摘要
作为中国新疆主要的特色水果之一，哈密瓜（Cucumismelovar.saccharinus）具有甘甜的味道与丰富的营养，当地通常采用冷藏的方式来保持采后哈密瓜果实的品质。然而长期的低温贮藏会造成哈密瓜冷害的发生，导致其表皮的凹陷、褐变及软化，影响哈密瓜的商业价值。因此研究采后哈密瓜的耐冷机制可以为推动当地哈密瓜产业的发提供理论基础。研究内容如下： （1）本研究以耐冷型“伽师瓜-310”（JS）与不耐冷型“金黄后-308”（GE）为试验材料，在0.5℃（±0.5℃）、相对湿度为70-80%的冷库中分别贮藏0、12、24天，从理化指标、蛋白质组学角度探究哈密瓜的耐冷机制。试验结果表明，低温贮藏第12天时，GE受到的氧化损伤更严重。蛋白组分析表明，JS中鉴定出5291个蛋白质；GE中鉴定出5450个蛋白质。其中在JS中共鉴定到722（12天：391；24天：331）个DEPs，在GE中鉴定到807（12天：360；24天：447）个DEPs。这些DEPs主要被划分为5大类：碳水化合物及能量代谢相关蛋白质、响应胁迫反应相关蛋白质、结构蛋白质、氨基酸代谢相关蛋白质、信号转导相关蛋白质。对8个关键蛋白进行荧光定量RT-PCR验证，结果表明蛋白表达水平与基因表达水平基本一致。 （2）谷胱甘肽-S-转移酶（GST）是一种具有多种生物学作用的酶，可以将有毒物质隔离在液泡或转移到质外体，从而降低细胞受到损害的程度。本研究总共鉴定到39个哈密瓜GST基因，根据其在染色体的位置对其进行命名。系统进化树结果表明哈密瓜GST（CmGST）可分为七个亚家族，其中Tau（GSTU）亚族成员最多。同一个亚家族的成员拥有相似的基因结构与功能基序。在物种分化过程中，哈密瓜与西葫芦亲缘性较高。此外，CmDHAR亚族成员在哈密瓜GST蛋白相互作用中具有重要作用。哈密瓜70%的CmGST基因包含与响应非生物胁迫相关的顺势作用元件。对这28（70%）个CmGST基因进行功能富集分析，发现它们主要富集在“glutathionemetabolism”代谢通路。在冷胁迫下，参与“glutathionemetabolism”代谢通路的GST、GR酶活、GSH、γ-谷氨酰半胱氨酸与L-谷氨酸的含量在JS中均高于GE。在“glutathionemetabolism”代谢通路清除ROS的过程中，快速的GST转运能力可以降低渗透压对哈密瓜细胞带来的损伤。 （3）作为植物特有的一类谷胱甘肽-S-转移酶，DHAR可以催化脱氢抗坏血酸（DHA）还原为抗坏血酸（AsA），从而保护植物组织免受活性氧的损害。本研究鉴定得到2个哈密瓜DHAR基因，分别命名为CmDHAR1与CmDHAR2。多序列比对分析发现CmDHAR基因包含GST-N端功能结构域。共线性分析表明哈密瓜与西葫芦、笋瓜和南瓜在物种进化过程中更为接近。蛋白质3D结构表明CmDHAR2主要包含α-螺旋、无规则卷曲、延伸链和β-转角等。冷胁迫下，JS中的AsA含量、DHAR酶活力及CmDHAR基因的表达量明显高于GE。GSEA富集结果表明CmDHAR基因通过参 与“structuralmoleculeactivity”、“macromolecularcomplex”、“membraneenclosedlumen”以及“antioxidantactivity”等生物过程来响应冷胁迫。
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