沈艾彬,刘峰娟,秦宗权,冯作山,高洋洋,陈计峦＊

(1.石河子大学食品学院,新疆石河子 832003;2.新疆农业大学食品科学学院,新疆乌鲁木齐 830052;3.玛纳斯成职教中心,新疆玛纳斯 832200)

采前水杨酸处理对哈密瓜果实防御酶的诱导

沈艾彬1,刘峰娟1,秦宗权1,冯作山2,高洋洋3,陈计峦1＊

(1.石河子大学食品学院,新疆石河子 832003;2.新疆农业大学食品科学学院,新疆乌鲁木齐 830052;3.玛纳斯成职教中心,新疆玛纳斯 832200)

采用 1.0、2.0、3.0 mmol/L水杨酸分别在“蜜农 9号”哈密瓜开花前 1周、幼果期 (花后 2周)、果实迅速膨大期 (花后 3周)和网纹形成期 (花后 4周)对植株进行 4次喷洒.依次在幼果期、膨大期、网纹形成期和成熟期进行取样.分析不同浓度水杨酸处理后果实体内 3种防御性酶活性的变化.结果表明:采前 1.0、2.0、3.0 mmol/L水杨酸处理均能有效地提高哈密瓜果实中过氧化物酶 (POD)、多酚氧化酶 (PPO)和苯丙氨酸解氨酶 (PAL)活性,尤其以 2.0 mmol/L水杨酸处理酶活性增加最为显著.

哈密瓜;水杨酸;诱导;防御酶

0 前言

哈密瓜是我国新疆地区的主要经济作物之一,由于其采后代谢旺盛,且采收期集中,正经高温阶段,加之哈密瓜含水量丰富,对损伤及真菌的侵染很敏感,致使瓜果在运销期间损耗巨大[1-3].为抑制哈密瓜品质变劣,延长保藏期,经常用药剂保鲜,但化学药剂在应用中存在残留问题,越来越受到严格的控制[4],因此,寻求安全、有效的防腐措施十分迫切[5].

有研究证明,果蔬产品的抗病性可通过诱导实现[6].水杨酸 (salicylic acid,SA)是植物体内产生的一种酚类化合物,也是植物组织中一种天然活性物质,它作为一种信号分子对一些重要的代谢过程起调控作用[7].目前对 SA的研究热点集中在它的抗病性和信号传导方面,现已发现水杨酸能诱导多种植物对病毒、真菌及细菌病害产生抗性[8-9].

作者采用不同浓度水杨酸对“蜜农 9号”哈密瓜进行采前植株和果实处理,以研究果实体内3种防御性酶 POD、PPO、PAL活性的变化,筛选新的哈密瓜安全防腐方法.

1 材料与方法

1.1 材料

供试哈密瓜品种为“蜜农 9号”,在五家渠市103团七连农户承包田进行.2010年 4月 30日播种,5月 6日定植,株距 50 cm,行距 100 cm,6月13日植株授粉.供试水杨酸为市售分析纯.

1.2 方法

1.2.1 采前 SA处理的时期与取样

参照文献[10]的方法.分别于哈密瓜开花前1周、幼果期 (花后 2周)、果实迅速膨大期 (花后3周)和网纹形成期 (花后 4周)4个时期用 1.0、2.0、3.0 mmol/L SA对哈密瓜植株分别进行 4次喷洒,以清水处理为对照.每升药液喷洒 30～40株,每次处理 30株,重复 3次.分别在幼果期、膨大期、网纹期和成熟期采集处理后的果实样品,当日运至实验室进行取样.取样时用直径 5 mm的打孔器打取带皮组织,取皮下 5～10 mm处组织,锡纸包裹,液氮冷冻后置于超低温冰箱 (-80℃)保存待测.每次处理 6个果实,重复 3次.

1.2.2 酶的提取及活性测定

过氧化物酶活性测定:以 0.10 mol/L Tris-HCl缓冲液 (pH=8.5),在 4℃,12 000 r/min离心 15 min提取粗酶液.反应体系包括:粗酶液0.15 mL;0.20 mol/L pH 6.0磷酸缓冲液 2.951 mL;0.03 mL 30%H2O2;0.019 mL愈创木酚.以pH 6.0磷酸缓冲液作对照,在 20℃下 470 nm处测定吸光值.

多酚氧化酶活性测定:以 0.05 mol/L磷酸缓冲液 (pH=6.8),在 4℃,12 000 r/min离心 15 min提取粗酶液.反应体系包括:2.00 mL 0.05 mol/L磷酸缓冲液 (pH=6.8);1.00 mL 0.02 mol/L邻苯二酚 (用 0.05 mol/L pH=6.8磷酸缓冲液配制),以 pH 6.8磷酸缓冲液做对照,在20℃下于 410 nm处测定吸光值.

