香蕉果实β-半乳糖苷酶基因cDNA克隆及序列分析

利用已报道β-半乳糖苷酶基因(-βga lactos idase)的保守序列设计简并引物,进行RT-PCR,从香蕉果实中得到900 bp左右的一个片段,命名为M A-ga l,序列分析表明M A-ga l全长927 bp,编码309个氨基酸,具有所有β-半乳糖苷酶基因共有的活性催化部位GGP IILSQ IENEY(F);M A-ga l片段的氨基酸序列与芦笋、草莓、番茄、芒果及鳄梨等果实相应基因的相似性分别为85.8%、80.9%、80.5%、79.1%和76.3%.     

香蕉果实成熟软化时果皮和果肉中α-L-阿拉伯呋喃糖苷酶活性的变化

阿拉伯糖是果实软化过程中变化最明显的细胞壁糖残基之一,α-L-阿拉伯呋喃糖苷酶是导致细胞壁多糖中阿拉伯糖残基降解的主要糖苷酶。为阐明该酶在香蕉果实成熟软化中的作用,实验对香蕉贮藏过程中果皮和果肉中该酶活性以及果实硬度、呼吸强度和乙烯释放量的变化进行了研究。结果表明:α-L-阿拉伯呋喃糖苷酶在果实初期的变化很小,到果实硬度开始急剧下降时达到最大,增加量达10倍以上,且果肉中的酶活性大于果皮中;乙烯吸收剂处理延缓了香蕉果实呼吸和乙烯高峰的出现时间,降低了果实硬度、果皮和果肉中α-L-阿拉伯呋喃糖苷酶活性变化的速度和幅度。以上结果表明α-L-阿拉伯呋喃糖苷酶起诱导香蕉果实成熟的作用,在果实的软化中起着十分重要的作用,且其活性受乙烯的调节。     

香蕉果实成熟软化过程中β-D-木聚糖苷酶活性变化

β-D-木聚糖苷酶是细胞壁半纤维素中阿拉伯木聚糖和木聚糖残基降解的主要酶,对香蕉贮藏过程中果皮、果肉中β-D-木聚糖苷酶活性以及果实硬度、呼吸强度和乙烯释放量的变化进行测定分析。结果显示:β-D-木聚糖苷酶活性在果实贮藏初期的变化很小,到果实硬度开始急剧下降时迅速增加,其增加量在果皮和果肉中分别为12和22倍以上,且果肉中的酶活性大于果皮中;乙烯吸收剂处理延缓了香蕉果实呼吸和乙烯的高峰出现以及果实硬度、果肉和果皮中β-D-木聚糖苷酶活性变化的速度和幅度,但并不改变其活性的变化趋势。结果证明,β-D-木聚糖苷酶能诱导香蕉果实成熟,在果实软化中起着十分重要的作用,且其活性受乙烯的调节。     

香蕉果实软化相关β-半乳糖苷酶基因的克隆及其表达分析

β-半乳糖苷酶（β-galactosidase）通过分解细胞壁半纤维素切除半乳糖键而参与果实软化。为了阐明香蕉（Musasp．）果实成熟过程中的软化与细胞壁代谢酶β-半乳糖苷酶基因表达之间的关系,采用RT-PCR方法,从成熟香蕉果实果肉中分离了编码β-半乳糖苷酶基因的部分cDNA（MA-Gal）,序列分析表明,MA-Gal包含927bp,编码309个氨基酸,包含5个β-半乳糖苷酶结构域（典型真核生物中β-半乳糖苷酶包含7个结构域）,推导的MA-Gal蛋白质中有β-半乳糖苷酶蛋白的催化活性部位GGPIILSQIENEY（F）;系统进化树分析结果表明MA-Gal属于第一类β-半乳糖苷酶基因（该类主要在果实中表达）;β-半乳糖苷酶活性和硬度的变化表明其与香蕉果实硬度变化密切相关;Northern分析显示,跃变前期的果肉中,MA-Gal基因的表达量很低,后随着果实的软化表达量不断增加,并在呼吸跃变后达到最高。所有结果表明,MA-Gal参与香蕉果实成熟过程中的软化。     

香蕉果实后熟过程中果肉软化差异的研究

对香蕉果实贮藏过程中内、外果肉相关生理生化指标及细胞结构的变化进行系统的观察分析,结果显示:(1)在贮藏初期香蕉果实内果肉的硬度小于外果肉,在贮藏过程中的同一时期,均表现出内果肉硬度小于外果肉,且内果肉硬度较外果肉先降到零;(2)在贮藏初期内果肉中多聚乳糖醛酸酶(PG)和淀粉酶的活性均高于外果肉,随着贮藏时间的延长,酶活性在内、外果肉均表现出不断增加,且这两种酶活性在内果肉中早于外果肉达到最高值,但其在内果肉中的最高值均略低于外果肉的最高值;而淀粉含量却相反,在贮藏初期内果肉中淀粉含量低于外果肉,且在贮藏过程中的降解速率高于外果肉;(3)超微结构显示,香蕉果实内果肉中淀粉粒和细胞壁结构的降解均早于外果肉.研究表明,香蕉果实的软化首先由内果肉细胞降解开始,并呈放射状向外逐步延伸.     

香蕉果实成熟软化过程中细胞壁物质的变化

系统研究了香蕉果实软化过程中细胞壁物质―醇不溶性固形物(AIS)以及3种不同性质的果胶物质:水溶性果胶(WSP)、酸溶性果胶(HP)和碱溶性果胶(OHP)含量的变化。结果表明:随果实的成熟软化,AIS的含量不断降低,且在呼吸跃变时急剧降低;WSP的含量不断增加,HP和OHP的含量不断减少,且均表现出在早期变化量少,在果实硬度迅速降低时变化明显。该研究进一步证明细胞壁物质的变化是导致香蕉果实软化的主要原因。