4. Cấu trúc của luận văn
1.6.2. Vai trò của melatonin ngoại sinh trong quá trình chín và cải thiện
chất lượng quả sau thu hoạch
Một số nghiên cứu đã chứng tỏ rằng melatonin ngoại sinh thúc đẩy tổng hợp melatonin nội sinh trong quả sau thu hoạch. Melatonin ngoại sinh tăng cường hàm lượng melatonin nội sinh trong quả chuối và hiệu quả tương tự đã được quan sát thấy ở quả anh đào [35], [56]. Hiệu quả này là do melatonin kích hoạt con đường tổng hợp acid shikimic sau đó tăng cường tổng hợp melatonin.
Nhiều nghiên cứu cho thấy rằng ứng dụng của melatonin ngoại sinh có thể cải thiện chất lượng của quả sau thu hoạch, bao gồm làm chậm quá trình già hóa, giảm tổn thương do lạnh và kiểm soát nhiễm bệnh [19].
Quá trình chín của quả chủ yếu được điều chỉnh bởi việc sản sinh ethylene. Cơ chế tác động của melatonin ngoại sinh đối với việc sản sinh ethylene của quả sau thu hoạch rất phức tạp. Việc ứng dụng melatonin ngoại sinh có tác dụng ức chế cường độ hô hấp của quả sau thu hoạch, đặc biệt đối với quả hô hấp bột phát. Ứng dụng melatonin 0,1 mM làm giảm đáng kể tốc độ hô hấp và ức chế hô hấp bột phát, duy trì chất rắn hòa tan ở mức cao trong quả đào ở điều kiện bảo quản [32]. Việc giảm sản sinh ethylene và gen liên quan đến sinh tổng hợp ethylene bao gồm MaACO1 và MaACS1 trong chuối cũng được báo cáo với nghiệm thức melatonin 0,05 mM [35]. Tuy nhiên, ở cà chua sau thu hoạch, xử lý melatonin 0,05 mM làm tăng sản sinh ethylene và không ảnh hưởng đến các gen sinh tổng hợp ethylene ACS2 và ACO1, nhưng tăng biểu hiện gen ACS4. Tác động thúc đẩy của melatonin đối với sản sinh ethylene trong quả sau thu hoạch dường như có liên quan đến giai đoạn trưởng thành và các loại quả khác nhau. Các nghiên cứu trên đã kết luận rằng melatonin có thể không hoạt động như một repressor ức chế trực tiếp sự phiên mã của các gen sinh tổng hợp ethylene [61].
Nhiều nghiên cứu cho thấy melatonin kéo dài thời gian bảo quản quả sau thu hoạch và cải thiện chất lượng quả.
Việc xử lý melaonin làm sự thay đổi tích cực về màu sắc, độ cứng, hàm lượng chất khô hòa tan tổng số và độ acid của quả dâu tây [37]. Việc xử lý dâu tây và vải với melatonin đã tăng hàm lượng phenol và anthocyanins, duy trì chất lượng dinh dưỡng của quả [37], [64]. Wang và cộng sự (2019) [56] cho thấy xử lý melatonin ngoại sinh làm chậm quá trình phân giải chất diệp lục, vitamin C, hàm lượng acid và protein hòa tan của quả anh đào sau thu hoạch. Ngược lại, một số nhóm nghiên cứu đã mô tả rằng melatonin kích thích sản sinh ethylene, tăng cường sinh tổng hợp ethylene lên 27,1% và tích lũy anthocyanin trong cà chua [47].
Melatonin có khả năng tăng cường hệ thống chống oxy hóa và bảo vệ quả sau thu hoạch. Melatonin hoạt động như một chất chống oxy hóa và có tác dụng loại bỏ ROS tuyệt vời, 1 phân tử melatonin có thể loại bỏ tới 10 ROS, trong khi chất chống oxy hóa như ASA, GSH và tocopherols thì 1 phân tử chỉ có thể loại bỏ 1 ROS. Ngoài việc thu nhặt ROS trực tiếp, melatonin phân bố rộng rãi hơn trong tế bào do đặc tính (amphiphilic), vừa ưa nước vừa kỵ nước (ưa lipid) vì vậy, nó cũng hoạt động như một chất khử để thúc đẩy các chất chống oxy hóa như ASA, GSH và tocopherol tái tạo hai chiều, do đó cải thiện khả năng thu nhặt ROS trong tế bào [31]. Ứng dụng melatonin ngoại sinh tăng cường hệ thống chống oxy hóa của quả sau thu hoạch, có thể liên quan đến tổng hợp melatonin nội sinh. Quả dâu tây xử lý với melatonin 0,1; 1 và 10 mM đã làm tăng hàm lượng melatonin nội sinh, tăng điều hòa biểu hiện các gen FaTDC, FaT5H, FaSNAT và FaASMT tham gia vào quá trình sinh tổng hợp melatonin, giảm tích lũy H2O2 và tăng khả năng chống oxy hóa [37].
Xử lý melatonin ngoại sinh cũng trực tiếp làm tăng hàm lượng chất chống oxy hóa trong quả sau thu hoạch, bao gồm ASA, GSH, phenol và flavonoid. Ngoài ra, việc ứng dụng melatonin ngoại sinh có thể tăng cường hệ thống enzyme chống oxy hóa của quả sau thu hoạch. Aghdam và cộng sự (2020) [15] quan sát thấy rằng xử lý melatonin 0,1 mM làm tăng hoạt động của APX và GR trong quả lựu sau thu hoạch trong quá trình bảo quản lạnh. Quả anh đào ngọt được xử lý bằng melatonin 0,1 mM đã tăng hoạt động của SOD, CAT, APX, DHAR, GR và MDHAR, làm giảm sự tích lũy MDA, O2 và H2O2 [56]. Do đó, ngoài khả năng chống oxy hóa của chính melatonin thì melatonin ngoại sinh đã tăng cường hệ thống chống oxy hóa của quả sau thu hoạch chủ yếu theo 3 cách: kích thích sinh tổng hợp melatonin nội sinh, thúc đẩy tái tạo hai chiều chất chống oxy hóa chẳng hạn như chu trình AsA-GSH và tăng hoạt tính của các enzyme chống oxy hóa.
Các báo cáo gần đây chỉ ra rằng ứng dụng melatonin ngoại sinh kích thích hệ thống bảo vệ quả sau thu hoạch, tiếp theo là giảm bệnh do nấm. Liu và cộng sự. (2019) quan sát thấy rằng xử lý melatonin 0,05 mM tăng cường sức đề kháng đối với B. cinerea, tăng hoạt động của CHI, GLU, PAL và PPO trong quả cà chua sau thu hoạch [38].