冷等离子体抑制鲜切苹果酶促褐变的分子酶学和miRNA调控机制研究

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基本信息

  • 批准号：
    31801598
  • 项目类别：
    青年科学基金项目
  • 资助金额：
    25.0万
  • 负责人：
    刘程惠
  • 依托单位：
    大连民族大学
  • 学科分类：
    C2007.食品贮藏与保鲜
  • 结题年份：
    2021
  • 批准年份：
    2018
  • 项目状态：
    已结题
  • 起止时间：
    2019-01-01 至2021-12-31

项目摘要

Cold plasma as a non-thermal sterilization technology has become a research hotspot in the field of food science. However, the studies on the physiological metabolism and quality safety control of fresh-cut fruits and vegetables are less, especially the inhibition mechanism of enzymatic browning is still obscure. In this project, the technologies and methods of biochemistry, molecular biology and transcriptomics will be used to study the effects of plasma activated water (PAW) treatment on phenoloxidase activity, polyphenol substrate synthesis and cell membrane permeability during the process of enzymatic browning of fresh-cut apple. And then the mechanism of PAW regulating enzymatic browning will be identified. In order to clarify the molecular enzymology mechanism of PAW inhibitiing enzymatic browning, the kinetic model of PAW inactivation phenoloxidase will be established, and the effect of PAW on gene expression and activity of enzymatic browning related enzyme will also be investigated. MiRNAs and their target genes, which have regulatory function for enzymatic browning related enzymes, will be identified and analyzed. The regulatory effect of PAW treatment on miRNAs will also be analyzed. The above researches will deeply reveal the molecular enzymology and miRNA regulation mechanism of PAW inhibiting enzymatic browning of fresh-cut apples. This study can provide a theoretical basis for the Postharvest biological research of horticultural products, and also can open up a new way for the quality and safety control of fresh-cut fruits and vegetables.
冷等离子体作为一种安全的非热杀菌保鲜技术在食品科学领域应用已成为研究热点，但在鲜切果蔬生理代谢调控和质量安全控制等方面的研究较少，尤其是对鲜切果蔬酶促褐变的抑制机制尚不清楚。本项目以鲜切苹果为研究对象，综合生物化学、分子生物学和转录组学等多学科方法，研究等离子活性水（PAW）处理对鲜切苹果酶促褐变发生过程中酚氧化酶活性、多酚类底物合成及细胞质膜透过性的影响，明确PAW调控酶促褐变的作用机制；建立PAW失活酚氧化酶的动力学模型，解明PAW对酶促褐变相关酶的基因表达及活性的影响，明确PAW抑制酶促褐变的分子酶学机制；分析鉴定出对酶促褐变相关酶具有调控功能的miRNAs及其靶基因，解析PAW对酶促褐变相关miRNAs的调控作用，系统揭示PAW抑制鲜切苹果酶促褐变的分子酶学及miRNA调控机制。本研究可为园艺产品采后生物学研究提供理论基础，还可为鲜切果蔬品质与安全控制开辟一个新途径。

结项摘要

酶促褐变是鲜切苹果加工与贮藏保鲜过程中面临的主要问题之一，有效控制鲜切苹果的褐变是当前研究的热点问题。等离子活性水（PAW）作为新型防腐保鲜技术可以有效抑制鲜切苹果的酶促褐变，但其调控机理尚不清楚。本项目从“PAW处理→调控酶、底物和膜→抑制褐变”的角度，通过动态监控鲜切苹果在贮藏期间酚氧化酶活性、底物含量、膜脂过氧化程度以及抗氧化活性变化，利用扫描电镜（SME）和透射电镜（TME）技术在亚细胞水平监测鲜切苹果细胞组织结构变化，并且利用miRNA-转录组-降解组联合测序分析技术，分析鉴定出对酶促褐变相关酶具有调控功能的miRNAs及其靶基因，深入分析H2S抑制鲜切苹果酶促褐变的miRNA调控机制。.结果显示PAW处理显著延缓了鲜切苹果在贮藏期间的褐变；抑制了多酚氧化酶（PPO）的活性，但在贮藏后期提高了过氧化物酶（POD）的活性；同时PAW减轻了总酚含量的降低和丙二醛（MDA）的积累；PAW处理虽然提高了其超氧化物歧化酶（SOD）、过氧化氢酶（CAT）和POD等抗氧化酶的活性，但同时也提高了其超氧阴离子生成速率和H2O2的含量，从而对鲜切苹果的抗氧化能力无显著影响；亚细胞水平监测结果显示PAW处理能够维持鲜切苹果的表面细胞结构完整，防止其细胞结构松散和质壁分离，保持细胞壁和细胞膜完整连续；miRNA-转录组-降解组联合测序显示miR156靶向SPL、miR164靶向NAC、miR319靶向TCP4、GAMYB和acyl-CoA-binding protein 4、miR6478靶向patatin-like protein 2，可能在H2S通过调节ROS、苯丙酸和脂质代谢抑制鲜切苹果褐变中发挥重要作用。本研究为丰富鲜切果蔬生物学基础理论及开发鲜切果蔬贮藏保鲜技术提供理论和实验依据。

