草莓果實(shí)成熟衰老影響因子及其調(diào)控機(jī)制研究進(jìn)展

程 然，生吉萍

（中國(guó)人民大學(xué)農(nóng)業(yè)與農(nóng)村發(fā)展學(xué)院，北京 100872）

草莓果實(shí)成熟衰老影響因子及其調(diào)控機(jī)制研究進(jìn)展

程 然，生吉萍*

（中國(guó)人民大學(xué)農(nóng)業(yè)與農(nóng)村發(fā)展學(xué)院，北京 100872）

草莓味道可口，營(yíng)養(yǎng)豐富，是世界上栽培最廣泛的水果之一，但其 生育周期短，采后極易衰老腐爛，不耐貯藏。因此，研究草莓果實(shí)成熟衰老相關(guān)影響因子及其調(diào)控機(jī)制意義重大。本文就近年來(lái)草莓果實(shí)成熟衰老過(guò)程中植物激素（乙烯、脫落酸）、相關(guān)酶類（脂肪氧合酶、抗氧化酶類、軟化酶類）、外源物質(zhì)（Ca2+、鈣調(diào)素、NO、熱水）和成熟衰老相關(guān)基因（PLDa基因、FAD基因家族、細(xì)胞壁水解酶相關(guān)基因）及其調(diào)控機(jī)制進(jìn)行綜述，認(rèn)為內(nèi)源激素和酶類等在不同層次上發(fā)揮著作用，直接或間接通過(guò)影響乙烯、NO等小分子物質(zhì)發(fā)揮作用，相互影響，共同調(diào)控著果實(shí)的成熟衰老進(jìn)程?；?qū)用娴难芯可刑幱谄鸩诫A段，可能是通過(guò)編碼細(xì)胞膜和細(xì)胞壁的合成分解相關(guān)酶類來(lái)發(fā)揮作用。本文旨在為草莓采后生理、貯藏保鮮的研究提供綜合信息。

草莓；成熟衰老；影響因子；基因

草莓果實(shí)酸甜適口，老少咸宜，極具營(yíng)養(yǎng)價(jià)值和經(jīng)濟(jì)價(jià)值。它不僅富含維生素、礦物質(zhì)和膳食纖維等營(yíng)養(yǎng)性成分，一些功能性成分，尤其是多酚類植物化學(xué)物質(zhì)（酚酸、類黃酮、單寧、木酚素等）的含量也很高，具有良好的清除自由基和抗氧化能力[1-5]。草莓是典型的非躍變型果實(shí)，采后極易衰老腐爛，不耐貯藏。果實(shí)成熟衰老是一個(gè)復(fù)雜有序的生化過(guò)程，不僅色澤、質(zhì)地、風(fēng)味、香氣及其他代謝會(huì)發(fā)生變化，而且組織外觀性狀還受其內(nèi)在遺傳基因的高度協(xié)調(diào)控制[6-9]。目前對(duì)于躍變型果實(shí)成熟衰老的機(jī)理研究較深入，而對(duì)非躍變型果實(shí)的研究則相對(duì)較少。本文在前人研究的基礎(chǔ)上，以草莓這種非躍變型果實(shí)為典型材料，對(duì)其成熟衰老相關(guān)的植物激素（乙烯、脫落酸）、相關(guān)酶類（脂肪氧合酶、抗氧化酶類、軟化酶類）、外源物質(zhì)（Ca2+、鈣調(diào)素（calmodulin，CaM）、NO、熱水）和成熟衰老相關(guān)基因（PLDa基因、FAD基因家族、細(xì)胞壁水解酶相關(guān)基因）及其調(diào)控機(jī)制進(jìn)行綜述（圖1）。

圖1 草莓果實(shí)成熟衰老影響因子及其可能作用機(jī)制Fig.1 Factors affecting strawberry fruit ripening and senescence and the probable mechanisms

1 與草莓果實(shí)成熟衰老相關(guān)的植物激素

1.1 乙烯

乙烯是目前研究最多的一種調(diào)控成熟衰老的植物激素，它作為成熟衰老的啟動(dòng)因子，影響著許多相關(guān)基因的轉(zhuǎn)錄和翻譯[7]。呼吸速率和乙烯釋放速率作為果蔬采后成熟衰老的熱點(diǎn)研究?jī)?nèi)容，一直以來(lái)多數(shù)集中在躍變型果實(shí)，而對(duì)于非躍變型果實(shí)的研究則較少[10]。有研究表明，非躍變型果實(shí)的采后呼吸速率也呈上升趨勢(shì)[11-13]。用乙烯作用抑制劑1-甲基環(huán)丙烯（1-methylcyclopropene，1-MCP）處理草莓，可以降低草莓呼吸速率、維持采后草莓果實(shí)的硬度和顏色、抑制苯丙氨酸解氨酶（phenylalnine ammonialyase，PAL）酶活性、提高了超氧化物歧化酶（superoxide dismutase，SOD）和過(guò)氧化氫酶（catalase，CAT）活性、減緩花青苷和酚類物質(zhì)含量的增加，延緩衰老進(jìn)程[14-17]。但也有研究發(fā)現(xiàn)，在 0 ℃和5 ℃條件下貯藏的草莓，外源乙烯和1-MCP處理后基本不影響果實(shí)品質(zhì)及其腐爛速度[16]。史蘭等[17]認(rèn)為乙烯對(duì)草莓成熟衰老的調(diào)節(jié)作用受到草莓成熟度的影響，1-MCP處理能減緩成熟初期果實(shí)的呼吸作用而對(duì)成熟后期的果實(shí)不起作用。

