aBIOTECH∣北京市农林科学院联合德国科学家揭示NO对苦瓜采后成熟衰老调控新机制

苦瓜（Momordica charantia L.）是一种葫芦科呼吸跃变型果实，苦瓜中所含的苦瓜皂甙，在抗氧化、抗菌、抗肿瘤、抗炎等领域都有着十分明显的效果。然而，苦瓜果实对温度非常敏感，在室温下存放3－4天就会出现果皮变黄、软化和腐烂现象，从而影响其商品性。一氧化氮（NO）作为一种具有多种功能的信号分子，可有效维持果蔬采后品质，在延缓果蔬成熟衰老方面发挥着重要作用。然而，NO对苦瓜果实采后成熟衰老的调控功能和分子机制还不清晰。

近日，北京市农林科学院农产品加工与食品营养研究所农产品采后生理与调控技术团队联合德国马克斯普朗克分子植物生理学研究所Alisdair R. Fernie教授团队在 aBIOTECH上发表了题为“Revealing the specific regulations of nitrogen oxide on the postharvest ripening and senescence of bitter melon fruit”的研究论文。

作者首先对对照组和NO处理组的苦瓜进行了感官评定和硬度测定，结果表明，随着贮藏时间延长，苦瓜果实的感官评分和硬度均呈下降趋势，但NO处理组显著高于对照组，证明NO处理可有效延缓苦瓜果实采后的成熟衰老（图1）。

图1 NO处理对苦瓜果实采后贮藏品质的影响

研究发现，与对照组第8天的果实相比，NO处理后第8天共鉴定出544个差异基因（DEGs）和144个差异代谢物（DAMs），NO处理上调了苯丙烷生物合成通路中相关基因的表达，包括苯丙氨酸解氨酶（PAL）、4-香豆酸辅酶A连接酶（4-coumarate:CoA ligase, 4CL）、过氧化物酶（peroxidase, POD）、肉桂醇脱氢酶（cinnamyl alcohol dehydrogenase, CAD）和肉桂酰辅酶A还原酶（cinnamyl coenzyme A reductase, CCR），从而促进了香豆醇、芥子醛、肉桂酸和对香豆酸的积累，诱导了木质素的生物合成，有效增强了苦瓜果实的抗病性，延长了货架期（图2）。

图2 CK-8d vs. SNP-8d对照组中，苯丙烷生物合成途径和类黄酮生物合成途径中DEGs与DAMs的联合分析

在该研究中，作者深入解析了NO处理对苦瓜果实采后成熟衰老的调控机制。转录组分析结果表明，NO处理影响了苦瓜果实质地、植物激素信号转导、抗病性、风味与香气相关基因的表达，如CSLE、β-Gal、PME、HK、LOX、LPK、EDS等，并据此构建了NO处理对苦瓜果实采后成熟衰老的基因调控网络模型（图3）。

图3 NO处理延缓苦瓜果实采后成熟衰老的调控网络模型

该研究得到了国家重点研发计划、北京市农林科学院瓜类协同创新中心等项目的资助。硕士研究生王红伟、李玲副教授（天津农学院）和博士生马丽丽为本文共同第一作者。北京市农林科学院农产品加工与食品营养研究所郑鄢燕副研究员、王清研究员和左进华研究员为共同通讯作者。德国马克斯普朗克分子植物生理学研究所Alisdair R. Fernie教授以及博士生付安珍、白春美等参与了本项研究。引用本文：Wang, H., Li, L., Ma, L. et al. Revealing the specific regulations of nitric oxide on the postharvest ripening and senescence of bitter melon fruit. aBIOTECH (2024). https://doi.org/10.1007/s42994-023-00110-y

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