枇杷果实采后木质化细胞形成机制的非标记原位分子成像研究

批准号:
31671902
项目类别:
面上项目
资助金额:
63.0 万元
负责人:
吴迪
依托单位:
学科分类:
C2007.食品贮藏与保鲜
结题年份:
2020
批准年份:
2016
项目状态:
已结题
项目参与者:
李绍佳、冷锋、王岳、刘晓娟、朱楠、聂雅婷
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中文摘要
枇杷果实采后低温贮藏易出现冷害木质化,严重影响果实的商品价值。前期研究表明,枇杷木质化伴随出现木质化细胞,但其形成过程中细胞分子在单细胞水平的变化机制还不明确,缺少相关机制的直观可视化表达。常规显微技术无法获得细胞分子信息,而基于提取纯化的分子结构研究则会破坏细胞结构,均无法实现细胞分子的原位研究和微观定量可视化表达。本项目拟应用拉曼及红外显微光谱成像技术,基于其光谱包含分子振动信息且可以非标记原位显微成像的优势,研究并利用解析、降维、融合等多种数据挖掘算法,深入分析和提取光谱信号包含的木质化细胞分子信息,原位研究木质化细胞形成过程的分子变化,探究木质化细胞形成中各分子间的相互变化关系,从分子结构角度在单细胞水平阐明木质化细胞形成机制,并对形成过程中细胞分子变化进行非标记微观可视化表达,以便更直观地理解枇杷果实采后木质化细胞的形成机制,并为优化采后贮藏保鲜工艺、提高果实品质提供新依据。
英文摘要
Chilling injury of lignification is commonly happened when loquat fruit is in postharvest cryopreservation, which affects the fruit’s commercial value seriously. Previous researches show that there are lignified cells developed during the lignification of loquat fruit. However, the variation mechanism of cell molecules at the single cell level during the development of lignified cells is not clear. The visualization of the developing mechanism is required. Common microscopy cannot obtain the information of cell molecules, while the research of molecular structure is based on the extraction and purification processes, which can destroy the cells’ microstructure. Both of them cannot study the cell molecules in situ and micro-visualize cell molecules quantitatively. The present project will use Raman and IR microscopic hyperspectral imaging, which have the advantages of containing molecular vibration information in Raman and IR spectra and providing their micro-imaging in a label-free and in-situ way. Mathematical analysis algorithms for spectral resolution, dimension reduction, and data fusion will be developed and used to analyze the information of molecular structures contained in the spectral data of lignified cells in-depth. The molecular changes of lignified cells in situ at different development stages will be analyzed. The relationships of changes between different molecules will be explored during the development of lignified cells. The development mechanism of lignified cells will be clarified at the cellular level from the perspective of the molecular structure. The molecular changes during the development of lignified cells will be visualized in micro-images in a label-free way, so that the development mechanism of lignified cells in postharvest loquat fruit can be understood visually. A new basis will be provided for optimizing the storage and preservation technology of postharvest loquat fruit and improving its quality.
