Transcriptomic and Metabolomic Analyses to Reveal New Cellular Responses of Harvested Strawberry Fruit Exposed to Short-term 30% CO2

Abstract

딸기 과실의 저장성을 증진시키기 위해 수확 한 과실에 30% 이산화탄소를 3시간 처리하는 수확 후 관리기술이 적용되고 있다. 본 연구에서는 단시간 30% 이산화탄소 처리에 의해 유도되는 딸기의 새로운 세포 반응을 전사체와 대사체 분석을 통해 구명하였다. 논산에서 수확 한 설향 품종의 딸기 과실을 대조구로 일반 대기 가스를, 처리구로 30% 이산화탄소 가스를 각각 3시간 동안 처리한 후 10oC의 저장고에 10일 간 저장하였다. 그 결과 30% 이산화탄소가 딸기 과실의 경도 유지와 부패 억제에 효과가 있음이 확인되었다. 전사체 분석을 통해 30% 이산화탄소에 의해 세포벽 분해와 관련된 expansin, pectinesterase, -xylosidase의 발현이 억제되고, heat shock protein의 발현이 증가하는 것이 확인되었다. 대사체 분석의 경우, 30% 이산화탄소에 의해 glucose, quinic acid, succinic acid, arabionose가 유의적으로 증가하는 것이 확인되었다. 이는 30% 이산화탄소에 의해 딸기의 숙성이 지연되었기 때문일 것이라 추측된다. 전자 투과 현미경을 통해 30% 이산화탄소가 딸기의 중간 박막층의 분해가 지연됨을 확인하였다. 중간 박막층은 식물 조직에서 마주하는 세포를 서로 접착하는 부위인데, 30% 이산화탄소에 노출 된 딸기의 경우 중간 박막층이 와해되지 않고 선명하게 유지됨이 확인되었다. 저장 3일 차에 30% 이산화탄소에 노출된 딸기 과실의 세포벽 내의 pectin의 함량은 일반 대기 가스를 처리한 딸기 과실의 펙틴 함량보다 46% 높게 존재하는 것이 확인되었다. 본 연구를 통해 30% 이산화탄소가 딸기 과실의 세포벽 분해 효소의 발현을 억제하여 세포벽의 와해를 지연시키고 비생물학적 스트레스에 대항하는 유전자의 발현을 유도하여 딸기 과실의 저장성을 높이 것을 확인하였다.