鲜切苹果褐变过程中表层与内部组织对机械损伤的差异性响应机制研究

本文深入探究鲜切苹果褐变过程中表层与内部组织对机械损伤的应激差异，揭示褐变关键调控机制。研究发现表层组织多酚氧化酶（PPO）、过氧化物酶（POD）活性显著高于内部组织，茉莉酸（JA）信号通路、酚类代谢和膜脂降解相关基因差异表达，抗氧化防御系统功能失调导致表层组织褐变加剧。该研究为鲜切水果保鲜技术开发提供新思路。

　　

Highlight

鲜切苹果在切割后迅速发生色泽变化，表层组织随时间推移逐渐呈现浅褐色（图1A、1B）。褐变仅发生在表层组织，即使切割36小时后内部组织仍保持洁净的淡黄色。该观察结果与褐变指数（BI）值变化一致——表层组织的BI值在切割后36小时内显著上升，而内部组织在此期间未出现明显变化。

生理学分析

酚类物质作为褐变底物，其氧化过程受多酚氧化酶（PPO）和过氧化物酶（POD）共同调控。研究发现表层组织的PPO和POD活性均显著高于内部组织（P<0.05），苯丙氨酸解氨酶（PAL）和脂氧合酶（LOX）活性也呈现相同趋势。丙二醛（MDA）含量检测表明，表层组织的膜脂过氧化程度更为严重。

讨论

鲜切苹果的机械损伤褐变严重影响产品色泽品质和消费者接受度。同时，切割伤害被苹果组织视为非生物胁迫，会触发包含初级和次级代谢变化的防御反应。因此，鲜切苹果早期褐变可能仍属于防御策略的一部分（Chen等，2023a）。这方面，茄子的果肉褐变也被证明可能作为机械损伤的防御机制（Docimo等，2016）。

结论

综上所述，鲜切苹果褐变过程中表层与内部组织对切割胁迫呈现不同的响应模式。转录组结合WGCNA分析显示，与褐变发展呈正相关的差异表达基因（DEGs）显著富集于α-亚麻酸代谢途径和苯丙烷生物合成途径。推测茉莉酸（JA）在鲜切苹果伤害信号传递中发挥作用，而表层组织JA含量显著低于内部组织可能是导致其抗氧化能力减弱、酚类氧化和膜脂过氧化加剧的关键因素。