摘要
酶促褐变严重制约鲜切果蔬行业的发展，而苹果作为鲜切水果重要的材料之一，褐变问题尤为严重。本文以富士苹果(Malus domestica Borkh.)芽变品种‘条红型(易褐变，T)’和‘片红型(不易褐变，P)’为试验材料，测定两种苹果在切割后0h和2h的褐变指数(Browning index，BI)、多酚氧化酶(Polyphenoloxidase，PPO)、苯丙氨酸解氨酶(Phenylalanine ammonialyase，PAL)、抗氧化相关酶系、抗坏血酸(Ascorbic acid，AsA)、丙二醛(Malondialdehyde，MDA)、活性氧(Reactive oxygen species，ROS)、总酚及10种多酚单体含量和多酚合成相关基因表达量，初步探究两种苹果褐变差异的原因。进一步使用甲基化抑制剂5-azaC处理T型鲜切苹果，褐变程度降低，同时对0h和2h鲜切苹果进行整体DNA甲基化(5mC％)水平、甲基化相关基因表达量测定及全基因组DNA甲基化测序，探讨DNA甲基化在苹果酶促褐变中的作用，建立DNA甲基化水平与褐变的关系。 主要研究结果如下: (1)鲜切苹果在贮藏2h后，BI显著升高，T型苹果褐变后的BI显著高于P型苹果，两种苹果褐变差异与PPO活性及总酚含量变化不相关，且T型和P型苹果之间的PAL活性、O2-含量无显著差异。与T型苹果相比，P型苹果有较高的过氧化物酶(Peroxidase，POD)、超氧化物歧化酶(Superoxide dismutase，SOD)活性和AsA含量等抗氧化指标。 (2)利用靶向代谢组学检测多酚单体含量发现，两种苹果中主要含有6种多酚单体，其中P型和T型苹果之间的儿茶素、表儿茶素、绿原酸和原花青素B2含量没有显著差异，金丝桃苷和根皮苷含量差异显著。利用qPCR技术测定多酚合成相关基因表达发现，与P型苹果相比，T型苹果在褐变期间大多数多酚合成相关基因显著上调。相关性分析发现，BI与金丝桃苷含量显著负相关，与MDA含量和7个多酚基因表达量显著正相关。 (3)UPLC-MS/MS检测苹果基因组整体DNA甲基化(5mC％)水平发现，T型苹果褐变后5mC含量显著高于P型苹果，进一步利用qPCR技术测定甲基化相关基因表达量发现，与P型苹果相比，易褐变的T型苹果中DNA甲基化转移酶基因具有更高的表达水平，去甲基化酶基因表达量较低。相关性分析发现，BI与5mC％、CMT3和CMT3c表达量相关，说明褐变与甲基化水平升高的因素呈很强的正相关。 (4)DNA甲基化测序分析发现，与P型苹果相比，T型苹果褐变后各类型C(CG、CHG和CHH)位点的甲基化水平(66.86％、57.84％和37.77％)均高于褐变前(58.05％、48.91％和29.89％)，苹果胞嘧啶甲基化主要发生在不对称CHH位点，褐变前P型和T型苹果mCHH位点占所有甲基化胞嘧啶的63.12％和60.98％。在代谢途径、次生代谢产物的生物合成和氨基酸代谢等通路上基因的超甲基化，可能会影响苹果褐变。 综上所述，本研究首次发现富士苹果褐变与PPO活性及总酚含量变化不相关，进一步证实了苹果褐变与DNA甲基化具有密切的正相关关系，甲基化水平越高，苹果褐变程度越高;同时绘制了苹果褐变前后的DNA甲基化图谱，从表观遗传学角度为我们提供了认识褐变的新视角，为酶促褐变机理研究和防控果蔬褐变提供理论依据。
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