不同的環(huán)境因素、成熟度等都有可能影響乙烯對(duì)于草莓成熟衰老的調(diào)控。隨著分子生物學(xué)的進(jìn)一步發(fā)展，從基因表達(dá)的角度或許可以為研究乙烯在非躍變型果實(shí)成熟衰老中的作用提供新的思路。

1.2 脫落酸

在草莓果實(shí)的成熟衰老過(guò)程中，脫落酸（abscisic acid，ABA）的生成迅速增長(zhǎng)，并且用ABA處理后提高了果實(shí)呼吸作用和纖維素酶活性[11,18]。對(duì)于非躍變型果實(shí)而言，ABA可能與成熟的啟動(dòng)有關(guān)。李春麗等[19]研究表明，草莓發(fā)育過(guò)程中瘦果和花托中ABA積累既有同步也有區(qū)別，相關(guān)性不顯著，而花托中可溶性糖與ABA的相關(guān)性極為顯著，表明二者之間可能有著密切的關(guān)系。盡管ABA受體及其信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)機(jī)制的確立較晚，但近年來(lái)脫落酸受體鑒定工作在模式植物上取得了實(shí)質(zhì)性突破[20]。草莓從綠熟到果實(shí)著色啟動(dòng)，ABA受體基因FaABAR/ CHLH表達(dá)量呈M型趨勢(shì)，ABA和高pH值能促進(jìn)FaABAR/ CHLH基因在轉(zhuǎn)錄水平上的表達(dá)，進(jìn)一步證實(shí)了ABA在草莓成熟衰老過(guò)程中的重要作用[20]。

2 與草莓果實(shí)成熟衰老相關(guān)的主要酶類

酶類在果實(shí)采后物質(zhì)代謝中起著關(guān)鍵的作用，目前研究較多的在草莓成熟衰老過(guò)程中起主要作用的酶類如下。

2.1 脂肪氧合酶

脂肪氧合酶（lipoxygenase，LOX），又稱脂肪氧化酶（liposidase）或胡蘿卜素氧化酶（carotene oxidase），是一種含非血紅素鐵的蛋白質(zhì)，它專一性地催化分子中具有順,順-l,4-戊二烯結(jié)構(gòu)的不飽和脂肪酸加氧反應(yīng)，在植物中的底物主要是亞油酸和亞麻酸，其主要產(chǎn)物是過(guò)氧化氫基脂肪酸[7,21]。LOX的作用機(jī)理是破壞磷脂雙分子層，大大增加細(xì)胞膜透性，引起組織降解，最終導(dǎo)致代謝紊亂和機(jī)體衰老[22]。LOX啟動(dòng)的膜脂質(zhì)過(guò)氧化是啟動(dòng)果實(shí)后熟軟化的主要因素[23-24]。LOX在番茄等果實(shí)成熟衰老中的調(diào)控作用已有大量研究報(bào)道[21-25]，在少數(shù)以草莓為材料的研究中，發(fā)現(xiàn)在草莓成熟和衰老過(guò)程中LOX活性顯著增加，增加的快慢與草莓品種特性有關(guān)[21]。

2.2 抗氧化酶類

自由基學(xué)說(shuō)認(rèn)為，活性氧的積累與代謝失衡即造成了衰老。果蔬中活性氧物質(zhì)主要有H2O2、羥自由基（·OH）和超氧陰離子自由基（O2ˉ·）等，與之相對(duì)應(yīng)的細(xì)胞內(nèi)有酶促和非酶促兩大自由基清除系統(tǒng)，超氧化物歧化酶（SOD）、過(guò)氧化氫酶（CAT）、過(guò)氧化物酶（peroxidase，POD）和谷胱甘肽過(guò)氧化物酶（glutathione peroxidase，GSH-Px）等屬于酶促保護(hù)系統(tǒng)，而非酶促保護(hù)系統(tǒng)包括抗壞血酸（ascorbic acid，ASA）、VE、類胡蘿卜素（carotenoids，Car）等。SOD、CAT、POD等酶活性的高低可以作為判斷果實(shí)耐貯性指標(biāo)和成熟衰老的標(biāo)志[21]。

有研究表明，草莓采后衰老過(guò)程中，常溫和低溫條件下O2ˉ·和H2O2的總體變化趨勢(shì)為增加，表明草莓果實(shí)采后衰老過(guò)程中有活性氧參與[26-27]。保護(hù)系統(tǒng)SOD和GSH的變化較為復(fù)雜，這與清除機(jī)制的多樣性及相互影響有關(guān)[26]。關(guān)軍鋒等[27]研究表明，隨草莓果實(shí)成熟度提高，前期SOD活性變化不大，粉紅期果實(shí)SOD活性開(kāi)始降低，全紅期果實(shí)SOD活性則顯著降低，相關(guān)分析顯示，草莓果實(shí)中的O2ˉ·產(chǎn)生速率與SOD活性呈極明顯負(fù)相關(guān)，說(shuō)明果實(shí)成熟衰老進(jìn)程與O2ˉ·的積累以及SOD清除超氧自由基能力的下降有關(guān)。對(duì)很多果實(shí)的研究表明，隨著貯藏時(shí)間的延長(zhǎng)，POD活性增強(qiáng)，因此認(rèn)為POD活性升高可作為果實(shí)衰老的指標(biāo)[21]。CAT在不同果實(shí)的衰老進(jìn)程中也伴隨著不同的變化[21]。

