水果作为健康饮食的重要组成部分,富含维生素、矿物质、膳食纤维和抗氧化物质,对人体健康具有不可替代的作用。然而,水果采后生理活动旺盛,容易因呼吸作用、水分流失、微生物侵染等原因导致品质劣变。因此,寻找安全可食用的生物制剂以提高果实品质并延长货架期至关重要。
近日,四川大学刘明春教授课题组在国际知名植物学期刊Plant journal上发表了题为Nanoselenium application improves postharvest fruit quality and disease resistance in tomato的研究论文。
研究发现20 mg/L纳米硒(nano-Se20)能显著提升番茄果实品质:γ-氨基丁酸的含量显著增加,增强硬度、减少失水、延长货架期,并增强了番茄果实对灰葡萄孢菌(Botrytis cinerea)感染的抵抗力。转录组分析表明,纳米硒通过协同调控乙烯合成、类胡萝卜素/类黄酮代谢、可溶性糖积累等通路改善营养风味,同时激活蜡质/角质合成基因增强物理屏障。作者发现纳米硒处理后的番茄果实中品质维持和植物激素相关通路调控相关的基因表达协同上调。值得注意的是,纳米硒处理诱导的成熟相关基因表达模式类似于乙烯诱导的表达模式。进一步实验证明,在茉莉酸(JA)介导抗病通路中,SlMYC2 基因敲除增加了番茄对灰葡萄孢菌的易感性,但纳米硒的施用却以一种不依赖于 SlMYC2 相关茉莉酸 (JA) 信号通路的方式恢复了番茄的抗性,并上调乙烯和水杨酸通路部分基因的表达。
图1. 纳米硒处理提升番茄果实品质和抗灰霉病能力。(A)对照组与纳米硒处理组番茄果实的γ氨基丁酸的含量。(B)对照组与纳米硒处理组番茄果实的采后失水率。(C)对照组与纳米硒处理组番茄果实的角质层染色。(D)对照组与纳米硒处理组番茄果实的角质层厚度。(E)对照组与纳米硒处理组番茄果实接种灰葡萄孢菌(Botrytis cinerea)3天后抗性对比。(F)对照组与纳米硒处理组番茄果实接种灰葡萄孢菌(Botrytis cinerea)腐烂直径。
总之,纳米硒可通过多通路协同作用显著提升番茄采后品质和抗病性,并部分独立于SlMYC2介导的茉莉酸通路激活乙烯和水杨酸防御网络。因此,纳米硒作为一种生物制剂,可有效减少番茄采后损失,同时保持其营养和感官品质,具有广阔的应用前景。
四川大学生命科学学院刘明春教授团队青年教师武孟波为该论文的通讯作者,何小清博士(现为四川大学博士后)为该论文第一作者。在读博士研究生英世宇、许艺为该论文的共同第一作者,课题组成员吴易、高卓参与了本研究。该研究得到了国家自然科学基金、四川省自然科学基金等课题和项目的资助。
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