采前水楊酸處理對(duì)哈密瓜果實(shí)防御酶的誘導(dǎo)

沈艾彬,劉峰娟,秦宗權(quán),馮作山,高洋洋,陳計(jì)巒＊

(1.石河子大學(xué)食品學(xué)院,新疆石河子 832003;2.新疆農(nóng)業(yè)大學(xué)食品科學(xué)學(xué)院,新疆烏魯木齊 830052;3.瑪納斯成職教中心,新疆瑪納斯 832200)

采前水楊酸處理對(duì)哈密瓜果實(shí)防御酶的誘導(dǎo)

沈艾彬1,劉峰娟1,秦宗權(quán)1,馮作山2,高洋洋3,陳計(jì)巒1＊

(1.石河子大學(xué)食品學(xué)院,新疆石河子 832003;2.新疆農(nóng)業(yè)大學(xué)食品科學(xué)學(xué)院,新疆烏魯木齊 830052;3.瑪納斯成職教中心,新疆瑪納斯 832200)

采用 1.0、2.0、3.0 mmol/L水楊酸分別在“蜜農(nóng) 9號(hào)”哈密瓜開(kāi)花前 1周、幼果期 (花后 2周)、果實(shí)迅速膨大期 (花后 3周)和網(wǎng)紋形成期 (花后 4周)對(duì)植株進(jìn)行 4次噴灑.依次在幼果期、膨大期、網(wǎng)紋形成期和成熟期進(jìn)行取樣.分析不同濃度水楊酸處理后果實(shí)體內(nèi) 3種防御性酶活性的變化.結(jié)果表明:采前 1.0、2.0、3.0 mmol/L水楊酸處理均能有效地提高哈密瓜果實(shí)中過(guò)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水楊酸處理酶活性增加最為顯著.

哈密瓜;水楊酸;誘導(dǎo);防御酶

0 前言

哈密瓜是我國(guó)新疆地區(qū)的主要經(jīng)濟(jì)作物之一,由于其采后代謝旺盛,且采收期集中,正經(jīng)高溫階段,加之哈密瓜含水量豐富,對(duì)損傷及真菌的侵染很敏感,致使瓜果在運(yùn)銷期間損耗巨大[1-3].為抑制哈密瓜品質(zhì)變劣,延長(zhǎng)保藏期,經(jīng)常用藥劑保鮮,但化學(xué)藥劑在應(yīng)用中存在殘留問(wèn)題,越來(lái)越受到嚴(yán)格的控制[4],因此,尋求安全、有效的防腐措施十分迫切[5].

有研究證明,果蔬產(chǎn)品的抗病性可通過(guò)誘導(dǎo)實(shí)現(xiàn)[6].水楊酸 (salicylic acid,SA)是植物體內(nèi)產(chǎn)生的一種酚類化合物,也是植物組織中一種天然活性物質(zhì),它作為一種信號(hào)分子對(duì)一些重要的代謝過(guò)程起調(diào)控作用[7].目前對(duì) SA的研究熱點(diǎn)集中在它的抗病性和信號(hào)傳導(dǎo)方面,現(xiàn)已發(fā)現(xiàn)水楊酸能誘導(dǎo)多種植物對(duì)病毒、真菌及細(xì)菌病害產(chǎn)生抗性[8-9].

作者采用不同濃度水楊酸對(duì)“蜜農(nóng) 9號(hào)”哈密瓜進(jìn)行采前植株和果實(shí)處理,以研究果實(shí)體內(nèi)3種防御性酶 POD、PPO、PAL活性的變化,篩選新的哈密瓜安全防腐方法.

1 材料與方法

1.1 材料

供試哈密瓜品種為“蜜農(nóng) 9號(hào)”,在五家渠市103團(tuán)七連農(nóng)戶承包田進(jìn)行.2010年 4月 30日播種,5月 6日定植,株距 50 cm,行距 100 cm,6月13日植株授粉.供試水楊酸為市售分析純.

