Please use this identifier to cite or link to this item: http://cmuir.cmu.ac.th/jspui/handle/6653943832/72204
Full metadata record
DC FieldValueLanguage
dc.contributor.advisorKobkiat Saengnil-
dc.contributor.advisorJamnong Uthaibutra-
dc.contributor.advisorPathrapol Lithanatudom-
dc.contributor.authorAtinut Joradolen_US
dc.date.accessioned2022-02-04T09:00:42Z-
dc.date.available2022-02-04T09:00:42Z-
dc.date.issued2020-11-
dc.identifier.urihttp://cmuir.cmu.ac.th/jspui/handle/6653943832/72204-
dc.description.abstractDuring oxidative stress, hydrogen peroxide (H2O2) is a strong toxic oxidant causing cell damage or even cell death. At the same time it serves conversely as a signaling molecule to activate defense system against stresses. Pericarp browning, the major postharvest problem of longan (Dimocarpus longan Lour.), have been attributed to the stresses leading to reduced storage life and market value. Fumigation with either chlorine dioxide (ClO2) and sulfur dioxide (SO2) has been reported to inhibit longan browning effectively by reducing reactive oxygen species (ROS) accumulation and oxidative membrane damage which consequently alleviate pericarp browning. However, their ability to counteract the disorder through the H2O2 signaling pathway to stimulate the antioxidant defense system, has not been studied. Therefore, the aims of this study were to demonstrate that fumigation induces the transient H2O2 production, which is believed to act as the upstream signaling molecule in the antioxidant defense responses to oxidative stress involved in pericarp browning of longans. The effects of gaseous SO2 and ClO2 on the fruit quality of ‘Daw’ longan fruit during storage were first examined. Freshly harvested longan fruits were fumigated with either SO2 (500, 1,000 and 2,500 mg L-1) or ClO2 (10 mg L-1) or in combination and stored at 251 °C with 82% relative humidity for 8 days. The fruit were randomly sampled to determine fruit quality. The combined treatment based on 1,000 mg L−1 SO2 with 10 mg L−1 ClO2 gave the best results for limiting the browning development, preserving the visual quality and maintaining overall consumer acceptance. Fumigation with either 1,000 mg L−1 SO2 or 10 mg L−1 ClO2 or in combination, reduced pericarp browning and maintained fruit quality for up to 3, 5 or 7 d, respectively, comparing with a 2 d shelf life for the non-fumigated control fruit. Fumigation with ClO2 and SO2 also reduced disease development effectively and delayed the decrease in overall quality acceptance. Moreover, the levels of SO2 and ClO2 residues on pericarp and aril of the treated fruits were low and below the prescribed limit. The effects of gaseous SO2 and ClO2 on H2O2 production and cellular