苹果的采后成熟可以通过低温和低氧的组合来减缓，虽然这保持了大多数水果的质量，但偶尔会发生果肉褐变等储存障碍，本文旨在探索与使用RNA测序技术控制气氛储存相关的果肉褐变障碍相关的苹果转录组的变化。
收获后，苹果通常储存在可控环境（CA）下，其氧含量降低，二氧化碳含量增加可以延长其商业存储寿命。在CA储存期间，几个苹果品种的一个主要问题是内部褐变障碍的发展，根据疾病的不同，低储存温度和CA条件（高二氧化碳，低 氧气，或两者的组合。）“Braeburn”苹果品种特别容易受到果肉褐变的影响，并且已经确定了至少两种不同的疾病表达。一种是在皮质肉中开始的变色，而另一种通常在种子腔附近的区域发展，并可能从核心附近的内部区域延伸到外皮层。
内部褐变障碍已在梨和苹果中得到广泛研究，除了可能因物种、栽培品种或CA条件而异的各种症状外，褐变还可能与低温、低O引起的应力导致的膜损伤有关。
在气体相关疾病中，果实几何形状也会加剧氧化应激，从而在果实内诱导额外的梯度，导致向果实中心缺氧增加。这种氧化应激可能反过来导致细胞代谢从呼吸系统转移到效率低得多的发酵途径。因此，在活性氧（ROS）的恒定应力下，可用于维持膜完整性的能量可能更少。最终，膜完整性的丧失会导致细胞区室化的破坏，正如细胞液泄漏到细胞内空间所表明的那样，从而阻碍了气体通过组织的扩散。
苹果共识基因组（“Golden Delicious”）相对较小，约为750Mb和63541个预测基因，最近报道了几项关于苹果的RNA测序（RNA-Seq）研究，调查了树结构，病原体感染和CO2采后贮藏期间损伤。本研究的目的是探索在“Braeburn”苹果储存过程中与果肉褐变相关的苹果转录组变化。根据最近的研究，目前应用的CA储存条件下的气体梯度表明，褐变发展的主要触发因素可能是内皮层中非常低的氧气浓度（低于0.5%），而不是高CO2在其他苹果褐变病症中观察到的浓度。
RNA-Seq技术用于探索CA储存四个月后的转录组学事件，根据视觉褐变指数（BI），储存的苹果的内皮层和外皮层被归类为健康或受影响的组织。根据Malus共识编码序列（CDS）集映射获得的读数，并使用多变量统计工具鉴定与褐变相关的差异表达基因（DEG）。基于候选基因的表达水平与在其他各种贮藏条件下储存的果实褐变发生率之间的关联，提出了潜在的生物标志物来评估褐变发生的风险。
超过600亿个短单端读段被映射到Malus共识编码序列集上，并评估健康和受影响组织之间表达谱的差异，以组织特异性方式鉴定与内部褐变相关的候选基因。参与脂质代谢、次级代谢和细胞壁修饰的基因在受影响的内皮层中高度修饰，而能量相关和应激相关基因大多在外皮层发生改变。使用qRT-PCR确认其中几种的表达水平。
此外，一组新型褐变特异性差异表达基因，包括丙酮酸脱氢酶和1-氨基环丙烷-1-羧酸氧化酶，在不同受控气氛条件下储存不同时期的苹果中得到验证，从而产生了与褐变发展的高风险相关的潜在生物标志物。
结论：
本研究中提供的基因表达数据（如下图）将有助于阐明苹果在可控气氛储存下褐变发展的分子机制。提出了苹果褐变发育的概念模型，包括能量相关基因（与三羧酸循环和电子传递链相关）和脂质相关基因（与膜改变和脂肪酸氧化相关），这可能与未来改善苹果采后寿命的研究有关。
参考文献：
【1】Elgar HJ，Burmeister DM，Watkins CB：对“Braeburn”苹果CO2相关内部褐变障碍的储存和处理影响。霍特科学。1998, 33: 719-722。
【2】Hatoum D，Buts K，Hertog M：采前和收获后因子对Braeburn褐变的影响。园艺科学 2013， 41： 19-26。
【3】Jung S-K，Watkins CB：乙烯参与受控气氛储存的“帝国”苹果果实的褐变开发。采后生物学技术， 2011， 59： 219-226.10.1016/j.postharvbio.2010.08.019。
【4】Ho QT，Verboven P，Verlinden BE，Herremans E，Wevers M，Carmeliet J，Nicolaï BM：水果中气体交换的三维多尺度模型。植物生理学. 2011， 155： 1158-1168.10.1104/pp.110.169391。
