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脯氨酸介导桃果实抗冷机制解析：生理与分子调控视角

一、引言

1.1研究背景与意义

桃（AmygdaluspersicaL.）作为一种广受欢迎的水果，在全球水果市场中占据着重要地位。其不仅口感鲜美、营养丰富，富含多种维生素、矿物质和膳食纤维，深受消费者喜爱，还因其种植范围广泛，在我国许多地区成为重要的经济作物，对地方农业经济发展和农民增收起着关键作用。随着全球贸易的发展和人们对水果品质要求的不断提高，桃果实的保鲜和贮藏技术愈发重要。

然而，桃果实属于呼吸跃变型果实，采后在常温下迅速出现呼吸高峰和乙烯释放高峰，这使得其生理代谢旺盛，果实软化和腐烂速度加快，严重限制了其货架期和市场流通范围。为了延长桃果实的保鲜期，低温贮藏成为目前应用最为广泛的保鲜手段。低温贮藏可以有效降低桃果实采后的呼吸速率和内源乙烯的生成，抑制果实的软化和腐败进程，从而显著延长其贮藏期。但桃果实由于系统发育是在较高温度下进行的，对低温具有较强的敏感性，在低温贮藏过程中极易发生冷害。冷害会导致桃果实出现一系列生理生化变化，进而引发果实品质劣变，如果肉褐变、质地硬化或絮败、风味丧失、产生异味等，这些变化严重降低了桃果实的食用价值和商品价值，给桃产业带来了巨大的经济损失。据相关研究报道，在我国每年因冷害造成的桃果实损失可达总产量的10%-20%，这一数据在一些对低温更为敏感的品种和贮藏条件不佳的情况下可能更高。

当前，虽然已经开发了多种减轻桃果实冷害的方法，如温度调节（热处理、低温预贮、间歇升温等）、气调贮藏、化学处理（如钙处理、水杨酸处理等），但这些方法在实际应用中都存在一定的局限性。例如，热处理虽然能够在一定程度上减轻冷害，但处理温度和时间难以精准控制，处理不当容易造成果实高温伤害，加速果实软化进程；气调贮藏对设备要求较高，成本昂贵，且气体成分的调控需要专业技术和设备，操作复杂，在一些小型果园和贮藏场所难以推广应用；化学处理则可能存在食品安全隐患，化学药剂的残留问题会影响消费者的健康，同时也可能对环境造成污染。因此，寻找一种安全、有效、经济的减轻桃果实冷害的方法，成为桃果实保鲜领域亟待解决的关键问题。

脯氨酸（proline）作为一种常见的非蛋白氨基酸，在植物应对逆境胁迫过程中发挥着重要作用。已有研究表明，脯氨酸具有多种生物学功能，在胁迫条件下能够保护细胞，维持细胞的正常生理功能。例如，脯氨酸可以作为渗透调节物质，调节细胞的渗透压，维持细胞内外的水分平衡，防止细胞因失水而受损；它还能够稳定生物大分子的结构和功能，保护细胞膜的完整性，减少逆境胁迫对细胞的损伤；此外，脯氨酸还具有抗氧化作用，能够清除细胞内过多的活性氧，减轻氧化应激对细胞的伤害。然而，目前关于脯氨酸对于减轻桃果实冷害的作用和机理还不清楚，这限制了脯氨酸在桃果实保鲜领域的应用。深入研究脯氨酸对减轻桃果实冷害的作用及其机理，不仅可以为桃果实保鲜技术的创新提供新的思路和理论依据，还有助于开发出更加安全、高效、经济的保鲜方法，从而有效提高桃果实的品质和保鲜期，减少冷害造成的经济损失，推动桃产业的可持续发展。因此，本研究具有重要的理论意义和实际应用价值。

1.2桃果实冷害概述

桃果实冷害是指桃果实在不适宜的低温（高于冰点温度）下贮藏时，发生的一系列生理代谢失调和细胞伤害现象，导致果实品质劣变，严重影响其食用价值和商品价值。不同品种的桃果实对冷害的敏感性存在差异，发生冷害的症状也不尽相同，但总体上主要表现为以下几个方面：

色泽劣变：果肉褐变是桃果实冷害最常见的色泽变化，表现为果肉组织颜色加深，从正常的白色或浅黄色变为褐色甚至黑色。这种褐变现象通常是由于低温导致果实内的酶促反应失衡，酚类物质在多酚氧化酶的作用下被氧化为醌类物质，进而聚合形成褐色物质。不同品种的桃果实，其决定褐变的主导因子可能不同，有些品种可能是由于酚类物质含量的变化，而有些品种则可能与多酚氧化酶的活性密切相关。

质地劣变：质地硬化、木质化或絮败是桃果实冷害的另一个重要症状。质地硬化和木质化的果实，口感变得粗糙、坚硬，失去了正常桃果实应有的柔软多汁的口感；而絮败的果实则质地发绵，组织松软，缺乏弹性。在产生絮败的果实中，果胶物质的代谢发生异常，不溶性果胶明显增加，这与果胶酯酶（PE）和多聚半乳糖醛酸酶（PG）的活性变化密切相关。这些酶活性的改变影响了果胶物质的分解和合成，导致果实细胞壁结构发生变化，从而引起质地劣变。

风味劣变：桃果实的固有风味变淡甚至丧失，有的品种还会产生异味或苦味，这是冷害对桃果实品质影响的重要体现。桃果实的风味主要由其所含的挥发性芳香物质决定，目前已从桃果实中分离到近百种芳香成分。当冷害发生时，果实中原有香气成分的含量和组成发生改变，导致香气变淡或丧失；同时，可能会产生一些新的异味物质，如醛类、醇类等，从而使