枇杷果实采后低温贮藏易出现冷害木质化,严重影响果实的商品价值。前期研究表明,枇杷木质化伴随出现木质化细胞,但其形成过程中细胞分子在单细胞水平的变化机制还不明确,缺少相关机制的直观可视化表达。本项目开展了枇杷果实采后木质化细胞形成机制的非标记原位分子成像研究。主要研究结果如下:(1)枇杷果实在贮藏期间的木质化过程中,果肉硬度、果肉木质素含量、果肉木质素染色面积占比、木质化细胞数量均呈上升趋势,且彼此间呈现显著正相关。(2)枇杷果肉木质素的主要积累在木质化细胞、维管束以及部分薄壁细胞的细胞壁中间层和角隅。果肉木质素染色区域面积的主要贡献为木质化细胞;部分薄壁细胞的细胞壁中间层和角隅的染色面积很小。(3)发现枇杷果实中的木质化细胞主要可以分为四种类型,提出木质化细胞的发育过程共分为四个阶段,并发现单个木质化细胞的发育过程和枇杷果实的贮藏阶段是两个独立的过程。(4)分析了枇杷果实木质化细胞在不同形成阶段的细胞壁成分的拉曼特征光谱,实现了木质素、纤维素、果胶和木质素特征官能团在木质化细胞不同形成阶段的可视化表达,并对木质化细胞的木质素拉曼成像结果进行了验证。(5)总结了细胞壁物质在木质化细胞形成过程中的积累规律,指出木质素和纤维素积累是木质化细胞形成的主要因素。(6)发现部分木质化细胞在实心化后,其周边的一些薄壁细胞也会开始积累木质素,且在其与实心木质化细胞接触的细胞壁处,先出现木质素和纤维素的拉曼信号。(7)实现了枇杷果肉细胞壁多糖和木质素在宏观尺度的细胞群成像,发现木质化细胞和维管束含有较高含量的细胞壁多糖和木质素,而薄壁细胞的细胞壁几乎检测不到木质素信号。(8)发现不同细胞区域的细胞壁物质谱峰存在差异。本研究结果有利于更直观地理解枇杷果实采后木质化细胞的形成机制,可以为深入探讨枇杷果实采后木质化机制提供理论支撑,并为优化枇杷果实采后贮藏保鲜工艺、提高果实品质提供新依据。
期刊论文列表
专著列表
科研奖励列表
会议论文列表
专利列表
DOI:10.1016/j.tifs.2020.04.027
发表时间:2020
期刊:Trends in Food Science & Technology
影响因子:--
作者:Yuan Duan;Guan-Bang Wang;Olaniyi Amos Fawole;Pieter Verboven;Xin-Rong Zhang;Di Wu;Umezuruike Linus Opara;Bart Nicolai;Kunsong Chen
通讯作者:Kunsong Chen
A primary study on forecasting the days before decay of peach fruit using near-infrared spectroscopy and electronic nose techniques
利用近红外光谱和电子鼻技术预测桃果实腐烂前几天的初步研究
DOI:10.1016/j.postharvbio.2017.07.014
发表时间:2017-11-01
期刊:POSTHARVEST BIOLOGY AND TECHNOLOGY
影响因子:7
作者:Huang, Lingxia;Meng, Liuwei;Wu, Di
通讯作者:Wu, Di
Hybrid Label-Free Molecular Microscopies for Simultaneous Visualization of Changes in Cell Wall Polysaccharides of Peach at Single- and Multiple-Cell Levels during Postharvest Storage
混合无标记分子显微镜可同时可视化采后储存期间桃细胞壁多糖在单细胞和多细胞水平上的变化
DOI:10.3390/cells9030761
发表时间:2020-03-01
期刊:CELLS
影响因子:6
作者:Huang, Weinan;Nie, Yating;Chen, Kunsong
通讯作者:Chen, Kunsong
Morphology and cell wall composition changes in lignified cells from loquat fruit during postharvest storage
采后贮藏期间枇杷果实木质化细胞形态和细胞壁组成的变化
DOI:10.1016/j.postharvbio.2019.110975
发表时间:2019-11-01
期刊:POSTHARVEST BIOLOGY AND TECHNOLOGY
影响因子:7
作者:Huang, Weinan;Zhu, Nan;Chen, Kunsong
通讯作者:Chen, Kunsong
Label-free visualization of fruit lignification: Raman molecular imaging of loquat lignified cells.
果实木质化的无标记可视化:枇杷木质化细胞的拉曼分子成像
DOI:10.1186/s13007-018-0328-1
发表时间:2018
期刊:Plant methods
影响因子:5.1
作者:Zhu N;Wu D;Chen K
通讯作者:Chen K
茉莉酸甲酯控释抑制枇杷果实采后木质化的单木质醇细胞动力学研究
- 批准号:32372392
- 项目类别:面上项目
- 资助金额:50万元
- 批准年份:2023
- 负责人:吴迪
- 依托单位:
基于Glypian3-TT3oB新型聚集诱导发光复合体的NIR-IIb靶向成像及cGAS-STING通路激活在肝癌精准标记并增敏免疫治疗中的研究
- 批准号:LQ23H160042
- 项目类别:省市级项目
- 资助金额:0.0万元
- 批准年份:2023
- 负责人:吴迪
- 依托单位:
双通道多窗口近红外二区成像在复杂肝外胆道结构显影和疾病诊断中的研究
- 批准号:--
- 项目类别:--
- 资助金额:30万元
- 批准年份:2023
- 负责人:吴迪
- 依托单位:
血浆Galectin-3激活CD146驱动小窝蛋白胞吞运输促进糖尿病视网膜病变
- 批准号:--
- 项目类别:--
- 资助金额:30万元
- 批准年份:2023
- 负责人:吴迪
- 依托单位:
枇杷果实采后质地劣变的关键果胶筛选及其细胞壁动力学机制研究
- 批准号:LR22C200004
- 项目类别:省市级项目
- 资助金额:0.0万元
- 批准年份:2021
- 负责人:吴迪
- 依托单位:
类泛素化neddylation E2耦联酶Ube2m和Ube2f在调节性T细胞中的功能机制及对肿瘤生长转移的影响
- 批准号:82172699
- 项目类别:面上项目
- 资助金额:55万元
- 批准年份:2021
- 负责人:吴迪
- 依托单位:
蛋白质拟素化修饰关键基因Ube2m和Ube2f在调节性T细胞中功能和机制的研究
- 批准号:LY21H100005
- 项目类别:省市级项目
- 资助金额:0.0万元
- 批准年份:2020
- 负责人:吴迪
- 依托单位:
电响应型聚多巴胺纳米载药系统在颞叶癫痫治疗中的作用研究
- 批准号:82003666
- 项目类别:青年科学基金项目
- 资助金额:24.0万元
- 批准年份:2020
- 负责人:吴迪
- 依托单位:
枇杷采后木质化过程活细胞新合成木质素特异性标记及积累机制研究
- 批准号:31972117
- 项目类别:面上项目
- 资助金额:58.0万元
- 批准年份:2019
- 负责人:吴迪
- 依托单位:
E3泛素连接酶家族Rbx1和Sag/Rbx2在调节性T细胞中的作用及机制研究
- 批准号:81801567
- 项目类别:青年科学基金项目
- 资助金额:21.0万元
- 批准年份:2018
- 负责人:吴迪
- 依托单位:
国内基金
海外基金
