Characterization of Fruit Quality Attributes and Cell Wall Metabolism in 1-Methylcyclopropene-treated Four Korean Apple Cultivars : 1-Methylcyclopropene 처리에 따른 국내 육성사과 4개 품종들의 과실품질과 세포벽 대사작용의 특성원문보기
본 연구는 국내 육성사과 4개 품종(‘썸머프린스’, ‘썸머킹’, ‘그린볼’ 및 ‘황옥’)을 대상으로 1-methylcyclopropene(SmartFreshTM, 1-MCP) 처리에 따른 저온저장중 과실의 품질변화와 관련된 과실연화 대사과정에 미치는 영향을 구명하고자 실시하였다. 국내 육성사과 4개 품종의 저장기간동안 shelf-life를 보면, ‘썸머프린스’ 과실은 에틸렌 발생량이 높았고, ‘썸머킹’과 ‘그린볼’ 과실은 보통 정도였고, ‘황옥’ 과실은 매우 낮은 수준이었다. 그리고 과실연화와 관련된 과실특성은 1-MCP 처리 과실들이 무처리 과실보다 내생에틸렌 발생량이 더 낮았고, 과실의 경도와 산 함량은 더 높았다. 특히, ‘그린볼’ 과실에서 1-MCP 처리구들의 ...
본 연구는 국내 육성사과 4개 품종(‘썸머프린스’, ‘썸머킹’, ‘그린볼’ 및 ‘황옥’)을 대상으로 1-methylcyclopropene(SmartFreshTM, 1-MCP) 처리에 따른 저온저장중 과실의 품질변화와 관련된 과실연화 대사과정에 미치는 영향을 구명하고자 실시하였다. 국내 육성사과 4개 품종의 저장기간동안 shelf-life를 보면, ‘썸머프린스’ 과실은 에틸렌 발생량이 높았고, ‘썸머킹’과 ‘그린볼’ 과실은 보통 정도였고, ‘황옥’ 과실은 매우 낮은 수준이었다. 그리고 과실연화와 관련된 과실특성은 1-MCP 처리 과실들이 무처리 과실보다 내생에틸렌 발생량이 더 낮았고, 과실의 경도와 산 함량은 더 높았다. 특히, ‘그린볼’ 과실에서 1-MCP 처리구들의 감모율과 가용성 고형물 함량의 감소가 현저히 억제되었다. 그리고 과피의 착색은(L*, a*, b*) 모든 품종들에서 바탕색 부분보다는 양광면의 변화가 더 많았다. 세포벽 대사작용을 보면, 세포벽 구성물질의 분획 즉, water-soluble pectin, CDTA- soluble pectin, sodium carbonate-soluble pectin, hemicellulose 및 cellulose 분획에서 1-MCP 처리 과실들이 무처리 과실에 비하여 그 분해정도가 낮은 것을 확인하였다. 그리고 세포벽분해에 관여하는 효소들(polygalacturonase, pectin methylesterase, cellulase, β-galactosidase 및 α-L-arabinofuranosidase) 활성은 모든 품종들에서 무처리 과실들에 비하여 1-MCP 처리 과실들에서 그 활성도가 낮았다. 세포벽의 우론산 함량과 그 분자량의 가용화는 1-MCP 처리시 ‘그린볼’ 과실에서 그 가용화가 가장 효과적으로 억제되었고, 그 다음으로 ‘썸머킹’과 ‘황옥’ 과실에서 억제가 되었지만, ‘썸머프린스’ 과실은 효과가 나타나지 않았다. 그리고 세포벽의 총 당 함량 변화에는 1-MCP처리가 효과를 보이지 않았다. 세포벽 중층의 비섬유성중성당(rhamnose, arabinose, xylose, mannose, galactose 및 glucose)의 구성 정도는 1-MCP 처리에 의해 세포벽으로부터 분해가 지연되었지만 각 용매들 중 증류수 분획과 품종 간에는 그 뚜렷한 차이를 보이지 않았다. 또한, 세포벽분해효소를 코딩하는 관련 유전자(MdPG1, MdPME1, Mdβ-GAL1, Mdβ-GAL2 및 Mdα-ARF2)의 전사 분석에서 이들 유전자의 발현 수준이 1-MCP 처리 과일에 비하여 무처리 과실들에서 더 높게 발현이 되었다. 따라서 본 연구결과는 4개 사과품종에 1-MCP 처리가 저온저장동안 세포벽 구성 성분의 분해, 세포벽분해효소들의 활성을 억제하고 또한 세포벽분해 관련 유전자의 발현을 낮은 수준으로 유지시킴으로서 과실의 연화를 억제시키는데 효과적임을 확인하였다.