2.3 軟化相關(guān)酶類

果實(shí)硬度對(duì)于草莓自身品質(zhì)和采后生理都非常重要。草莓在貯藏期間硬度迅速下降，果實(shí)的軟化涉及復(fù)雜的生理生化過(guò)程，細(xì)胞壁物質(zhì)的降解和果膠-纖維素-半纖維素結(jié)構(gòu)的破壞，是細(xì)胞分離和果實(shí)軟化的開(kāi)端[25]。已發(fā)現(xiàn)細(xì)胞壁中的酶有近30 種[28]，大多數(shù)屬于水解酶類，如果膠酶、多聚半乳糖醛酸酶、纖維素酶、糖基水解酶、葡萄糖苷酶、葡聚糖苷酶、半乳糖苷酶等。其余則多屬于氧化還原酶類。

很多研究表明，多聚半乳糖醛酸酶（polygalacturonase，PG）、果膠甲酯酶（pectin methylesterase，PME）和纖維素酶（cellulase，Cels）與草莓果實(shí)軟化有關(guān)，采后PG、PME、Cels活性都有不同程度的上升，是破壞細(xì)胞壁結(jié)構(gòu)的主要酶類[29-34]。對(duì)草莓等多種水果的研究發(fā)現(xiàn)，Cels活性與果實(shí)硬度呈顯著負(fù)相關(guān)；也有學(xué)者的研究證實(shí)了PG和Cels活性的提高可促進(jìn)果膠和纖維素降解，在果實(shí)成熟軟化中起著關(guān)鍵作用[25]。

3 外源物質(zhì)對(duì)草莓果實(shí)成熟衰老的影響

草莓果實(shí)在成熟衰老的過(guò)程中，不僅受內(nèi)源物質(zhì)的調(diào)控，許多研究表明，一些外源物質(zhì)也可能通過(guò)調(diào)控乙烯來(lái)間接發(fā)揮作用，目前研究較多的有以下幾種。

3.1 Ca2+和CaM

Ca是植物生長(zhǎng)發(fā)育所必須的大量元素之一。Ca2+作為植物細(xì)胞信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)過(guò)程中的第二信使，由鈣信使介導(dǎo)的生理過(guò)程幾乎涉及到細(xì)胞的各種代謝和發(fā)育過(guò)程中[35-36]。CaM是高度保守和普遍存在于真核生物中的一種Ca2+受體蛋白，它與Ca2+結(jié)合后調(diào)節(jié)細(xì)胞內(nèi)多種酶的活性，進(jìn)而影響細(xì)胞功能[37-39]。在果實(shí)成熟衰老過(guò)程中，可溶性Ca2+含量呈下降趨勢(shì)[27]。

有研究表明，用質(zhì)膜C a2+通道阻斷劑異博定（verapamil hydrochloride tablets，Vp）、鈣通道Ca2+競(jìng)爭(zhēng)性抑制劑氯化鑭（LaCl3）以及Ca2+專一性螯合劑乙二醇雙（2-氨基乙基醚）四乙酸（ethylenebis（oxyethylenenitrilo）tetraacetic acid，EGTA）與乙烯一起處理白熟期草莓果實(shí)，可抑制乙烯誘導(dǎo)的草莓內(nèi)源乙烯的生成及可溶性蛋白的分解，可見(jiàn)阻斷質(zhì)膜Ca2+通道或螯合胞外Ca2+來(lái)減少胞內(nèi)Ca2+能抑制乙烯對(duì)果實(shí)的催熟作用，進(jìn)而可通過(guò)調(diào)節(jié)胞質(zhì)Ca2+濃度以影響乙烯對(duì)果實(shí)的催熟作用[40]。用CaM拮抗劑三氟拉嗪（trifluoperazine，TFP）、氯丙嗪（chlorpromazine，CPZ）與乙烯一起處理草莓果實(shí)，可抑制草莓乙烯釋放率上升以及可溶性蛋白的分解，表明乙烯生成信號(hào)途徑中有CaM參與，進(jìn)一步推斷CaM介導(dǎo)乙烯對(duì)草莓果實(shí)主要成熟衰老指標(biāo)的誘導(dǎo)作用[26,40]。