苯丙氨酸解氨酶活性测定:以 100 mmol/L硼酸缓冲液 (pH =8.8),在 4℃、12 000g离心 15 min提取粗酶液.反应体系包括:3 mL 50 mmol/L硼酸缓冲液(pH=8.8);0.5 mL 20 mmol/L L-苯丙氨酸,在 37℃预保温平衡 10 min,再加入0.5 mL酶液,混合后,迅速测定该混合液在波长290 nm处的吸光度值作为反应的初始值 (OD0).然后将反应管置于 37℃保温 60 min.保温结束时再立即测定反应混和液在波长 290 nm处的吸光度值作为反应的终止值 (OD1).

酶活性定义:单位时间内,1 mL酶液吸光度变化 0.001定义为 1个酶活性单位.

1.3 数据统计

试验数据用Microsoft Excel 2003软件做统计分析,DPS 7.55软件进行数据显著性差异分析.

2 结果与分析

2.1 采前不同 SA处理对 POD酶活性的影响(图1)

图1 采前不同浓度水杨酸处理对 POD酶活性的影响

由图 1可知,不同浓度水杨酸处理可提高哈密瓜果实 POD活性.哈密瓜果实生长发育过程中,POD活性先升高后降低,在网纹形成期其活性值达到最高值,进入成熟后期,其活性略有降低.不同生长发育阶段水杨酸处理均可提高 POD活性,且 2.0 mmol/L水杨酸处理哈密瓜果实 POD活性增加明显高于 1.0、3.0 mmol/L水杨酸处理的活性值.如 2.0 mmol/L水杨酸处理的哈密瓜果实在网纹形成期的 POD活性依次为 1.29、1.34、1.27 U/(g·min),分别为同期 1.0、3.0 mmol/L水杨酸及清水对照处理的 POD活性的 1.04倍、1.06倍、1.09倍,也分别是幼果期和果实膨大期的 1.0、2.0、3.0 mmol/L水杨酸及清水对照处理的 POD活性的 2.20倍、2.09倍、2.27倍、2.48倍;1.76倍、1.46倍、1.97倍、2.06倍.

列出方差分析表进行 F检验.临界 F值:查表得 F0.01(3,9)=6.99,因为 F =14.134 0＞F0.01(3,9),p＜0.01.说明不同水杨酸浓度处理间对哈密瓜果实体内 POD酶活性的影响效果差异极显著,不同浓度的水杨酸处理效果是不同的,见表1.

表 1 方差分析

由表2可看出,在α=0.05水平下,1.0 mmol/L水杨酸处理与 3.0 mmol/L水杨酸处理,3.0 mmol/L水杨酸处理与对照 CK处理均数间差异不显著,其余均数间差异显著;在α=0.01水平下,2.0 mmol/L水杨酸处理与 3.0 mmol/L水杨酸处理,1.0 mmol/L水杨酸处理与 3.0 mmol/L水杨酸处理,3.0 mmol/L水杨酸处理与对照 CK处理均数间差异不显著,其余均数间差异显著.见表2.

表2 平均数多重比较表

2.2 采前不同浓度 SA处理对 PPO酶活性的影响

由图 2可见,哈密瓜果实生长发育过程中,PPO活性变化不大,但总体呈上升趋势.不同生长发育阶段 1.0、2.0、3.0 mmol/L水杨酸处理促进了果实体内 PPO活性的提高,其中以 2.0 mmol/L水杨酸处理的增值最为明显.在哈密瓜果实达到成熟期时,2.0 mmol/L水杨酸处理的果实 PPO活性值为 0.65 U/(g·min),而同期 1.0、3.0 mmol/L水杨酸及清水对照处理的果实的 PPO活性值依次为 0.59、0.61、0.46 U/(g·min);开花前 1周、幼果期、迅速膨大期 2.0 mmol/L水杨酸处理的果实 PPO活性值分别为 0.46、0.47、0.59 U/(g·min),均低于网纹形成期处理的 0.65 U/(g·min).

图2 采前不同浓度水杨酸处理对 PPO酶活性的影响

列出方差分析表,进行 F检验.查 F值表当df1=3,df2=9时,F0.01=6.99,现实计算得 F=55.407 0＞F0.01,故 p＜0.01,采前不同浓度水杨酸处理对果实体内 PPO酶活性影响是有极显著差异的,见表3.

表3 方差分析

对最小显著差异法多重比较.结果表明,除采前 1.0 mmol/L水杨酸处理与 3.0 mmol/L水杨酸处理间差异不显著外,其余处理间的比较均达到了差异极显著或显著的程度.采前 2.0 mmol/L水杨酸处理哈密瓜果实 PPO酶活性积累效果最好,清水对照 PPO酶活性积累效果最差,见表4.