项目成果

期刊论文数量（9）
专著数量（0）
科研奖励数量（0）
会议论文数量（0）
专利数量（0）
The Effects of Cold Plasma-Activated Water Treatment on the Microbial Growth and Antioxidant Properties of Fresh-Cut Pears
冷等离子体活化水处理对鲜切梨微生物生长和抗氧化特性的影响
  • DOI：
    10.1007/s11947-019-02331-w
  • 发表时间：
    2019-11-01
  • 期刊：
    FOOD AND BIOPROCESS TECHNOLOGY
  • 影响因子：
    5.6
  • 作者：
    Chen, Chen;Liu, Chenghui;Hu, Wenzhong
  • 通讯作者：
    Hu, Wenzhong
UV-C处理对鲜切‘皇冠’梨褐变的影响
  • DOI：
    --
  • 发表时间：
    2020
  • 期刊：
    中国农业科学
  • 影响因子：
    --
  • 作者：
    陈晨;姜爱丽;刘程惠;赵琪琪;张艳慧;胡文忠
  • 通讯作者：
    胡文忠
Hydrogen sulfide inhibits the browning of fresh-cut apple by regulating the antioxidant, energy and lipid metabolism
硫化氢通过调节抗氧化、能量和脂质代谢抑制鲜切苹果褐变
  • DOI：
    10.1016/j.postharvbio.2021.111487
  • 发表时间：
    2021-02-09
  • 期刊：
    POSTHARVEST BIOLOGY AND TECHNOLOGY
  • 影响因子：
    7
  • 作者：
    Chen, Chen;Jiang, Aili;Hu, Wenzhong
  • 通讯作者：
    Hu, Wenzhong
miRNA and Degradome Sequencing Identify miRNAs and Their Target Genes Involved in the Browning Inhibition of Fresh-Cut Apples by Hydrogen Sulfide
miRNA 和降解组测序鉴定参与硫化氢抑制鲜切苹果褐变的 miRNA 及其靶基因
  • DOI：
    10.1021/acs.jafc.0c02473
  • 发表时间：
    2020-08-05
  • 期刊：
    JOURNAL OF AGRICULTURAL AND FOOD CHEMISTRY
  • 影响因子：
    6.1
  • 作者：
    Chen, Chen;Liu, Chenghui;Hu, Wenzhong
  • 通讯作者：
    Hu, Wenzhong
Aqueous ozone treatment inhibited degradation of cellwall polysaccharides in fresh-cut apple during cold storage
臭氧水处理抑制鲜切苹果冷藏过程中细胞壁多糖的降解
  • DOI：
    10.1016/j.ifset.2020.102550
  • 发表时间：
    2021-02-10
  • 期刊：
    INNOVATIVE FOOD SCIENCE & EMERGING TECHNOLOGIES
  • 影响因子：
    6.6
  • 作者：
    Liu, Chenghui;Chen, Chen;Hu, Wenzhong
  • 通讯作者：
    Hu, Wenzhong

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其他文献

茉莉酸甲酯对鲜切苹果生理生化变化的影响
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  • 发表时间：
    2012
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    何煜波
鲜切果蔬非热杀菌技术的研究与应用
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  • 发表时间：
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  • 期刊：
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  • 作者：
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  • 通讯作者：
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    姜爱丽
国内鲜切果蔬包装的研究进展
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  • 发表时间：
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  • 期刊：
    食品工业科技
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柠檬酸处理鲜切猕猴桃在贮藏过程中抗氧化活性的变化
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  • 发表时间：
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  • 作者：
    刘程惠;刘易伟;胡文忠;姜爱丽;郭雯倩
  • 通讯作者：
    郭雯倩

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课题项目：调控A型流感病毒诱导IFN-β表达的机制研究

AI项目摘要：

本研究聚焦于TRIM2蛋白在A型流感病毒诱导的IFN-β表达中的调控机制。A型流感病毒是全球性健康问题，其感染可导致严重的呼吸道疾病。IFN-β作为关键的抗病毒因子，其表达水平对抗病毒防御至关重要。然而，TRIM2如何调控IFN-β的表达尚未明确。本研究假设TRIM2通过与病毒RNA或宿主因子相互作用，影响IFN-β的产生。我们将采用分子生物学、细胞生物学和免疫学方法，探索TRIM2与A型流感病毒诱导IFN-β表达的关系。预期结果将揭示TRIM2在抗病毒免疫反应中的作用，为开发新的抗病毒策略提供理论基础。该研究对理解宿主抗病毒机制具有重要科学意义，并可能对临床治疗流感病毒感染提供新的视角。

AI项目思路：

科学问题：TRIM2如何调控A型流感病毒诱导的IFN-β表达？
前期研究：已有研究表明TRIM2参与抗病毒反应，但其具体机制尚不明确。
研究创新点：本研究将深入探讨TRIM2在IFN-β表达中的直接作用机制。
技术路线：包括病毒学、分子生物学、细胞培养和免疫检测技术。
关键技术：TRIM2与病毒RNA的相互作用分析，IFN-β启动子活性检测。
实验模型：使用A型流感病毒感染的细胞模型进行研究。

AI技术路线图

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          A[研究起始] --> B[文献回顾与假设提出]
          B --> C[实验设计与方法学准备]
          C --> D[A型流感病毒感染模型建立]
          D --> E[TRIM2与病毒RNA相互作用分析]
          E --> F[TRIM2对IFN-β启动子活性的影响]
          F --> G[IFN-β表达水平测定]
          G --> H[TRIM2功能丧失与获得研究]
          H --> I[数据收集与分析]
          I --> J[结果解释与科学验证]
          J --> K[研究结论与未来方向]
          K --> L[研究结束]
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