我院凌程程博士团队揭示氢气维持鲜切猕猴桃维生素C的新机制

猕猴桃富含维生素C等多种营养和活性物质，是重要的特色水果。然而，鲜切猕猴桃在贮藏过程中容易出现组织软化、水浸化、营养物质损失以及抗氧化能力下降等问题，其中维生素C（抗坏血酸，AsA）的持续降解是影响其营养品质的重要因素。氢气（H₂）具有无毒、无残留等特点，近年来在果蔬采后保鲜领域受到广泛关注，但其调控果实营养品质和延缓衰老的分子机制仍有待进一步阐明。

研究团队以“瑞玉”猕猴桃为材料，系统研究了氢气处理对鲜切猕猴桃冷藏过程中品质变化和维生素C代谢的影响。结果表明，氢气处理能够显著延缓鲜切猕猴桃采后衰老和品质下降。在低温贮藏过程中，对照果实在第6天开始出现明显水浸化症状，并在第9天进一步加重，而氢气处理后的果实能够保持较好的组织状态；与此同时，氢气处理有效延缓了可溶性固形物的快速升高，并减少了可滴定酸和维生素C的损失。

图1 氢气处理显著延缓鲜切“瑞玉”猕猴桃冷藏期间品质劣变（源自论文Fig. 1）

为进一步揭示其内在机制，研究团队利用转录组学与广泛靶向代谢组学联合分析，系统解析氢气处理后的代谢变化和基因表达响应。结果显示，氢气处理引起明显的代谢重编程，其中“抗坏血酸和醛酸代谢（Ascorbate and aldarate metabolism）”是受到显著影响的关键代谢通路之一。在贮藏第6天，氢气处理与对照之间共检测到727个显著差异代谢物，同时转录组分析鉴定到2661个差异表达基因，表明氢气能够从代谢和转录两个层面对鲜切猕猴桃采后品质进行协同调控。

进一步分析发现，氢气处理显著影响了猕猴桃维生素C合成及再循环网络。维生素C合成途径中的关键基因AdGGP、AdGalUR以及抗坏血酸-谷胱甘肽循环中的AdAPX3均表现出明显的氢气响应。其中，编码抗坏血酸过氧化物酶的AdAPX3（Actinidia03760）在氢气处理后显著上调，提示其可能是连接维生素C代谢与活性氧清除的重要调控节点。

图2 氢气处理重塑抗坏血酸合成与再循环通路，促进维生素C（AsA）维持（源自论文Fig. 5）

在此基础上，研究团队构建了维生素C相关基因与转录因子的调控网络，从多个氢气响应转录因子中筛选出AdbZIP44。相关性分析显示，AdbZIP44与AdAPX3表达及维生素C含量高度相关。双荧光素酶报告实验表明，AdbZIP44能够显著激活AdAPX3启动子的转录活性；EMSA实验进一步证实，AdbZIP44能够直接结合AdAPX3启动子并激活其转录活性。此外，亚细胞定位结果表明AdbZIP44定位于细胞核，并受到氢气处理显著诱导，进一步支持其作为氢气响应转录调控因子的功能。

图3  AdbZIP44直接结合AdAPX3启动子并激活其转录（双荧光素酶和EMSA验证，源自论文Fig. 7）

基于上述结果，研究团队提出了新的鲜切猕猴桃采后品质调控模型：氢气处理诱导核定位转录因子AdbZIP44表达，AdbZIP44进一步激活AdAPX3转录，增强抗坏血酸相关抗氧化代谢，从而促进维生素C水平维持并延缓鲜切猕猴桃采后品质劣变。研究由此构建了新的“H₂–AdbZIP44–AdAPX3”调控模块，为解释氢气调控猕猴桃采后营养品质提供了新的分子机制。

图4  H₂–AdbZIP44–AdAPX3调控维持鲜切猕猴桃维生素C的工作模型（源自论文Fig. 9）

该研究将采后生理、代谢组学、转录组学及分子生物学实验相结合，不仅进一步揭示了氢气延缓猕猴桃采后衰老的生物学基础，也从转录调控层面解析了其维持维生素C的重要机制，为氢气作为一种绿色、安全的果蔬采后保鲜策略的开发和利用提供了理论依据，同时为猕猴桃采后营养品质精准调控提供了新的分子靶点。

论文中，蚌埠学院食品与生物工程学院凌程程博士为第一作者，张斌教授与安徽农业大学殷学仁教授为共同通讯作者。殷学仁教授和张斌教授负责研究指导、项目管理及论文修改等工作。蚌埠学院食品与生物工程学院为第一署名单位。研究得到安徽省高校科研项目、蚌埠学院高层次人才科研启动项目、安徽省科技创新平台重大科技项目等项目的资助。

论文信息

注：文中科研图片均取自该论文，仅用于科研成果新闻宣传。