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枇杷是我国南方特产的多年生木本果树,隶属于蔷薇科、枇杷属。枇杷果实不耐贮运,采后易发生木质化现象,严重影响果实商品价值,制约产业发展。目前,枇杷果实采后木质化的相关研究主要集中在组织理化分析及木质素生物合成的分子调控等层面。然而,采后木质化过程中木质素在细胞微区的特异性积累位点、木质素积累的动态过程以及发生木质化的细胞类型仍不明确,采后木质化在细胞水平发生的机制仍需明晰。本研究基于多组分同步分子成像及特异性合成标记的点击化学成像等技术,旨在从细胞多尺度水平研究枇杷采后果肉细胞壁组分空间分布动态变化,明确枇杷采后新合成木质素在果肉细胞的特异性沉积位点,构建枇杷采后木质素积累的细胞模型,为直观形象理解木质素积累和果肉硬度上升及口感粗拙的联系,揭示枇杷果实采后木质化的细胞生物学机制,优化枇杷果实采后贮藏保鲜工艺提供研究基础和理论支撑。主要研究内容和结果如下:1、枇杷果肉木质化细胞多组分同步成像及空间分布解析。首先,在‘洛阳青’枇杷果肉中发现了一类木质素含量明显高于周边薄壁细胞的特殊细胞,命名为木质化细胞。采用共聚焦显微拉曼光谱(CRM)成像系统结合谱图分析算法,通过开展光谱响应分析、特征提取、光谱多尺度融合和谱图指纹挖掘等工作,在保留细胞壁微观空间结构的基础上,获取木质化细胞多组分非标记同步分布图像,对木质化细胞化学组分的结构及空间分布进行解析。研究发现木质化细胞的拉曼光谱含有多个明显的木质素特征吸收峰(1664、1628、1603、1467、1335和1272cm-1)和纤维素特征吸收峰(1383、1124和1098 cm-1)。通过对1272和1335 cm-1拉曼峰解析表明,枇杷果肉木质化细胞中的木质素类型为G/S型。进一步基于CRM成像,获取木质化细胞显微拉曼高光谱图像。结果显示,木质素分布于整个木质化细胞,木质化细胞外围边缘含有更强的木质素拉曼信号,纤维素均匀分布于木质化细胞,而果胶则分布于木质化细胞与周边薄壁细胞之间的角隅(CC)处。2、枇杷采后果肉组织宏观尺度到单细胞水平的细胞壁组分空间分布及结构变化解析。基于受激拉曼散射(SRS)与CRM成像技术联用,获取枇杷采后果肉组织宏观尺度到单细胞水平的细胞壁多组分动态变化分布图像,研究枇杷采后果肉细胞微区化学组分及结构变化。SRS细胞多尺度成像结果揭示了枇杷果肉木质素和细胞壁多糖空间分布的异质性,木质化细胞和维管束部位呈现较强的木质素和细胞壁多糖SRS信号;而薄壁细胞中未检测到木质素SRS信号,其细胞壁多糖的SRS信号也弱于木质化细胞和维管束细胞。0℃贮藏至第2天,枇杷果肉部分薄壁细胞的CC和胞间层(ML)区域的木质素SRS信号增加。进一步运用CRM,对枇杷采后果肉CC、ML及木质化细胞化学组分及结构信息进行深度挖掘,获得多组分空间分布综合图像。结果表明CC、ML及木质化细胞化学组分分布及木质素结构存在差异。CC和ML区域主要积累木质素和果胶,不含纤维素;相比于木质化细胞,CC和ML区域的木质素分子含有更高比例的醛基结构。综合以上结果,初步推测枇杷采后木质素积累于部分薄壁细胞的CC和ML区域。3、基于木质素合成前体标记的枇杷采后果肉细胞新生木质素时空特异性积累研究,提出枇杷采后木质化过程中木质素特异性积累的细胞模型。对木质素合成前体物质松柏醇(CA)的甲氧基进行末端炔基化修饰,合成其模拟物CA-Alk。验证CA-Alk在木质素合成中的生物活性,构建基于点击化学成像技术的枇杷果肉组织新生木质素细胞特异性积累成像体系。结果表明,CA-Alk能够成功掺入到枇杷果肉组织新合成的木质素分子中,可实现对“喂养”期间内新合成生木质素在果肉细胞的时空特异性标记和追踪。在此基础上,研究发现枇杷幼果的果肉组织在前体“喂养”期间木质化细胞和维管束的导管部位木质素合成活跃,且木质化细胞次生壁和外围边缘均有新生木质素合成;三维图像显示,木质化细胞与薄壁细胞接触部位木质素积累活跃。经前体“喂养”2天内的成熟枇杷果实中,新生木质素特异性积累于近维管束的薄壁细胞的CC和ML处;不同温度培养条件下,新生木质素在枇杷果肉的积累模式无差异;前体“喂养”2天内,木质化细胞未发现新生木质素积累。此外,通过枇杷果肉组织和切片的木质素染色发现,采后枇杷果肉组织中近维管束的薄壁细胞的CC和ML富含木质素积累。