1.2 方法

1.2.1 采前 SA處理的時(shí)期與取樣

參照文獻(xiàn)[10]的方法.分別于哈密瓜開(kāi)花前1周、幼果期 (花后 2周)、果實(shí)迅速膨大期 (花后3周)和網(wǎng)紋形成期 (花后 4周)4個(gè)時(shí)期用 1.0、2.0、3.0 mmol/L SA對(duì)哈密瓜植株分別進(jìn)行 4次噴灑,以清水處理為對(duì)照.每升藥液噴灑 30～40株,每次處理 30株,重復(fù) 3次.分別在幼果期、膨大期、網(wǎng)紋期和成熟期采集處理后的果實(shí)樣品,當(dāng)日運(yùn)至實(shí)驗(yàn)室進(jìn)行取樣.取樣時(shí)用直徑 5 mm的打孔器打取帶皮組織,取皮下 5～10 mm處組織,錫紙包裹,液氮冷凍后置于超低溫冰箱 (-80℃)保存待測(cè).每次處理 6個(gè)果實(shí),重復(fù) 3次.

1.2.2 酶的提取及活性測(cè)定

過(guò)氧化物酶活性測(cè)定:以 0.10 mol/L Tris-HCl緩沖液 (pH=8.5),在 4℃,12 000 r/min離心 15 min提取粗酶液.反應(yīng)體系包括:粗酶液0.15 mL;0.20 mol/L pH 6.0磷酸緩沖液 2.951 mL;0.03 mL 30%H2O2;0.019 mL愈創(chuàng)木酚.以pH 6.0磷酸緩沖液作對(duì)照,在 20℃下 470 nm處測(cè)定吸光值.

多酚氧化酶活性測(cè)定:以 0.05 mol/L磷酸緩沖液 (pH=6.8),在 4℃,12 000 r/min離心 15 min提取粗酶液.反應(yīng)體系包括:2.00 mL 0.05 mol/L磷酸緩沖液 (pH=6.8);1.00 mL 0.02 mol/L鄰苯二酚 (用 0.05 mol/L pH=6.8磷酸緩沖液配制),以 pH 6.8磷酸緩沖液做對(duì)照,在20℃下于 410 nm處測(cè)定吸光值.

苯丙氨酸解氨酶活性測(cè)定:以 100 mmol/L硼酸緩沖液 (pH =8.8),在 4℃、12 000g離心 15 min提取粗酶液.反應(yīng)體系包括:3 mL 50 mmol/L硼酸緩沖液(pH=8.8);0.5 mL 20 mmol/L L-苯丙氨酸,在 37℃預(yù)保溫平衡 10 min,再加入0.5 mL酶液,混合后,迅速測(cè)定該混合液在波長(zhǎng)290 nm處的吸光度值作為反應(yīng)的初始值 (OD0).然后將反應(yīng)管置于 37℃保溫 60 min.保溫結(jié)束時(shí)再立即測(cè)定反應(yīng)混和液在波長(zhǎng) 290 nm處的吸光度值作為反應(yīng)的終止值 (OD1).

酶活性定義:單位時(shí)間內(nèi),1 mL酶液吸光度變化 0.001定義為 1個(gè)酶活性單位.

1.3 數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)

試驗(yàn)數(shù)據(jù)用Microsoft Excel 2003軟件做統(tǒng)計(jì)分析,DPS 7.55軟件進(jìn)行數(shù)據(jù)顯著性差異分析.

2 結(jié)果與分析

2.1 采前不同 SA處理對(duì) POD酶活性的影響(圖1)

圖1 采前不同濃度水楊酸處理對(duì) POD酶活性的影響

由圖 1可知,不同濃度水楊酸處理可提高哈密瓜果實(shí) POD活性.哈密瓜果實(shí)生長(zhǎng)發(fā)育過(guò)程中,POD活性先升高后降低,在網(wǎng)紋形成期其活性值達(dá)到最高值,進(jìn)入成熟后期,其活性略有降低.不同生長(zhǎng)發(fā)育階段水楊酸處理均可提高 POD活性,且 2.0 mmol/L水楊酸處理哈密瓜果實(shí) POD活性增加明顯高于 1.0、3.0 mmol/L水楊酸處理的活性值.如 2.0 mmol/L水楊酸處理的哈密瓜果實(shí)在網(wǎng)紋形成期的 POD活性依次為 1.29、1.34、1.27 U/(g·min),分別為同期 1.0、3.0 mmol/L水楊酸及清水對(duì)照處理的 POD活性的 1.04倍、1.06倍、1.09倍,也分別是幼果期和果實(shí)膨大期的 1.0、2.0、3.0 mmol/L水楊酸及清水對(duì)照處理的 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.