表4 LSD法多重比较

2.3 采前不同浓度 SA处理对 PAL酶活性的影响

由图 3可见,哈密瓜果实在生长发育过程中,PAL活性变化不大,总体上呈现先上升后下降趋势,在网纹形成期其活性达到峰值.不同生长发育阶段,不同浓度水杨酸处理果实体内 PAL活性均高于同期的清水对照处理.在网纹形成期 2.0 mmol/L水杨酸处理的果实 PAL活性达到最大,为 1.93 0.01 U/(g·h),1.0、3.0 mmol/L水杨酸处理之间差异不明显,2.0 mmol/L水杨酸处理与同期 1.0、3.0 mmol/L水杨酸和清水对照处理差值依次为 0.06、0.08、0.61 0.01 U/(g·h),与幼果期和迅速膨大期的 1.0、2.0、3.0 mmol/L水杨酸及清水对照处理的 PAL活性的差值为 0.24、0.19、0.25、0.79 0.01 U/(g·h);0.18、0.10、0.14、0.66 0.01 U/(g·h).

图3 采前不同浓度水杨酸处理对 PAL酶活性的影响

列出方差分析表进行 F检验.临界 F值:查表得 F0.01(3,9)=6.99,因为 F =730.262 0＞F0.01(3,9),故 p＜0.01.说明不同水杨酸浓度处理间对哈密瓜果实体内 PAL酶活性的影响效果差异极显著,不同浓度的水杨酸处理效果是不同的,见表5.

表5 方差分析

对最小显著差异法多重比较.结果表明,除采前 1.0 mmol/L水杨酸处理与 3.0 mmol/L水杨酸处理间差异不显著外,其余处理间的比较均达到了差异极显著或显著的程度.采前 2.0 mmol/L水杨酸处理哈密瓜果实 PAL酶活性积累效果最好,清水对照 PAL酶活性积累效果最差,见表6.

表6 LSD法多重比较

3 讨论

SA处理可以诱导系统酶活性的提高.试验结果表明,采前 2.0 mmol/L水杨酸处理明显诱导了哈密瓜果实体内 POD、PPO和 PAL等防御性酶活性的升高,该结果与 Liu[11]和 Cao[12]分别在桃和梨上的结果基本一致.且黄瓜幼苗经 SA处理后PAL、POD、PPO 3种酶活性均有不同程度的提高[13].PAL是苯丙烷代谢途径中的关键酶和限速酶,经由该途径合成的中间产物如酚类物质以及木质素和类黄酮类植保素等都是植物体内的一些重要抗菌物质[14];过氧化物酶 (POD)是一种保护性酶,POD是植物体内普遍存在的氧化还原酶,对植物的抗病防卫反应起着非常重要的作用.一方面,它能与 PPO共同参与酚的氧化,形成对病菌毒性较高的醌类物质,使细胞壁增厚来抵御病菌的侵入和扩展从而抑制发病;另一方面,POD参与木质素的合成,催化木质素与壁多糖和壁蛋白的结合,以便形成一道屏障,阻止病原的侵入和扩展,另外它也是细胞内活性氧清除酶之一,可避免活性氧的产生和积累[15-16].近来的研究表明,过氧化物酶活性提高是作物感染病后整体获得抗病性的表现之一,使植物抗病保护机制加强[17].

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INDUCTI ON OF DEFENSE ENZY MES OF HAM IMELONS BY PREHARVEST SAL ICYL IC ACI D SPRAY TREAT MENT

SHEN Ai-bin1,L IU Feng-juan1,Q IN Zong-quan1,FENG Zuo-shan2,GAO Yang-yang3,CHEN Ji-luan1
(1.Food College,Shihezi University,Shihezi832003,China;2.School of Food Science and Technology,X injiang Agricultural University,U rum qi830052,China;3.M anas Vocational Education Center,M anas832200,China)

In the paper,we respectively sprayed salicylic acid with the concentration of 1.0 mmol/L,2.0 mmol/L and 3.0 mmol/L onto the Hami melon plants 4 times in the stage of 1 week before flowering,the young fruit stage(2 weeks after flowering),the quick fruit swelling stage(3 weeks after the flowering)and the net for mation stage(4 weeks after flowering),and sampled sequentially in the young fruit stage,the fruit s welling stage,the net formation stage and the maturing stage to analyze the change in activity of 3 defense enzymes in the fruit treated by salicylic acid with different concentrations.The results showed the salicylic acid treatment could effectively improve the activities of peroxidase(POD),polyphenol oxidase(PPO)and phenylalanine ammonia lyase(PAL),but 2.0 mmol/L salicylic acid treat ment had the most remarkable effect in improving the enzyme activity.

Hamimelon;salicylic acid;induction;defense enzyme

TS201.2

B

1673-2383(2011)01-0058-04

2010-12-03

国家科技部国际合作项目 (2009DFA32160);科技部科技人员服务企业行动(2009GJG/2007BAD52B07)

沈艾彬 (1984-),女,河北承德人,硕士研究生,研究方向为农产品加工与储藏.

＊通信作者