南果梨(Pyrus ussuriensis Maxim)是辽宁省的特产水果,成熟期的南果梨色泽红润,口感香甜,老少皆宜,所以其具有极高的经济价值,也是辽宁省水果产业重点发展与推广的水果之一。刚采摘的南果梨口感相对较差,所以食用前必须经过仅有半个月左右的后熟期,经过后熟期后的南果梨品质会发生褐变,酸度上升,直接影响到了南果梨的食用价值。当前,延长南果梨后熟时间最有效的方法是低温贮藏,但经过长时间冷藏的南果梨移入常温货架进行后熟时会发生酯香气含量下降或者酯香气成分丢失的现象,严重影响了南果梨的商业价值,所以改善冷藏南果香气变淡,探索其内部分子机制,对于推动南果梨产业发展具有重要的实践和理论意义。本研究首先利用高通量iTRAQ技术建立了入冷库当天,冷藏150d出库当天,未经冷藏常温货架最佳食用期与冷藏150d常温货架最佳食用期四点差异蛋白质组学数据,并对其进行GO、KEGG、PPI蛋白质互作等生物信息学分析,进而找出与冷藏南果梨香气变淡相关的关键差异蛋白质与代谢通路。在上述分析研究基础之上,从能量代谢、脂肪酸代谢角度,比较分析了未冷藏与冷藏150d常温货架期间不同天数南果梨TCA循环(Citrate cycle)、氧化磷酸、LOX(Lipoxygenase Pathway)、脂肪酸合成四条途径中关键基因表达、酶活性、呼吸强度、脂肪酸含量、酯香气含量、ATP含量、草酰乙酸含量、延胡索酸硬度等生化指标,探讨了能量代谢、脂肪酸代谢与冷藏南果梨香气变淡的相关性。为了进一步证明能量代谢、脂肪酸代谢与冷藏南果梨香气变淡的相关性及实现以上理论的实践价值,依赖于能量代谢与脂肪代谢,探索了外源ATP处理与间歇升温处理(Intermittent warming,IW)技术对冷藏后南果梨香气变淡的调控作用及内部分子机制。iTRAQ差异蛋白质组生物信息学分析表明,由冷藏导致的与可能与香气合成有关的蛋白质有670种,有290种差异蛋白的表达差异发生在在冷藏贮藏过程中,这些差异蛋白上调数为201,下调数89。有380种差异蛋白发生在南果梨冷藏后后熟过程中,上调蛋白125,下调255。GO分析表明,与冷藏南果梨香气变淡有关的差异蛋白,参与生物学过程(biological process)的主要分布于细胞生理进程、发育过程、分子定位、应激反应、生物调节与细胞组分合成等过程中,构成细胞组分(cellular component)中的差异蛋白主要分布于组成细胞器、细胞成分、细胞膜、细胞器组分、细胞膜组分中,参与分子功能(molecular function)中的差异蛋白主要承担酶、分子连接结构、分子活性、转运活性、抗性活性、电子转运载体等功能。生物信息学KEGG分析表明,与冷藏南果梨香气变淡有关的差异蛋白质被注释到具体的61个代谢通路中,主要分布在碳代谢、能量代谢、脂肪酸代谢和氨基酸等途径。IPP互作分析结果表明,与冷藏南果梨香气变淡有关的差异蛋白质互作数最多的蛋白质主要分布于能量代谢、脂肪酸、氨基酸等代谢。冷藏的南果梨与未经冷藏南果梨常温后熟过程中比较香气酯种类与总酯含量显著降低。LOX香气合成途径中关键酶LOX(Lipoxygenase)、AAT(Alcohol acetyltransferase)、ADH(Alcoholdehydrogenase)、HPL(Hydroperoxide lyase)表达量与活性与未经低温对照组比较显著下调,脂肪酸合成相关的乙酰辅酶A羧化酶(Acetyl CoA carboxylase)活性与表达量、脂肪酸合成酶基因表达量也同步下调,脂肪酸含量降低。能量代谢中TCA循环途径中ATP合成关键酶苹果酸脱氢酶MDH(Malate dehydrogenase)与琥珀酸脱氢酶(Succinate dehydrogenase)活性与表达量也被下调,氧化磷酸化途径中NADH脱氢酶表达量下降,呼吸强度明显减弱,ATP合成量降低,能量代谢中关键酶催化的底物延胡索酸、草酰乙酸含量也同步下降,这些结果表明低温影响了能量代谢和脂肪酸代谢。冷藏后的南果梨经ATP处理后香气酯种类与总酯含量显著提升。经ATP处理后的南果梨,LOX香气合成途径中关键酶LOX、AAT、ADH、HPL表达量与活性与对照组比较明显上升,脂肪酸合成相关酶乙酰辅酶A羧化酶ACC、脂肪酸合成酶表达量也同步上调,脂肪酸含量明显升高。能量代谢中TCA循环途径中ATP合成关键酶苹果酸脱氢酶MDH与琥珀酸脱氢酶SDH活性与表达量也被外源ATP提升,氧化磷酸化途径中NADH脱氢酶表达量上调,呼吸强度明显升高,ATP含量明显增高,能量合成代谢中关键酶催化合成的底物延胡索酸、草酰乙酸含量也同步被提升。间歇升温处理后的南果梨与持续冷藏处理比较,间歇升温显著提高了最佳食用期香气酯种类与总酯含量。IW处理提高了LOX途径中关键酶LOX、AAT、ADH、HPL的表达量与活性,脂肪酸合成相关酶乙酰辅酶A羧化酶表达与活性、脂肪酸合成酶表达量被显著提高,呼吸强度明显升高,能量代谢TCA循环中苹果酸脱氢酶、琥珀酸脱氢酶表达量与活性被上调,关键物质草酰乙酸、延胡索酸含量上升,能量代谢氧化磷酸化途径中关键NADH脱氢酶表达量上调,ATP含量明显增高。由此结果证明了能量匮缺和脂肪酸合成是导致低温后后熟过程中香气变淡的主要原因。