列出方差分析表進(jìn)行 F檢驗(yàn).臨界 F值:查表得 F0.01(3,9)=6.99,因?yàn)?F =14.134 0＞F0.01(3,9),p＜0.01.說(shuō)明不同水楊酸濃度處理間對(duì)哈密瓜果實(shí)體內(nèi) POD酶活性的影響效果差異極顯著,不同濃度的水楊酸處理效果是不同的,見(jiàn)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水楊酸處理與 3.0 mmol/L水楊酸處理,3.0 mmol/L水楊酸處理與對(duì)照 CK處理均數(shù)間差異不顯著,其余均數(shù)間差異顯著;在α=0.01水平下,2.0 mmol/L水楊酸處理與 3.0 mmol/L水楊酸處理,1.0 mmol/L水楊酸處理與 3.0 mmol/L水楊酸處理,3.0 mmol/L水楊酸處理與對(duì)照 CK處理均數(shù)間差異不顯著,其余均數(shù)間差異顯著.見(jiàn)表2.

表2 平均數(shù)多重比較表

2.2 采前不同濃度 SA處理對(duì) PPO酶活性的影響

由圖 2可見(jiàn),哈密瓜果實(shí)生長(zhǎng)發(fā)育過(guò)程中,PPO活性變化不大,但總體呈上升趨勢(shì).不同生長(zhǎng)發(fā)育階段 1.0、2.0、3.0 mmol/L水楊酸處理促進(jìn)了果實(shí)體內(nèi) PPO活性的提高,其中以 2.0 mmol/L水楊酸處理的增值最為明顯.在哈密瓜果實(shí)達(dá)到成熟期時(shí),2.0 mmol/L水楊酸處理的果實(shí) PPO活性值為 0.65 U/(g·min),而同期 1.0、3.0 mmol/L水楊酸及清水對(duì)照處理的果實(shí)的 PPO活性值依次為 0.59、0.61、0.46 U/(g·min);開(kāi)花前 1周、幼果期、迅速膨大期 2.0 mmol/L水楊酸處理的果實(shí) PPO活性值分別為 0.46、0.47、0.59 U/(g·min),均低于網(wǎng)紋形成期處理的 0.65 U/(g·min).

圖2 采前不同濃度水楊酸處理對(duì) PPO酶活性的影響

列出方差分析表,進(jìn)行 F檢驗(yàn).查 F值表當(dāng)df1=3,df2=9時(shí),F0.01=6.99,現(xiàn)實(shí)計(jì)算得 F=55.407 0＞F0.01,故 p＜0.01,采前不同濃度水楊酸處理對(duì)果實(shí)體內(nèi) PPO酶活性影響是有極顯著差異的,見(jiàn)表3.

表3 方差分析

對(duì)最小顯著差異法多重比較.結(jié)果表明,除采前 1.0 mmol/L水楊酸處理與 3.0 mmol/L水楊酸處理間差異不顯著外,其余處理間的比較均達(dá)到了差異極顯著或顯著的程度.采前 2.0 mmol/L水楊酸處理哈密瓜果實(shí) PPO酶活性積累效果最好,清水對(duì)照 PPO酶活性積累效果最差,見(jiàn)表4.