3.2 NO

1996年Ya’acov等[41]發(fā)現(xiàn)植物體內(nèi)能產(chǎn)生NO，隨后NO作為一種生物活性分子和信號(hào)分子通過(guò)抑制乙烯產(chǎn)生來(lái)抑制植物衰老的作用得到了廣泛研究。李雄彪[28]以硝普鈉（sodium nitroprusside，SNP）為NO供體研究了室溫條件下NO對(duì)草莓成熟衰老效應(yīng)的影響，發(fā)現(xiàn)在室溫條件下NO可以通過(guò)抑制乙烯產(chǎn)生和保持細(xì)胞膜的完整性來(lái)延緩草莓果實(shí)衰老程序的啟動(dòng)，減輕果實(shí)衰老過(guò)程中的自由基傷害，從而維持果實(shí)的良好品質(zhì)。朱樹華等[42]研究表明，NO可以抑制纖維素酶和LOX活性，提高CAT活性，表現(xiàn)出延緩草莓果實(shí)軟化衰老的生理作用。李衛(wèi)瓊等[43]發(fā)現(xiàn)使用NO熏蒸對(duì)于延長(zhǎng)草莓貨架期具有顯著作用。上述研究都表明，NO延緩草莓果實(shí)衰老的能力與其濃度有關(guān)。

3.3 熱水

熱激處理作為一種安全性良好的物理性果蔬保鮮手段，已經(jīng)在多種果品貯藏過(guò)程中得以有效證實(shí)[44]。有研究表明，熱水處理能夠明顯抑制草莓果實(shí)花青素、類黃酮和總酚的積累，增加氨基酸含量，延緩可溶性固形物和可滴定酸含量下降，降低果實(shí)腐爛指數(shù)、質(zhì)量損失率和呼吸速率，抑制過(guò)氧化物的積累及其對(duì)果實(shí)造成的傷害，從而延緩草莓果實(shí)的衰老[10,45]。還有研究發(fā)現(xiàn)，熱水處理對(duì)草莓的顏色、硬度、可溶性固形物、可滴定酸、細(xì)胞膜透性等未產(chǎn)生不良影響，有利于提高其貨架期[46-48]。杜正順等[10]采用反轉(zhuǎn)錄聚合酶鏈?zhǔn)椒磻?yīng)（reverse transcription polymerase chain reaction，RT-PCR）技術(shù)研究了熱水處理對(duì)草莓果實(shí)貯藏過(guò)程中乙烯合成相關(guān)基因及乙烯受體基因表達(dá)的影響，發(fā)現(xiàn)熱水處理顯著抑制草莓果實(shí)乙烯合成酶基因ACS、ACO等的表達(dá)，推測(cè)熱水延緩草莓果實(shí)衰老的作用可能與之有關(guān)。但到目前為止，熱水延緩果實(shí)衰老的作用機(jī)理仍不明確。

4 與草莓果實(shí)成熟衰老相關(guān)的基因

近年來(lái)，與草莓果實(shí)成熟衰老相關(guān)的多個(gè)基因得到了深入研究，總結(jié)如表1所示。

表1 與草莓果實(shí)成熟衰老相關(guān)的基因Table 1 Genes related to strawberry fruit ripening and senescence

4.1 PLDα基因

磷脂酶D（phospholipase D，PLD）即磷脂酰膽堿磷脂水解酶，是催化磷酸二脂酯鍵水解和堿基交換反應(yīng)的一類酶的總稱，廣泛存在于各種植物體中[57]。在成熟初期的種子、萌發(fā)初期的幼苗、生長(zhǎng)和代謝活躍的部位含量最為豐富[55]。PLD對(duì)果實(shí)成熟衰老的作用機(jī)理主要體現(xiàn)在以下幾方面：1）膜脂的降解起始于PLD，PLD催化分解磷脂形成磷脂酸；2）PLD在乙烯信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)途徑中起作用；3）PLD參與脫落酸的信號(hào)傳導(dǎo)途徑[58-60]。

目前的研究發(fā)現(xiàn)，PLD是一個(gè)多基因家族，具有多分子的異質(zhì)性，其cDNA序列具有高度保守性[61]。而且PLD在植物中至少有5 種類型：PLDα、PLDβ、PLDγ、PLDε、PLDδ，它們的編碼基因及功能各不相同。PLDα與草莓果實(shí)的成熟有關(guān)，其活性的增加是細(xì)胞膜衰老時(shí)受損的第一步反應(yīng)[55]。Duxbury等[62]利用放射性標(biāo)記的磷脂侵入膜內(nèi)，在不同時(shí)間間隔檢測(cè)其代謝產(chǎn)物，驗(yàn)證了PLD催化起始磷脂的降解。袁海英等[63]對(duì)草莓果實(shí)PLD生化特性進(jìn)一步研究后認(rèn)為PLD也參與調(diào)節(jié)草莓果實(shí)的發(fā)育成熟。盧秀麗[55]通過(guò)草莓PLDα cDNA克隆及其反義基因遺傳轉(zhuǎn)化，并獲得該基因表達(dá)的缺陷型植株，也確定了其在草莓成熟衰老過(guò)程中的調(diào)控作用。

