茶树精油及其主要组分松油烯-4-醇对采后草莓品质和抗病性的影响研究

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草莓(Fragaria×ananassa)果实极容易在采后受到机械损伤和病原菌侵染,导致果实腐烂,这一直是草莓贮藏与运输中急需解决的难题。植物精油等天然物质用于果蔬贮藏保鲜一直是人们的兴趣和关注点,前期的研究表明茶树精油(tea tree oil,TTO)在体内、体外实验均显示出较好的抑菌作用,能够减少草莓果实采后病害的发生,但是TTO及其主要组分是否能够诱导草莓果实产生抗病性从而影响贮藏期尚不明确。松油烯-4-醇是TTO最主要的特征组分,本文以“红颜”草莓果实为研究对象,利用TTO、松油烯-4-醇以及TTO其他组分进行采后熏蒸处理,探究上述处理对草莓果实采后品质、抗氧化能力、抗病性的影响,并进一步探究松油烯-4-醇提高草莓抗病性的作用机理,为草莓果实采后贮藏保鲜提供理论依据和技术方法。具体研究结果如下:1.采用0.9 g/L的TTO、松油烯-4-醇以及TTO其他组分(γ-松油烯、α-松油烯和1,8-桉叶素)对草莓果实进行3 h的熏蒸处理,置于20℃模拟货架贮藏。结果发现,松油烯-4-醇处理组果实自然病害最轻、失重率升高最缓慢,并且保持了较高的果实硬度和花青素含量。松油烯-4-醇能够提高超氧化物歧化酶、过氧化氢酶、抗坏血酸过氧化物酶和谷胱甘肽还原酶的活性以及对应的基因表达量,从而减少过氧化氢的积累,增强果实的抗氧化能力。由于松油烯-4-醇处理的效果优于TTO,因此,松油烯-4-醇是TTO能延缓草莓采后衰老、保持果实品质、提高果实抗氧化能力的主要原因。2.用0.9 g/L的松油烯-4-醇及TTO其他组分(γ-松油烯、α-松油烯和1,8-桉叶素)对草莓果实进行3h熏蒸处理,然后人工接种灰葡萄孢霉(即先处理后接种),置于20℃观察病害发生情况。结果表明,松油烯-4-醇处理显著提高了草莓果实的抗病性,是TTO几种主要组分中防控接种病害发生和发展的最有效组分。松油烯-4-醇处理的健康草莓果实在2h内提高病程相关蛋白(几丁质酶和β-1,3-葡聚糖酶)的活性和基因表达量,苯丙烷代谢途径关键酶(苯丙氨酸解氨酶、肉桂酸-4-羟化酶和4-香豆酸酯-CoA连接酶)的活性以及FaPAL(苯丙氨酸解氨酶)的表达量,并在12h内诱导过氧化物酶和多酚氧化酶(PPO)活性及FaPPO表达量显著提高,从而增加了总酚、木质素等苯丙烷代谢物的积累。可见,松油烯-4-醇能够在24h内通过快速诱导抗病相关酶的活性和表达来提高草莓果实抗病性,并且效果明显优于TTO处理。3.对松油烯-4-醇和TTO处理后12h的草莓果实进行代谢组学分析发现,与对照组相比,在松油烯-4-醇和TTO处理组分别发现了31种和34种差异代谢物。这些差异代谢物主要集中于苯丙烷、黄酮和黄酮醇的生物合成途径中,导致香豆素、松柏树醛、肉桂醛、柚皮素、花旗松素、槲皮素和槲皮苷等酚酸和黄酮类代谢产物的积累。结合苯丙烷类代谢途径相关酶活性和基因的变化,综合说明了TTO主要是通过主要特征组分松油烯-4-醇来促进苯丙烷代谢途径从而诱导提高草莓果实的抗病性。
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