表4 LSD法多重比較

2.3 采前不同濃度 SA處理對(duì) PAL酶活性的影響

由圖 3可見(jiàn),哈密瓜果實(shí)在生長(zhǎng)發(fā)育過(guò)程中,PAL活性變化不大,總體上呈現(xiàn)先上升后下降趨勢(shì),在網(wǎng)紋形成期其活性達(dá)到峰值.不同生長(zhǎng)發(fā)育階段,不同濃度水楊酸處理果實(shí)體內(nèi) PAL活性均高于同期的清水對(duì)照處理.在網(wǎng)紋形成期 2.0 mmol/L水楊酸處理的果實(shí) PAL活性達(dá)到最大,為 1.93 0.01 U/(g·h),1.0、3.0 mmol/L水楊酸處理之間差異不明顯,2.0 mmol/L水楊酸處理與同期 1.0、3.0 mmol/L水楊酸和清水對(duì)照處理差值依次為 0.06、0.08、0.61 0.01 U/(g·h),與幼果期和迅速膨大期的 1.0、2.0、3.0 mmol/L水楊酸及清水對(duì)照處理的 PAL活性的差值為 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).

圖3 采前不同濃度水楊酸處理對(duì) PAL酶活性的影響

列出方差分析表進(jìn)行 F檢驗(yàn).臨界 F值:查表得 F0.01(3,9)=6.99,因?yàn)?F =730.262 0＞F0.01(3,9),故 p＜0.01.說(shuō)明不同水楊酸濃度處理間對(duì)哈密瓜果實(shí)體內(nèi) PAL酶活性的影響效果差異極顯著,不同濃度的水楊酸處理效果是不同的,見(jiàn)表5.

表5 方差分析

對(duì)最小顯著差異法多重比較.結(jié)果表明,除采前 1.0 mmol/L水楊酸處理與 3.0 mmol/L水楊酸處理間差異不顯著外,其余處理間的比較均達(dá)到了差異極顯著或顯著的程度.采前 2.0 mmol/L水楊酸處理哈密瓜果實(shí) PAL酶活性積累效果最好,清水對(duì)照 PAL酶活性積累效果最差,見(jiàn)表6.

表6 LSD法多重比較

3 討論

SA處理可以誘導(dǎo)系統(tǒng)酶活性的提高.試驗(yàn)結(jié)果表明,采前 2.0 mmol/L水楊酸處理明顯誘導(dǎo)了哈密瓜果實(shí)體內(nèi) POD、PPO和 PAL等防御性酶活性的升高,該結(jié)果與 Liu[11]和 Cao[12]分別在桃和梨上的結(jié)果基本一致.且黃瓜幼苗經(jīng) SA處理后PAL、POD、PPO 3種酶活性均有不同程度的提高[13].PAL是苯丙烷代謝途徑中的關(guān)鍵酶和限速酶,經(jīng)由該途徑合成的中間產(chǎn)物如酚類物質(zhì)以及木質(zhì)素和類黃酮類植保素等都是植物體內(nèi)的一些重要抗菌物質(zhì)[14];過(guò)氧化物酶 (POD)是一種保護(hù)性酶,POD是植物體內(nèi)普遍存在的氧化還原酶,對(duì)植物的抗病防衛(wèi)反應(yīng)起著非常重要的作用.一方面,它能與 PPO共同參與酚的氧化,形成對(duì)病菌毒性較高的醌類物質(zhì),使細(xì)胞壁增厚來(lái)抵御病菌的侵入和擴(kuò)展從而抑制發(fā)病;另一方面,POD參與木質(zhì)素的合成,催化木質(zhì)素與壁多糖和壁蛋白的結(jié)合,以便形成一道屏障,阻止病原的侵入和擴(kuò)展,另外它也是細(xì)胞內(nèi)活性氧清除酶之一,可避免活性氧的產(chǎn)生和積累[15-16].近來(lái)的研究表明,過(guò)氧化物酶活性提高是作物感染病后整體獲得抗病性的表現(xiàn)之一,使植物抗病保護(hù)機(jī)制加強(qiáng)[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

國(guó)家科技部國(guó)際合作項(xiàng)目 (2009DFA32160);科技部科技人員服務(wù)企業(yè)行動(dòng)(2009GJG/2007BAD52B07)

沈艾彬 (1984-),女,河北承德人,碩士研究生,研究方向?yàn)檗r(nóng)產(chǎn)品加工與儲(chǔ)藏.

＊通信作者