4.2 FAD基因家族

脂肪酸去飽和酶（fatty acid desaturase，F(xiàn)AD）是一種膜結(jié)合蛋白，參與催化不飽和脂肪酸的生物合成。FAD通常以基因家族的形式存在，植物FAD基因家族主要分為四大類，第Ⅰ類主要包括擬南芥AtFAD2基因等，屬于ω-6型FAD基因，定位于內(nèi)質(zhì)網(wǎng)；第Ⅱ類主要包括AtFAD6基因等，也屬于ω-6型FAD基因，定位于葉綠體；第Ⅲ類主要包括擬南芥AtFAD3基因等，屬于ω-3型FAD基因，定位于內(nèi)質(zhì)網(wǎng)；第Ⅳ類主要包括擬南芥AtFAD7基因等，也屬于ω-3型FAD基因，定位于葉綠體。FAD基因家族成員參與植物脅迫反應(yīng)，在果實(shí)成熟衰老進(jìn)程中表達(dá)和功能具有多樣性[64-65]。通過(guò)對(duì)一些水果的研究顯示，在果實(shí)成熟衰老進(jìn)程中，F(xiàn)AD基因家族的一些成員（如PpFAD1和PpFAD2）表達(dá)顯著加強(qiáng)，與亞麻酸和亞油酸等脂肪酸的積累量呈正相關(guān)[49-50]，而脂肪酸組分的變化會(huì)影響細(xì)胞膜結(jié)構(gòu)，導(dǎo)致電導(dǎo)率上升，從而加劇果實(shí)衰老[51]。此外，脂肪酸還是很多水果香味物質(zhì)形成的重要前體物質(zhì)，F(xiàn)AD基因家族成員在果實(shí)成熟衰老過(guò)程中能夠介導(dǎo)一些芳香物質(zhì)生物合成底物脂肪酸的積累[3,52-53]，進(jìn)而影響果實(shí)香氣的形成。在對(duì)草莓的研究中也得到類似結(jié)果[54]。

4.3 細(xì)胞壁水解酶相關(guān)基因

纖維素是細(xì)胞壁的骨架物質(zhì)，它的破壞直接導(dǎo)致細(xì)胞壁的降解和果實(shí)軟化。有研究發(fā)現(xiàn)，隨著草莓的成熟，纖維素酶的活性提高了6 倍[66]。目前已分離出編碼纖維素酶（主要包括內(nèi)切葡聚糖酶（endo-1,4-β-D-glucanase，EG）、外切葡聚糖酶（exo-1,4-β-D-glucanase，CBH）、β-葡萄糖苷酶（β-1,4-glucosidase，BG）等）的基因，如Cel1和Cel2、FAEG1和FAEG2等[56]。果膠是水果細(xì)胞壁中的主要黏結(jié)物質(zhì)，而果膠裂解酶通過(guò)降解果膠物質(zhì)而導(dǎo)致果實(shí)軟化，目前已分離出推測(cè)為果膠裂解酶基因plA和plB等[56]。多聚半乳糖醛酸酶通過(guò)降解果實(shí)細(xì)胞壁中多聚半乳糖醛酸而破壞細(xì)胞壁，導(dǎo)致果實(shí)軟化，目前已分離出編碼PG的基因sPG、FaPG1和FaPG2等[56]。PE通過(guò)催化果膠酯酸轉(zhuǎn)化為果膠酸，導(dǎo)致果實(shí)的軟化。目前已分離出編碼PE的基因FaPE1、FaPE2、FaPE3和FaPE4等[56]。上述的幾種基因均是通過(guò)編碼相應(yīng)酶的表達(dá)來(lái)降解細(xì)胞壁成分，進(jìn)而導(dǎo)致果實(shí)軟化，最終促進(jìn)了果實(shí)的成熟衰老。

5 結(jié) 語(yǔ)

在草莓果實(shí)成熟衰老過(guò)程中，不同因子之間既有其自身獨(dú)特的作用機(jī)理，又相互交叉滲透。深入探究草莓成熟衰老過(guò)程中相關(guān)因子的作用機(jī)制及相互關(guān)系，對(duì)于保持草莓采后營(yíng)養(yǎng)品質(zhì)和改善其貯藏性有著至關(guān)重要的作用，同時(shí)也為非躍變型果實(shí)采后成熟衰老調(diào)控提供更多理論支撐。

越來(lái)越多的研究表明，乙烯在非躍變型果實(shí)成熟衰老的調(diào)控中扮演著重要的角色，但對(duì)其調(diào)控機(jī)制的研究仍然沒(méi)有得到一致的結(jié)論，缺乏強(qiáng)有力的直接證據(jù)，隨著科技的進(jìn)步及分子生物學(xué)的發(fā)展，上述問(wèn)題或許能夠從基因水平找到新的突破。ABA及其受體基因轉(zhuǎn)錄變化趨勢(shì)都證實(shí)了ABA在草莓果實(shí)成熟過(guò)程中的重要作用。現(xiàn)在已經(jīng)發(fā)現(xiàn)了多種與草莓成熟衰老相關(guān)的酶類和外源物質(zhì)，對(duì)它們的研究也取得了一定的進(jìn)展，但是由于其復(fù)雜多樣性，對(duì)其作用機(jī)理的研究仍然任重而道遠(yuǎn)。當(dāng)前對(duì)于成熟衰老相關(guān)基因的研究仍處于探索階段，盡管部分基因及基因家族已經(jīng)浮出水面，但都有其局限性，畢竟基因的數(shù)量龐大，但在基因角度對(duì)于成熟衰老的研究必將是最有說(shuō)服力和權(quán)威性的證據(jù)，有關(guān)于這方面的探究亟待加強(qiáng)。

[1] BATTINO M, BEEKWILDER J, DENOYES-ROTHAN B, et al. Bioactive compounds in berries relevant to human health[J]. Nutrition Reviews, 2009, 67(Suppl 1): 145-150.