본 연구는 국내 육성사과 4개 품종(‘썸머프린스’, ‘썸머킹’, ‘그린볼’ 및 ‘황옥’)을 대상으로 1-methylcyclopropene(SmartFreshTM, 1-MCP) 처리에 따른 저온저장중 과실의 품질변화와 관련된 과실연화 대사과정에 미치는 영향을 구명하고자 실시하였다. 국내 육성사과 4개 품종의 저장기간동안 shelf-life를 보면, ‘썸머프린스’ 과실은 에틸렌 발생량이 높았고, ‘썸머킹’과 ‘그린볼’ 과실은 보통 정도였고, ‘황옥’ 과실은 매우 낮은 수준이었다. 그리고 과실연화와 관련된 과실특성은 1-MCP 처리 과실들이 무처리 과실보다 내생에틸렌 발생량이 더 낮았고, 과실의 경도와 산 함량은 더 높았다. 특히, ‘그린볼’ 과실에서 1-MCP 처리구들의 감모율과 가용성 고형물 함량의 감소가 현저히 억제되었다. 그리고 과피의 착색은(L*, a*, b*) 모든 품종들에서 바탕색 부분보다는 양광면의 변화가 더 많았다. 세포벽 대사작용을 보면, 세포벽 구성물질의 분획 즉, water-soluble pectin, CDTA- soluble pectin, sodium carbonate-soluble pectin, hemicellulose 및 cellulose 분획에서 1-MCP 처리 과실들이 무처리 과실에 비하여 그 분해정도가 낮은 것을 확인하였다. 그리고 세포벽분해에 관여하는 효소들(polygalacturonase, pectin methylesterase, cellulase, β-galactosidase 및 α-L-arabinofuranosidase) 활성은 모든 품종들에서 무처리 과실들에 비하여 1-MCP 처리 과실들에서 그 활성도가 낮았다. 세포벽의 우론산 함량과 그 분자량의 가용화는 1-MCP 처리시 ‘그린볼’ 과실에서 그 가용화가 가장 효과적으로 억제되었고, 그 다음으로 ‘썸머킹’과 ‘황옥’ 과실에서 억제가 되었지만, ‘썸머프린스’ 과실은 효과가 나타나지 않았다. 그리고 세포벽의 총 당 함량 변화에는 1-MCP처리가 효과를 보이지 않았다. 세포벽 중층의 비섬유성중성당(rhamnose, arabinose, xylose, mannose, galactose 및 glucose)의 구성 정도는 1-MCP 처리에 의해 세포벽으로부터 분해가 지연되었지만 각 용매들 중 증류수 분획과 품종 간에는 그 뚜렷한 차이를 보이지 않았다. 또한, 세포벽분해효소를 코딩하는 관련 유전자(MdPG1, MdPME1, Mdβ-GAL1, Mdβ-GAL2 및 Mdα-ARF2)의 전사 분석에서 이들 유전자의 발현 수준이 1-MCP 처리 과일에 비하여 무처리 과실들에서 더 높게 발현이 되었다. 따라서 본 연구결과는 4개 사과품종에 1-MCP 처리가 저온저장동안 세포벽 구성 성분의 분해, 세포벽분해효소들의 활성을 억제하고 또한 세포벽분해 관련 유전자의 발현을 낮은 수준으로 유지시킴으로서 과실의 연화를 억제시키는데 효과적임을 확인하였다.
This study aimed to elucidate whether 1-methylcyclopropene (SmartFreshTM, 1-MCP) treatment delays the fruit softening mechanism associated with the fruit quality of newly released four Korean apple cultivars (‘Summer Prince’, ‘Summer King’, ‘Green Ball’, and ‘Hwangok’) during cold storage. The e...
