アンターゲット・リピドミクスによるポストハーベストバナナの冷害に関する更なる洞察を明らかにする

Revealing Further Insights on Chilling Injury of Postharvest Bananas by Untargeted Lipidomics.

• Juan Liu
• Qingxin Li
• Junjia Chen
• Yueming Jiang

抄録

ポストハーベストバナナの冷害は、13℃以下の低温で保存されたバナナで特に顕著です。細胞膜脂質と冷害との関係をより良く解明するために、超高性能液体クロマトグラフィー-質量分析法を用いたアンターゲットリピドミクスアプローチを実施した。バナナ果実を 6℃で 0 日間（対照）と 4 日間保存した後、脂質分析のためにサンプルを採取した。4日間の保存後、バナナの皮は顕著な冷害症状を示した。さらに、4日間保存したバナナの皮組織において、対照果実と比較して、グリセロリン脂質、糖脂質、グリセロ脂質を含む45種類の脂質化合物が有意な変化を示すことが確認された。また、冷害を受けたバナナ果実では、モノガラクトシルジアシルグリセロール（ＭＧＤＧ）に対するジガラクトシルジアシルグリセロール（ＤＧＤＧ）の比率が高く、ホスファチジン酸（ＰＡ）および飽和脂肪酸のレベルは高いが、ホスファチジルコリン（ＰＣ）、ホスファチジルエタノールアミン（ＰＥ）および不飽和脂肪酸のレベルは対照果実と比較して低いことが観察された。また、ホスホリパーゼ D（PLD）やリポキシゲナーゼ（LOX）の活性が高くなると、冷害バナナの遺伝子発現が有意に上昇し、マロンジアルデヒド（MDA）含量が増加することが示唆された。以上のことから、本研究では、膜脂質の分解はPCとPEの減少とPAの蓄積に起因し、膜脂質の過酸化は脂肪酸の飽和度の上昇に起因し、膜損傷を引き起こし、その結果、バナナ果実の低温保存中の冷害発生を加速させることが示された。

Chilling injury is especially prominent in postharvest bananas stored at low temperature below 13 °C. To elucidate better the relationship between cell membrane lipids and chilling injury, an untargeted lipidomics approach using ultra-performance liquid chromatography-mass spectrometry was conducted. Banana fruit were stored at 6 °C for 0 (control) and 4 days and then sampled for lipid analysis. After 4 days of storage, banana peel exhibited a marked chilling injury symptom. Furthermore, 45 lipid compounds, including glycerophospholipids, saccharolipids, and glycerolipids, were identified with significant changes in peel tissues of bananas stored for 4 days compared with the control fruit. In addition, higher ratio of digalactosyldiacylglycerol (DGDG) to monogalactosyldiacylglycerol (MGDG) and higher levels of phosphatidic acid (PA) and saturated fatty acids but lower levels of phosphatidylcholine (PC), phosphatidylethanolamine (PE), and unsaturated fatty acids were observed in banana fruit with chilling injury in contrast to the control fruit. Meanwhile, higher activities of phospholipase D (PLD) and lipoxygenase (LOX) were associated with significantly upregulated gene expressions of and and higher malondialdehyde (MDA) content in chilling injury-related bananas. In conclusion, our study indicated that membrane lipid degradation resulted from reduced PC and PE, but accumulated PA, while membrane lipid peroxidation resulted from the elevated saturation of fatty acids, resulting in membrane damage which subsequently accelerated the chilling injury occurrence of banana fruit during storage at low temperature.