[2] GIAMPIERI F, ALVAREZ-SUAREZ J M, MAZZONI L, et al. The potential impact of strawberry on human health[J]. Natural Product Research, 2013, 27(4/5): 448-455.

[3] GIAMPIERI F, TULIPANI S, ALVAREZ-SUAREZ J M, et al. The strawberry: composition, nutritional quality, and impact on human health[J]. Nutrition, 2012, 28(1): 9-19.

[4] TULIPANI S, MEZZETTI B, BATTINO M. Impact of strawberries on human health: insight into marginally discussed bioactive compounds for the Mediterranean diet[J]. Public Health Nutrition, 2009, 12(9A): 1656-1662.

[5] GIAMPIERI F, ALVAREZ-SUAREZ J M, BATTINO M. Strawberry and human health: effects beyond antioxidant activity[J]. Journal of Agricultural and Food Chemistry, 2014, 62(18): 3867-3876.

[6] 陳昆松, 張上隆. 果實(shí)成熟衰老功能基因研究與調(diào)控[C]//中國(guó)園藝學(xué)會(huì)第四屆青年學(xué)術(shù)討論會(huì), 2000.

[7] 左進(jìn)華, 陳安均, 孫愛(ài)東, 等. 番茄果實(shí)成熟衰老相關(guān)因子研究進(jìn)展[J].中國(guó)農(nóng)業(yè)科學(xué), 2010, 43(13): 2724-2734.

[8] ALEXANDER L, GRIERSON D. Ethylene biosynthesis and action in tomato: a model for climacteric fruit ripening[J]. Journal of Experimental Botany, 2002, 53(377): 2039-2055.

[9] 潘永貴, 謝江輝. 現(xiàn)代果蔬采后生理[M]. 北京: 化學(xué)工業(yè)出版社, 2009: 51-95.

[10] 杜正順, 鞏惠芳, 王榮華, 等. 熱水處理對(duì)草莓果實(shí)的保鮮效應(yīng)及其與乙烯相關(guān)基因表達(dá)的關(guān)系[J]. 園藝學(xué)報(bào), 2009, 36(5): 647-654.

[11] 吳有梅, 顧采琴, 邰根福, 等. ABA和乙烯在草莓采后成熟衰老中的作用[J]. 植物生理學(xué)報(bào), 1992, 18(2): 167-172.

[12] 杜正順, 鞏惠芳, 汪良駒, 等. 熱水預(yù)處理對(duì)草莓室溫貯藏品質(zhì)的影響[J]. 保鮮與加工, 2008, 8(1): 28-32.

[13] 杜正順, 鞏惠芳, 汪良駒, 等. 熱水預(yù)處理對(duì)草莓果實(shí)采后生理與品質(zhì)的影響[J]. 江西農(nóng)業(yè)學(xué)報(bào), 2008, 20(1): 52-55.

[14] 李志強(qiáng), 汪良駒, 鞏文紅, 等. 1-MCP對(duì)草莓果實(shí)采后生理及品質(zhì)的影響[J]. 果樹學(xué)報(bào), 2006, 23(1): 125-128.

[15] JIANG Yueming, JOYCE D C, TERRY L A. 1-Methylcyclopropene treatment affects strawberry fruit decay[J]. Postharvest Biology and Technology, 2001, 23(3): 227-232.

[16] BOWER J H, BIASI W V, MITCHAM E J. Effects of ethylene and 1-MCP on the quality and storage life of strawberries[J]. Postharvest Biology and Technology, 2003, 28(3): 417-423.

[17] 史蘭, 生吉萍, 于萌萌, 等. 1-MCP處理對(duì)貯藏后草莓的貨架期品質(zhì)的影響[J]. 食品工業(yè)科技, 2007, 28(2): 224-226.

[18] 顧采琴, 張百超. 脫落酸, 乙烯利對(duì)草莓后熟和衰老的影響[J]. 西南農(nóng)業(yè)大學(xué)學(xué)報(bào), 1992, 14(2): 113-116.

[19] 李春麗, 柴葉茂, 王志忠, 等. 草莓果實(shí)發(fā)育過(guò)程中糖, pH值及ABA水平變化趨勢(shì)[J]. 果樹學(xué)報(bào), 2011, 28(1): 72-76.

[20] 賈海鋒, 柴葉茂, 李春麗, 等. 草莓果實(shí)中脫落酸受體基因FaABAR/CHLH表達(dá)變化及其影響因素分析[J]. 園藝學(xué)報(bào), 2011, 38(9): 1650-1656.

[21] 魏云瀟, 葉興乾. 果蔬采后成熟衰老酶與保護(hù)酶類系統(tǒng)的研究進(jìn)展[J].食品工業(yè)科技, 2009, 30(12): 427-431.

[22] PETERMAN T K, SIEDOW J N. Behavior of lipoxygenase during establishment, senescence, and rejuvenation of soybean cotyledons[J]. Plant Physiology, 1985, 78(4): 690-695.

[23] CARRINGTON C M S, GREVE L C, LABAVITCH J M. Cell wall metabolism in ripening fruit (Ⅵ. Effect of the antisense polygalacturonase gene on cell wall changes accompanying ripening in transgenic tomatoes)[J]. Plant Physiology, 1993, 103(2): 429-434.