activation of oxidative stress responses of ‘Daw’ longan fruit were then investigated. H2O2 content increased rapidly after fumigation in the treated fruit, reaching the maximum within 6 to 12 h. Treatments increased expression of the plasma membrane nicotinamide adenine dinucleotide phosphate oxidase (RbohD) and superoxide dismutase (SOD) genes. Subsequent increase in the activities of nicotinamide adenine dinucleotide phosphate oxidase (NOX) and superoxide dismutase coincided with the rise of H2O2. Compared with the fumigated samples, H2O2 concentrations did not increase in the non-fumigated control until Day 1, but increased rapidly thereafter reaching the concentrations that were about three times higher than those of the fumigated samples at the end of the experiment, while that of the fumigated fruit remained lower. Mitogen-activated protein kinase (MAPK, MPK3 and MPK6) gene expression was activated during the first 3 hours to 2 days after the fumigation in the treated fruit. Compared with the fumigated samples, the MAPK activation was barely detectable and remained unchanged throughout the storage time in non-fumigated control fruit. Adenosine triphosphate (ATP) also increased rapidly after fumigation, while that of the control fruit was reduced throughout the storage. In addition, MPK3 and MPK6 expression were activated by exogenous ATP (eATP) in a time-dependent manner similar to the treated fruit. The antioxidant genes, such as catalase (CAT), ascorbate peroxidase (APX) and glutathione peroxidase (GPX), and the activities of antioxidant enzymes CAT, APX, and GPX were stimulated in the treated fruit, reaching the maximum at 12-24 and 6-24 h of treatment, respectively. While the non-fumigated control fruit, had low gene expression and the antioxidant enzyme activity remained low throughout the storage time. 1,1-diphenyl-2-picrylhydrazyl (DPPH) radical scavenging and 2,2’-azinobis (3-ethylbenzothiazoline-6-sulfonic acid) (ABTS) radical scavenging assays indicated that the total antioxidant capacity were enhanced in the treated fruit. The ascorbate (ASA)/dehydroascorbate (DHA), reduced glutathione (GSH)/oxidized glutathione (GSSG) ratios were also enhanced. These results indicated that fumigation with either SO2 or ClO2 or in combination triggers H2O2 signaling pathway by inducing the NOX-dependent H2O2 generation and MAPK activation as well as enhanced the efficiency of antioxidant defense system in longan fruit. These aimed to overcome the subsequent H2O2 production, thereby reducing the pericarp browning and maintaining fruit quality during storage.en_US
dc.language.isoen_USen_US
dc.publisherเชียงใหม่ : บัณฑิตวิทยาลัย มหาวิทยาลัยเชียงใหม่en_US
dc.subjectChlorine Dioxideen_US
