素和淀粉含量下降最为迅速,其次是叶绿素降解产物处理组,对照下降趋势最慢。叶绿素降解产物处理与乙烯处理相似,但其作用效果仅次于乙烯处理组。叶绿素降解产物和乙烯处理均促进果胶甲脂酶Ma PE和乙烯合成相关基因Ma ACS和Ma ACO的上调,促使核酮糖-1,5-二磷酸羧化酶小亚基Ma SSU快速下调。乙烯和叶绿素降解产物处理还可以诱导转录因子Ma RIN在果皮培养的第三天启动早期应答,Ma ERF2和Ma ERF5则在培养后期表达水平不断上升。叶绿素降解产物和乙烯处理均能促进香蕉果皮叶绿素含量下降,乙烯促进了叶绿素降解的关键基因Ma PAO、Ma PPH、Ma CLH、Ma NYC的表达,而叶绿素降解产物没有促进叶绿素降解关键基因的表达,甚至还有抑制其表达的作用。通过POD酶活动力学和活性胶检测发现:与对照相比,叶绿素降解产物处理组的香蕉果皮在第三天POD酶活力较高。以上结果表明,叶绿素降解产物能够促进香蕉果皮的后熟衰老,诱导乙烯的生物合成与信号转导,可能促进香蕉果皮通过氧化漂白途径降解叶绿素。综合以上结果发现:叶绿素降解产物能够促进呼吸跃变型番茄和香蕉果实的后熟衰老,并诱导乙烯的合成和信号转导。