[24] SMITH C J S, WATSON C F, RAY J, et al. Antisense RNA inhibition of polygalacturonase gene expression in transgenic tomatoes[J]. Nature, 1988, 334: 724-726.

[25] 魏娜. 預(yù)溫處理對(duì)草毒采后細(xì)胞壁降解的影響[D]. 重慶: 西南大學(xué), 2008: 17-24.

[26] 高敏. 草莓(Fragaria ananassa)和桃(Prunus persica)采后衰老過(guò)程中乙烯與活性氧的變化及其與鈣信使關(guān)系的研究[D]. 楊凌: 西北農(nóng)林科技大學(xué), 2002: 29-33.

[27] 關(guān)軍鋒, 高敏, 樊秀彩, 等. 草莓果實(shí)成熟衰老與Ca2+, CaM, Ca2+-ATPase和活性氧代謝的關(guān)系[J]. 中國(guó)農(nóng)業(yè)科學(xué), 2002, 35(11): 1385-1389.

[28] 李雄彪. 植物細(xì)胞壁酶的分子結(jié)構(gòu)與生理功能[J]. 植物生理學(xué)通訊, 1991, 27(4): 246-252.

[29] 薛炳燁, 毛志泉, 束懷瑞. 草莓果實(shí)發(fā)育成熟過(guò)程中糖苷酶和纖維素酶活性及細(xì)胞壁組成變化[J]. 植物生理與分子生物學(xué)學(xué)報(bào), 2006, 32(3): 363-368.

[30] BARNES M F, PATCHETT B J. Cell wall degrading enzymes and the softening of senescent strawberry fruit[J]. Journal of Food Science, 1976, 41(6): 1392-1395.

[31] HUBER D J. The role of cell wall hydrolases in fruit softening[J]. Horticultural Reviews, 1983, 5: 169-219.

[32] WALLNER S J, WALKER J E. Glycosidases in cell wall-degrading extracts of ripening tomato fruits[J]. Plant Physiology, 1975, 55(1): 94-98. [33] PRESSEY R. Endo-β-mannanase in tomato fruit[J]. Phytochemistry, 1989, 28(12): 3277-3280.

[34] ROSS G S, WEGRZYN T, MACRAE E A, et al. Apple β-galactosidase: activity against cell wall polysaccharides and characterization of a related cdna clone[J]. Plant Physiology, 1994, 106(2): 521-528.

[35] BUSH D S. Calcium regulation in plant cells and its role in signaling[J]. Annual Review of Plant Biology, 1995, 46(1): 95-122.

[36] POOVAIAH B W. Biochemical and molecular aspects of calcium action[C]//International Symposium on Pre- and Postharvest Physiology of Pome-fruit 326. 1992: 139-148.

[37] ROBERTS D M, HARMON A C. Calcium-modulated proteins: targets of intracellular calcium signals in higher plants[J]. Annual Review of Plant Biology, 1992, 43(1): 375-414.

[38] SNEDDEN W A, FROMM H. Calmodulin, calmodulin-related proteins and plant responses to the environment[J]. Trends in Plant Science, 1998, 3(8): 299-304.

[39] MARME D. The role of calcium and calmodulin in signal transduction[J]. Plant Biology (USA), 1989, 6: 57-80.

[40] 顧采琴. Ca2+、CaM及其目標(biāo)酶與乙烯誘導(dǎo)番茄和草莓果實(shí)成熟衰老關(guān)系的研究[D]. 杭州: 浙江大學(xué), 2003: 41-46.

[41] YA’ACOV Y L. Nitric oxide in biological systems[J]. Plant Growth Regulation, 1996, 18(3): 155-159.

[42] 朱樹華, 周杰, 束懷瑞. 一氧化氮對(duì)草莓果實(shí)衰老的影響[J]. 園藝學(xué)報(bào), 2005, 32(4): 589-593.

[43] 李衛(wèi)瓊, 李自強(qiáng), 吳增程. 一氧化氮薰蒸對(duì)延長(zhǎng)草莓貨架期的影響[J].云南農(nóng)業(yè)大學(xué)學(xué)報(bào): 自然科學(xué)版, 2008, 23(5): 719-722.

[44] 胡美姣, 李敏, 高兆銀, 等. 熱處理對(duì)果蔬采后品質(zhì)及病蟲害的影響[J].果樹學(xué)報(bào), 2005, 22(2): 143-148.

[45] 關(guān)軍鋒, 彭永宏. 熱水處理對(duì)草莓果實(shí)貯藏品質(zhì)與生理變化的影響[J].應(yīng)用基礎(chǔ)與工程科學(xué)學(xué)報(bào), 2005, 8(2): 143-147.

[46] 張紅印, 王雷, 姜松, 等. 熱水處理對(duì)草莓采后病害的抑制作用及對(duì)貯藏品質(zhì)的影響[J]. 農(nóng)業(yè)工程學(xué)報(bào), 2007, 23(8): 270-273.

[47] 靜瑋, 屠康, 邵興鋒, 等. 熱水噴淋處理對(duì)草莓果實(shí)采后腐爛和品質(zhì)的影響[J]. 食品科學(xué), 2008, 29(3): 481-485.

