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外源NO与乙烯协同调控对番茄采后品质及乙烯合成基因表达的影响探究

一、引言

1.1研究背景与意义

番茄（Solanumlycopersicum）作为全球范围内广泛种植和消费的果蔬，在现代果蔬产业中占据着举足轻重的地位。中国作为番茄的生产和消费大国，番茄的种植面积和产量逐年递增。据相关统计数据显示，2022年中国番茄种植面积达到116.92万公顷，产量高达6970.77万吨，占全球总产量的约38.29%。番茄不仅可鲜食，还广泛应用于番茄酱、番茄汁、番茄罐头等加工产品的制作，在食品工业中扮演着关键角色。

然而，番茄采后由于其生理特性和环境因素的影响，极易出现品质下降的问题。采后的番茄果实会继续进行呼吸作用和乙烯合成，导致果实迅速成熟、软化、腐烂，极大地缩短了其货架期和贮藏寿命。据不完全统计，我国每年因采后品质劣变而损失的番茄数量可观，造成了巨大的经济损失，这不仅影响了番茄产业的经济效益，也限制了其在市场上的流通和供应。

乙烯作为一种重要的植物激素，在番茄的生长发育、果实成熟和衰老过程中发挥着核心调控作用。乙烯能够促进番茄果实的呼吸跃变，加速果实的成熟进程，包括果实色泽的转变、硬度的下降、风味物质的合成与积累等。乙烯还参与调控番茄植株的形态建成、开花结果以及对逆境胁迫的响应等生理过程。研究乙烯在番茄采后成熟过程中的作用机制，对于调控番茄采后品质具有重要的理论和实践意义。

一氧化氮（NO）作为一种新型的信号分子，近年来在植物生理领域的研究中备受关注。越来越多的研究表明，NO参与植物的多种生理过程，如种子萌发、根系生长、光合作用、抗逆性等。在果实采后保鲜方面，NO能够通过调节果实的呼吸作用、抗氧化系统、细胞壁代谢等生理过程，有效地延缓果实的成熟衰老，保持果实的品质和风味。NO在番茄采后保鲜中的应用研究尚处于起步阶段，其作用机制仍有待深入探究。

因此，深入研究外源NO和乙烯处理对番茄采后品质及乙烯合成相关基因表达的影响，不仅有助于揭示番茄采后成熟衰老的分子机制，为番茄采后保鲜技术的研发提供理论依据；还能为番茄产业的可持续发展提供技术支持，减少采后损失，提高经济效益，具有重要的科学意义和实际应用价值。

1.2国内外研究现状

1.2.1乙烯对番茄采后品质及乙烯合成基因的影响

乙烯对番茄果实成熟和品质的影响研究由来已久。早在20世纪60年代，科学家就发现乙烯能够加速番茄果实的成熟进程。随着研究的深入，人们逐渐明确了乙烯在番茄果实色泽、硬度、风味等品质指标变化中的关键作用。在果实色泽方面，乙烯能够诱导番茄果实中叶绿素的降解和类胡萝卜素的合成，使果实由绿色逐渐转变为红色。在果实硬度方面，乙烯通过促进细胞壁降解酶的活性，加速细胞壁的分解，导致果实硬度下降。在风味物质合成方面，乙烯参与调控番茄果实中挥发性物质的合成，影响果实的香气和口感。

乙烯的生物合成途径已较为清晰，其中1-氨基环丙烷-1-羧酸（ACC）合成酶（ACS）和ACC氧化酶（ACO）是乙烯合成的两个关键限速酶，编码这两种酶的基因也成为研究的重点。ACS基因家族在番茄中存在多个成员，如LeACS1、LeACS2、LeACS4等，它们在番茄的不同组织和发育阶段具有不同的表达模式。LeACS2和LeACS4在果实成熟过程中表达量显著增加，是调控果实乙烯合成的关键基因。ACO基因家族同样存在多个成员，如LeACO1、LeACO3等，其中LeACO1在乙烯诱导的果实成熟过程中发挥着重要作用。研究表明，乙烯能够通过正反馈调节机制，诱导ACS和ACO基因的表达，从而促进乙烯的大量合成，加速果实成熟。

近年来，随着分子生物学技术的不断发展，对乙烯信号转导途径的研究也取得了重要进展。乙烯信号通过乙烯受体（ETR1、ETR2、ERS1、ERS2、EIN4等）感知，然后通过下游的一系列信号转导元件（如CTR1、EIN2、EIN3/EILs等）传递，最终激活乙烯响应基因的表达，调控番茄果实的成熟和品质。

1.2.2NO对番茄采后品质及乙烯合成基因的影响

NO在番茄采后保鲜中的作用逐渐受到重视。研究发现，适当浓度的NO处理能够有效地延缓番茄果实的成熟衰老，保持果实的品质。丹阳等用20μL/L的NO气体熏蒸处理番茄果实1-2h，显著抑制了果实的采后质量损失和果肉硬度下降，调控了果实呼吸变化，控制了果实可溶性固形物的变化，延缓了番茄果实的采后成熟及衰老过程。张少颖等研究表明，0.5mol/LNO熏蒸番茄果实3h，可以降低番茄果实衰老过程中H2O2和O2-的产生，提高抗氧化酶活性，延缓果实衰老。

关于NO对番茄乙烯合成基因表达的影响，目前的研究结果尚存在一定的争议。一些研究认为