dc.subjectSulfur Dioxideen_US
dc.subjectHydrogen Peroxideen_US
dc.subjectLonganen_US
dc.titleEffects of Gaseous Chlorine Dioxide and Sulfur Dioxide on Hydrogen Peroxide Production and Cellular Activation of Oxidative Stress Responses of ‘Daw’ Longan Fruit During Storageen_US
dc.title.alternativeผลของก๊าซคลอรีนไดออกไซด์และซัลเฟอร์ไดออกไซด์ต่อการสร้างไฮโดรเจนเปอร์ออกไซด์และการกระตุ้นระดับเซลล์ในการตอบสนองต่อความเครียดออกซิเดชันของผลลำไยพันธุ์ดอระหว่างการเก็บรักษาen_US
dc.typeThesis
thesis.degreedoctoralen_US
thesis.description.thaiAbstractไฮโดรเจนเปอร์ออกไซด์ (H2O2) เป็นสารออกซิแดนต์ซึ่งมีพิษรุนแรงที่ทำให้เกิดความเสียหายต่อเซลล์หรือนำไปสู่การตายของเซลล์ในระหว่างที่มีความเครียดออกซิเดชัน ในขณะเดียวกัน H2O2 ก็ทำหน้าที่ตรงกันข้ามโดยเป็นโมเลกุลสัญญาณเพื่อกระตุ้นระบบป้องกันความเครียดที่เกิดขึ้น การเกิดเปลือกผลสีน้ำตาลเป็นปัญหาที่สำคัญของลำไย (Dimocarpus longan Lour.) ภายหลังการเก็บเกี่ยว ซึ่งเกิดจากความเครียดที่ส่งผลให้อายุการเก็บรักษาและมูลค่าของลำไยหลังการเก็บเกี่ยวลดลง มีรายงานว่าการรมด้วยคลอรีนไดออกไซด์ (ClO2) หรือซัลเฟอร์ไดออกไซด์ (SO2) สามารถยับยั้งการเกิดเปลือกผลสีน้ำตาลของลำไยได้อย่างมีประสิทธิภาพ โดยลดการสะสมของอนุมูลอิสระที่มีออกซิเจนเป็นองค์ประกอบ (ROS) และลดความเสียหายของเยื่อหุ้มที่เกิดจากการออกซิเดชัน ซึ่งนำไปสู่การลดการเกิดเปลือกผลสีน้ำตาลได้ อย่างไรก็ตามยังไม่มีการศึกษาความสามารถในการป้องกันอาการผิดปกตินี้ผ่านวิถีการส่งสัญญาณ H2O2 ที่ไปกระตุ้นระบบป้องกันการต้านออกซิเดชัน ดังนั้นจุดมุ่งหมายของการศึกษาในครั้งนี้เพื่อแสดงให้เห็นว่าการรมด้วยก๊าซทั้งสองนี้สามารถกระตุ้นให้เกิดการผลิต H2O2 ชั่วคราวซึ่งเชื่อว่าทำหน้าที่เป็นโมเลกุลส่งสัญญาณต้นทางในการตอบสนองเพื่อป้องกันการต้านออกซิเดชันต่อความเครียดออกซิเดชันที่เกี่ยวข้องกับการเกิดเปลือกผลสีน้ำตาลของลำไย การทดลองที่ 1 ศึกษาผลของก๊าซ SO2 และ ClO2 ต่อคุณภาพของผลลำไยพันธุ์ดอระหว่างการเก็บรักษา โดยนำผลลำไยสดมารมผลด้วยก๊าซ SO2 (500, 1,000 และ 2,500 mg L-1) หรือ ClO2 (10 mg L-1) เพียงอย่างเดียว หรือรมด้วยก๊าซทั้งสองร่วมกัน แล้วเก็บไว้ที่ 251 °C ความชื้นสัมพัทธ์ 82% เป็นเวลา 8 วัน แล้วสุ่มตัวอย่างผลมาเพื่อวิเคราะห์คุณภาพ พบว่าชุดที่รมร่วมกันระหว่าง SO2 1,000 mg L-1 และClO2 10 mg L-1 สามารถควบคุมการเกิดสีน้ำตาลได้ดีที่สุด รวมทั้งช่วยรักษาคุณภาพการมองเห็น และรักษาการยอมรับคุณภาพโดยรวมของผู้บริโภคได้ การรมผลด้วยก๊าซ SO2 1,000 mg L-1 หรือ ClO2 10 mg L-1 เพียงอย่างเดียว หรือรมร่วมกันสามารถลดการเกิดเปลือกผลสีน้ำตาลและรักษาคุณภาพของผลได้นานถึง 3, 5 และ 7 วันตามลำดับ เมื่อเปรียบเทียบกับชุดควบคุมที่ไม่ผ่านการรมที่เก็บรักษาได้เพียง 2 วัน การรมผลด้วย SO2 และ ClO2 ยังช่วยลดการเกิดโรคและชะลอการลดลงของการยอมรับคุณภาพโดยรวมของผู้บริโภค นอกจากนั้นระดับของ SO2 และ ClO2 ตกค้างในเปลือกผลและเนื้อผลของชุดที่ผ่านการรมด้วยก๊าซยังมีค่าต่ำ และต่ำกว่าเกณฑ์ที่กำหนด การศึกษาผลของการรมด้วยก๊าซ SO2 และ ClO2 ต่อการสร้าง H2O2 และการกระตุ้นระดับเซลล์ในการตอบสนองต่อความเครียดออกซิเดชันของผลลำไยพันธุ์ดอ พบว่าชุดที่ผ่านการรมก๊าซมีปริมาณ H2O2 เพิ่มขึ้นอย่างรวดเร็วโดยเพิ่มสูงสุดในชั่วโมงที่ 6 12 ภายหลังการรม นอกจากนั้นยังมีการแสดงออกของยีนพลาสมาเมมเบรนนิโคตินาไมด์อะดินีนไดนิวคลีโอไทด์ฟอสเฟตออกซิเดส (RbohD) และ ซุปเปอร์ออกไซด์ ดิสมิวเทส (SOD) เพิ่มขึ้น รวมทั้งมีกิจกรรมของเอนไซม์นิโคตินาไมด์อะดินีนไดนิวคลีโอไทด์ฟอสเฟตออกซิเดส (NOX) และเอนไซม์ SOD เพิ่มขึ้นพร้อมกับการเพิ่มขึ้นของ H2O2 เมื่อเปรียบเทียบกับชุดที่ผ่านการรมก๊าซพบว่าชุดควบคุมที่ไม่ผ่านการรมก๊าซ ปริมาณ H2O2 ไม่มีการเพิ่มขึ้นในวันแรก แต่หลังจากนั้นมีการเพิ่มขึ้นอย่างรวดเร็วโดยมีปริมาณสูงกว่าผลชุดที่ผ่านการรมก๊าซถึงสามเท่าในตอนท้ายของการทดลองในขณะที่ผลที่ผ่านการรมก๊าซยังคงมีปริมาณ H2O2 ต่ำ ชุดที่ผ่านการรมก๊าซมีการกระตุ้นการแสดงออกของยีนไมโตเจนแอ็คติเวทเต็ดโปรตีนไคเนส (MAPK, MPK3 และ MPK6) ในช่วง 3 ชั่วโมงถึง 2 วันแรกภายหลังการรม เมื่อเปรียบเทียบชุดที่ผ่านการรมก๊าซ พบว่าชุดควบคุมที่ไม่ผ่านการรมก๊าซมีการแสดงออกของยีนต่ำมากและแทบจะไม่มีการเปลี่ยนแปลงตลอดระยะเวลาการเก็บรักษา และชุดที่ผ่านการรมก๊าซมีปริมาณอะดีโนซีนไตรฟอสเฟต (ATP) เพิ่มขึ้นอย่างรวดเร็วภายหลังรม ซึ่งแตกต่างกับชุดควบคุมที่ไม่ผ่านการรมมีปริมาณ ATP ลดลงตลอดการเก็บรักษา รวมทั้งการแสดงออกของยีน MPK3 และ MPK6 ยังสามารถถูกกระตุ้นจากการให้ ATP จากภายนอก (eATP) ซึ่งขึ้นกับเวลาเช่นเดียวกับในผลชุดที่ผ่านการรมก๊าซ ชุดที่ผ่านการรมก๊าซมีการกระตุ้นการแสดงออกของยีนในระบบป้องกันการต้านออกซิเดชัน ได้แก่ คะตะเลส (CAT) แอสคอร์เบทเปอร์ออกซิเดส (APX) และ กลูตาไธโอนเปอร์ออกซิเดส (GPX) รวมทั้งกิจกรรมของเอนไซม์ CAT APX และ GPX มีค่าสูงสุดในชั่วโมงที่ 12-24 และ 6-24 ตามลำดับส่วนในชุดควบคุมที่ไม่ผ่านการรมก๊าซยังคงมีการแสดงออกของยีนและกิจกรรมของเอนไซม์ในระบบป้องกันการต้านออกซิเดชันต่ำตลอดการเก็บรักษา ชุดที่ผ่านการรมก๊าซมีศักยภาพรวมในการต้านออกซิเดชันเพิ่มขึ้นโดยวิเคราะห์จากศักยภาพในการกำจัดอนุมูลอิสระดีพีพีเอช (1,1-diphenyl-2-picrylhydrazyl radical scavenging, DPPH radical scavenging) และอนุมูลอิสระเอบีทีเอส (2,2’-azinobis (3-ethylbenzothiazoline-6-sulfonic acid) radical scavenging, ABTS radical scavenging) รวมทั้งมีสัดส่วนของแอสคอร์เบทต่อดีไฮโดรแอสคอร์เบท (ASA/DHA) และ รีดิวซ์กลูตาไธโอนต่อออกซิไดซ์กลูตาไธโอน (GSH/GSSG) เพิ่มขึ้นด้วยเช่นกัน ผลการทดลองชี้ให้เห็นว่าการรมผลลำไยด้วยก๊าซ SO2 หรือ ClO2 เพียงอย่างเดียวหรือรมร่วมกัน มีผลกระตุ้นวิถีการส่งสัญญาณ H2O2 โดยการชักนำให้เกิดการสร้าง H2O2 ที่ควบคุมโดย NOX และการกระตุ้น MAPK รวมทั้งมีผลเพิ่มประสิทธิภาพของระบบป้องกันการต้านออกซิเดชันในผลลำไย เพื่อใช้ในการลดการสร้าง H2O2 ที่เกิดตามมาในภายหลัง จึงทำให้สามารถลดการเกิดเปลือกผลสีน้ำตาลและรักษาคุณภาพของผลลำไยในระหว่างการเก็บรักษาen_US
Appears in Collections:SCIENCE: Theses

Files in This Item:
File Description SizeFormat 
570551061 อติณัฐ จรดล.pdf5.43 MBAdobe PDFView/Open    Request a copy


Items in CMUIR are protected by copyright, with all rights reserved, unless otherwise indicated.