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园艺产品采后品质的调控机制
获奖名称:
科学技术奖
获奖区域:
广东省
获奖等级:
一等奖
主要完成人:
蒋跃明; 田世平; 张昭其; 段学武; 陆旺金; 屈红霞; 秦国政; 庞学群; 李月标; 李博强; 季作梁; 彭丽桃; 王勇; 郑小林; 苏新国; 徐勇; 林文彬
关键词:
调控调控机制产品园艺产品园艺品质采后品质机制采后
第一完成单位:
中国科学院华南植物园
获奖时间:
2008
项目名称:
果蔬保鲜加工中的生物学问题等40项课题
联系人:
李月标
联系电话:
020-37252960
电子邮件:
liyueb@scbg.ac.cn
邮编:
地址:
广东省广州市天河区兴科路723号
合作完成单位:
华南农业大学; 中国科学院植物研究所
单位电话:
020-37252670;37252712
传真:
网址:
推荐单位(专家):
中国科学院广州分院
摘要:
本项目是40个国家自然科学基金、广东省自然科学基金等项目的综合研究成果(具体名称附后)。园艺产品采后品质是影响和制约其贮运保鲜和流通的关键因素;因此,园艺产品采后基础理论研究是进一步提升园艺产品综合竞争力和提高园艺产业经济效益的重要途径。本项目于1990年开始,历时17年时间,经过17名科技人员同心协力,刻苦攻关,对园艺产品采后品质的调控获得了规律性的认识,研究成果取得了重要进展。 1.系统地研究了荔枝果实采后褐变机理,率先获得纯化的荔枝多酚氧化酶,并确定其酶学性质、活性反应中心(基团)和氨基酸组成;首次在植物中发现了花色素苷酶,并确定了在荔枝果皮褐变中作用,并深入阐明多酚氧化酶、底物和花色素苷以及不同介质、金属离子和贮藏环境条件等不同因素在荔枝褐变过程中的时间顺序性及其作用;确定荔枝果皮的褐变底物主要为表儿茶素和原花色素B2,明确了褐变底物与花色素苷之间的相互关系;首次建立了果实组织的ATP、ADP和AMP含量的快速HPLC测定技术,为进一步认识能量在果实衰老、褐变和品质劣变中的作用提供了技术上的保证,并提出荔枝果皮组织能量亏损可能是引发果实酶促褐变的重要因素;系统性提出了荔枝果实采后褐变机理。研究成果对生产上控制荔枝果皮褐变有效措施的提出或通过生物技术手段进行荔枝抗褐变品种的培育均具有重要指导意义。 2.乙烯作用机理:乙烯作用机理是园艺产品采后最为活跃的研究领域之一。近几年来,本项目抓住最新发现的乙烯受体抑制剂(1-甲基环丙烯,1-MCP),深入地探讨了香蕉、芒果、草莓和苹果等果实采后新的乙烯受体形成特点和规律以及对温度、气体组分、外源乙烯的响应和ABA在新的乙烯受体合成中的作用;同时从生理、生化和分子生物学角度阐明了不同跃变型果实新的乙烯受体形成的差异性及其特性;采用过量1-MCP处理破坏原有乙烯结合位点,建立测定新的乙烯结合位点合成速率技术。研究结果推动了对乙烯作用机理的进一步认识,促进了采后生理学的发展。 3.果实冷害发生的生理生化与分子机制:果实在冷害温度下乙烯结合能力逐渐下降;采用丙烯预处理可减缓果实冷害发生,而且果实抗冷性提高与乙烯诱导产生和扩展蛋白表达加强有关;首次从成熟的香蕉果实中克隆了两个苯丙氨酸解氨酶基因的部分cDNA,并阐明香蕉果实在低温贮藏过程中苯丙氨酸解氨酶活性的诱导是发生在转录和翻译水平上,与果实冷害减轻有关。本项目研究成果从乙烯结合位点、乙烯作用和扩展蛋白、苯丙氨酸解氨酶的基因表达等方面阐明了香蕉果实冷害发生的可能机制,首次从乙烯结合位点保护和可逆抑制来控制果实冷害发生奠定了基础,具有重要的理论意义和应用价值。 4.鲜切水果生物学特性:根据本学科发展方向和消费者对水果、蔬菜的需求趋势,对鲜切马蹄等在贮藏过程中生物学的特性进行了较深入的研究。确定了由多酚氧化酶、过氧化物酶催化酚类物质氧化、聚合而导致的组织表面褐变是限制鲜切水果的低温贮藏期和常温货架寿命的主要因素;而鲜切去皮马蹄在贮藏过程中抗氰呼吸途径加强,细胞色素途径下降,组织形成ATP能力下降;因此,初步提出鲜切去皮马蹄在贮藏过程中组织能量亏损、膜系统劣变可能是导致品质下降的重要学术思想。 5.园艺产品品质的变化规律:系统研究了荔枝、龙眼、芒果、桃、甜樱桃、柑桔、冬枣、李、西兰花、康乃馨、月季切花等园艺产品采后的生理代谢特点,揭示了在不同贮藏条件下园艺产品品质的变化规律和调控机制,园艺产品对贮藏环境(厌氧、低O_2、高O_2、高CO_2和低温)的生理应答和调控机制,首次报道了高O_2浓度处理可有效抑制龙眼果实褐变、草酸处理有效控制荔枝、芒果果实褐变机制和水杨酸处理有效减轻桃果实冷害机制,与抑制果实抗氧化类酶活性、果皮细胞膜结构、膜透性和膜脂类含量密切相关。另外,率先提出以电导率为指标检测草莓损伤和龙眼果肉自溶的技术方法,改进了传统大多采用外观方法缺乏数量评价的缺点,为大生产的检测仪器设备的研发提供了重要理论基础。 本项目以园艺产品采后品质为核心,揭示了园艺产品采后品质调控的生理代谢特征和规律性变化,对影响品质的关键性问题(如衰老、褐变、冷害等)进行了深入研究,获得了最新成果;在研究方法上也取得了突破。研究成果在国际核心期刊上发表SCI收录论文72篇,获得国际科学基金 (International Foundation for Science)研究突出成就奖(Jubilee Award),得到国内外同行专家的关注并被广泛引用(被SCI论文引用323篇次);在荔枝、龙眼等果实采后研究领域处于国际领先地位。 应用前景 由于园艺产品采后品质劣变是贮运保鲜的关键因素,本项目通过揭示园艺产品采后品质劣变的机制并提出相应的调控措施,为提升园艺产品采后贮运保鲜提供了重要途径。本项研究成果具有广阔的应用前景,例如:根据荔枝、龙眼、香蕉、芒果等果实和鲜切去皮马蹄的生理生化特性,提出应用短时厌氧胁迫处理可提高组织抗逆能力,明显延长果实货架寿命,抑制鲜切去皮马蹄组织表面褐变发生;采用草酸处理有效控制荔枝、芒果果实褐变和水杨酸处理有效减轻桃果实冷害机制;打蜡和塑料薄膜包装可以抑制柑桔果实呼吸,减少水分损失,有利于保持果实品质;根据香蕉、芒果两种果实对1-甲基环丙烯(1-MCP)响应的差异性,提出芒果以应用1-MCP长效释放技术。另外, 根据园艺产品采后衰老和病害的发生规律,开发出功能性果蔬保鲜剂,已在生产上逐步推广应用。总体来讲,可采取政府引导和政策规定、通过论文发表和学术交流与相关技术研发加以应用和推广。
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