褪黑素功能化海藻酸钠采前处理增强草莓果实次生代谢的机制研究

为解决传统农业化学品对环境和健康的潜在危害，研究人员开展褪黑素(Mel)与海藻酸钠(NaA)复合处理对草莓品质调控的研究。通过HPLC-DAD-ESI-MS/MS等技术发现Mel-NaA处理显著提升鞣花单宁(ellagitannins)和黄酮含量，且不影响挥发性有机物(VOCs)谱。该研究为开发基于生物聚合物的智能递送系统提供了新思路。

　　

草莓作为全球重要的浆果作物，其品质提升一直是农业研究的重点。然而传统农用化学品的使用引发环境和健康担忧，亟需开发绿色替代方案。褪黑素(Mel)和藻酸盐等植物生长调节剂展现出潜力，但其在采前应用中的协同效应及作用机制尚不明确。

为探究这一问题，来自塞浦路斯尼科西亚农业研究所的研究团队以早熟草莓品种'Felicity Q3'为材料，设计五种处理方案：水对照、海藻酸钠(NaA)、褪黑素(Mel)、Mel-NaA复合物及腐胺(Put)。研究通过三次发育阶段(大绿期LG、小白期SW、大白期LW)的喷雾处理，结合多组学分析系统评估处理效果。相关成果发表在《Current Plant Biology》。

研究采用HPLC-DAD-ESI-MS/MS分析多酚组分，GC-MS检测挥发性有机物(VOCs)，ELISA测定内源褪黑素含量，并通过qPCR分析过敏原基因和褪黑素合成通路关键基因表达。田间试验在标准化栽培条件下进行，采集45个果实/处理进行生物学重复。

3.1 品质属性影响

色度分析显示NaA处理使果实亮度(L值)提高12%，Mel-NaA组a/b值增加表明红色增强。Put处理显著提升果实硬度达16%，而Mel-NaA使总可溶性糖(TSS)和蔗糖含量分别提高18%和22%。

3.2 酚类物质调控

Mel-NaA和Put处理使总黄酮含量提升35%，HPLC分析揭示其特异性增加双-HHDP-葡萄糖(鞣花单宁异构体2)含量达2.7倍，同时促进鞣花酸鼠李糖苷积累。

3.4 内源物质变化

值得注意的是，单独Mel处理未增加内源褪黑素，但Mel-NaA使其含量提升3.1倍，证实NaA的载体功能。

3.6 香气组分保留

检测118种VOCs发现处理组与对照组无显著差异，表明该技术不会影响草莓特征香气。

3.7 分子机制解析

qPCR显示Mel-NaA使过敏原基因Fra a3表达量调控在14.8倍，显著低于单独Mel处理(25.7倍)，同时下调褪黑素合成酶基因Fra TDC和Fra ASMT表达。

该研究首次证实藻酸盐作为智能递送载体可增强褪黑素生物利用度，其复合处理通过激活鞣花单宁合成通路提升草莓保健价值，且不改变香气特征。分子层面揭示的Fra a3基因调控为评估处理安全性提供依据。这种基于生物聚合物的"绿色"处理策略，为开发新型采前品质调控技术奠定理论基础，对实现可持续园艺生产具有重要意义。技术细节显示，0.5% NaA与100μM Mel复合使用即可达到显著效果，具有商业化应用潜力。未来研究需扩大样本量验证田间稳定性，并探索其在采后保鲜中的应用价值。