This study aimed to elucidate whether 1-methylcyclopropene (SmartFreshTM, 1-MCP) treatment delays the fruit softening mechanism associated with the fruit quality of newly released four Korean apple cultivars (‘Summer Prince’, ‘Summer King’, ‘Green Ball’, and ‘Hwangok’) during cold storage. The ethylene was produced highly in ‘Summer Prince’, moderately in ‘Summer King’ and ‘Green Ball’, and a very low amount in ‘Hwangok’ whether the fruits were stored during shelf-life or cold storage. For all apple cultivars during cold storage, the 1-MCP-treated fruits exhibited lower internal ethylene concentration, higher firmness, and higher titratable acidity compare with control fruits, in association with less fruit softening. Especially, the 1-MCP-treated of ‘Green Ball’ fruits significantly delayed fresh weight loss and reduction of soluble solids content. And fruit peel color alterations (L*, a*, and b*) were more variables in sunny-side than background regions in all cultivars. For cell wall metabolism, slower degradation of cell wall components (water-soluble pectin, CDTA-soluble pectin, sodium carbonate-soluble pectin, hemicellulose, and cellulose) was also observed in 1-MCP-treated fruits in comparison to the control fruits. Similarly, the enzymatic activities (of polygalacturonase, pectin methylesterase, cellulase, β-galactosidase, and α-L-arabinofuranosidase) that cause cell wall degradation were relatively lower in 1-MCP-treated fruits than in the control fruits for all cultivars. The solubilization of uronic acid content and its molecular weight was highly inhibited in ‘Green Ball’, less affected in ’Summer King’ and ‘Hwangok’, and not affected in ‘Summer Prince’ by 1-MCP. But, 1-MCP was not affected on total sugar content in cell wall. The levels of non-cellulosic neutral sugar compositions (rhamnose, arabinose, xylose, mannose, galactose, and glucose) in middle lamella of cell wall were delayed by 1-MCP, but these effects were differed by soluble fraction and each cultivar. Furthermore, the transcriptional analysis of the cell wall-related genes (MdPG1, MdPME1, Mdβ-GAL1, Mdβ-GAL2, and Mdα-ARF2) encoding the enzymes was further proved that the expression levels of these genes were higher in the control fruits than in the 1-MCP-treated fruits. Overall, the results suggested that the usage of 1-MCP is useful to delay fruit softening of four apple cultivars during cold storage by delaying the degradation of cell wall components, enzymatic activities of cell wall hydrolysis and low expression levels of cell wall-related genes.
This study aimed to elucidate whether 1-methylcyclopropene (SmartFreshTM, 1-MCP) treatment delays the fruit softening mechanism associated with the fruit quality of newly released four Korean apple cultivars (‘Summer Prince’, ‘Summer King’, ‘Green Ball’, and ‘Hwangok’) during cold storage. The ethylene was produced highly in ‘Summer Prince’, moderately in ‘Summer King’ and ‘Green Ball’, and a very low amount in ‘Hwangok’ whether the fruits were stored during shelf-life or cold storage. For all apple cultivars during cold storage, the 1-MCP-treated fruits exhibited lower internal ethylene concentration, higher firmness, and higher titratable acidity compare with control fruits, in association with less fruit softening. Especially, the 1-MCP-treated of ‘Green Ball’ fruits significantly delayed fresh weight loss and reduction of soluble solids content. And fruit peel color alterations (L*, a*, and b*) were more variables in sunny-side than background regions in all cultivars. For cell wall metabolism, slower degradation of cell wall components (water-soluble pectin, CDTA-soluble pectin, sodium carbonate-soluble pectin, hemicellulose, and cellulose) was also observed in 1-MCP-treated fruits in comparison to the control fruits. Similarly, the enzymatic activities (of polygalacturonase, pectin methylesterase, cellulase, β-galactosidase, and α-L-arabinofuranosidase) that cause cell wall degradation were relatively lower in 1-MCP-treated fruits than in the control fruits for all cultivars. The solubilization of uronic acid content and its molecular weight was highly inhibited in ‘Green Ball’, less affected in ’Summer King’ and ‘Hwangok’, and not affected in ‘Summer Prince’ by 1-MCP. But, 1-MCP was not affected on total sugar content in cell wall. The levels of non-cellulosic neutral sugar compositions (rhamnose, arabinose, xylose, mannose, galactose, and glucose) in middle lamella of cell wall were delayed by 1-MCP, but these effects were differed by soluble fraction and each cultivar. Furthermore, the transcriptional analysis of the cell wall-related genes (MdPG1, MdPME1, Mdβ-GAL1, Mdβ-GAL2, and Mdα-ARF2) encoding the enzymes was further proved that the expression levels of these genes were higher in the control fruits than in the 1-MCP-treated fruits. Overall, the results suggested that the usage of 1-MCP is useful to delay fruit softening of four apple cultivars during cold storage by delaying the degradation of cell wall components, enzymatic activities of cell wall hydrolysis and low expression levels of cell wall-related genes.
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