[48] 陳莉, 屠康, 潘秀娟. 采后熱處理對(duì)草莓果實(shí)貨架品質(zhì)的影響[J]. 食品科學(xué), 2004, 25(9): 187-191.

[49] HER? NDEZ M L, PADILLA M N, MANCHA M, et al. Expression analysis identifi es FAD2-2 as the olive oleate desaturase gene mainly responsible for the linoleic acid content in virgin olive oil[J]. Journal of Agricultural and Food Chemistry, 2009, 57(14): 6199-6206.

[50] BANILAS G, NIKIFORIADIS A, MAKARITI I, et al. Discrete roles of a microsomal linoleate desaturase gene in olive identified by spatiotemporal transcriptional analysis[J]. Tree Physiology, 2007, 27(4): 481-490.

[51] 魏雯雯, 張波, 徐昌杰, 等. 脂肪酸去飽和酶基因家族與果實(shí)成熟衰老研究進(jìn)展[J]. 果樹學(xué)報(bào), 2011, 28(4): 662-667.

[52] CA?OLES M A, BEAUDRY R M, LI C, et al. Defi ciency of linolenic acid in Lefad7 mutant tomato changes the volatile profi le and sensory perception of disrupted leaf and fruit tissue[J]. Journal of the American Society for Horticultural Science, 2006, 131(2): 284-289.

[53] WANG Chunlin, CHIN C K, HO C T, et al. Changes of fatty acids and fatty acid-derived flavor compounds by expressing the yeast Δ-9 desaturase gene in tomato[J]. Journal of Agricultural and Food Chemistry, 1996, 44(10): 3399-3402.

[54] LEONE A, BLEVE-ZACHEO T, GERARDI C, et al. Lipoxygenase involvement in ripening strawberry[J]. Journal of Agricultural and Food Chemistry, 2006, 54(18): 6835-6844.

[55] 盧秀麗. 草莓PDLα cDNA克隆及其反義基因遺傳轉(zhuǎn)化的研究[D].烏魯木齊: 新疆農(nóng)業(yè)大學(xué), 2009: 11-18.

[56] 錢春, 張興國(guó), 梁國(guó)魯. 草莓果實(shí)成熟軟化相關(guān)基因研究進(jìn)展[J]. 中國(guó)蔬菜, 2009(22): 6-12.

[57] HELLER M. Phospholipase D[J]. Advances in Lipid Research, 1978, 16: 267-326.

[58] MCCORMAC D J, TODD J F, PALIYATH G, et al. Modulation of bilayer fl uidity affects lipid catabolism in microsomal membranes of tomato fruit[J]. Plant Physiology and Biochemistry, 1993, 31(1): 1-8.

[59] GRITTLE PINHERO R, ALMQUIST K C, NOVOTNA Z, et al. Developmental regulation of phospholipase D in tomato fruits[J]. Plant Physiology and Biochemistry, 2003, 41(3): 223-240.

[60] 尹金華, 高飛飛, 胡桂兵, 等. ABA和乙烯對(duì)荔枝果實(shí)成熟和著色的調(diào)控[J]. 園藝學(xué)報(bào), 2001, 28(1): 65-67.

[61] WANG Xuemin. The role of phospholipase D in signaling cascades[J]. Plant Physiology, 1999, 120(3): 645-652.

[62] DUXBURY C L, LEGGE R L, PALIYATH G, et al. Alterations in membrane protein conformation in response to senescence-related changes[J]. Phytochemistry, 1991, 30(1): 63-68.

[63] 袁海英, 陳力耕, 李疆. 草莓果實(shí)磷脂酶D活性的測(cè)定[J]. 果樹學(xué)報(bào), 2006, 22(5): 579-581.

[64] KLAUS D, H?RTEL H, FITZPATRICK L M, et al. Digalactosyldiacylglycerol synthesis in chloroplasts of the Arabidopsis dgd1 mutant[J]. Plant Physiology, 2002, 128(3): 885-895.

[65] ZHANG Bao, SHEN Jiyuan, WEI Wenwen, et al. Expression of genes associated with aroma formation derived from the fatty acid pathway during peach fruit ripening[J]. Journal of Agricultural and Food Chemistry, 2010, 58(10): 6157-6165.

[66] ABELES F B, TAKEDA F. Cellulase activity and ethylene in ripening strawberry and apple fruits[J]. Scientia Horticulturae, 1990, 42(4): 269-275.

Recent Progress in Research on Influencing Factors and Regulation Mechanisms of Strawberry Fruit Ripening and Senescence

CHENG Ran， SHENG Jiping*
(School of Agricultural Economics and Rural Development， Renmin University of China， Beijing 100872， China)

Strawberry is one of the most widely cultivated plants all over the world and its fruits are very delicious and rich in nutrients. However the fruits have a short life cycle， and are extremely susceptible to postharvest decay and not shelf stable. Therefore， the studies on the factors regulating the ripening and senescence of strawberry fruits are of great significance. The major objective of this paper is to review the current information about plant hormones such as ethylene and abscisic acid (ABA)， related enzymes such as lipoxygenase (LOX)， superoxide dismutase (SOD) and catalase (CAT)，exogenous substances such as Ca2+， calmodulin， NO and hot water and related genes such as PLDa gene and the FAD gene family， and the potential mechanisms involved in strawberry ripening and senescence. Endogenous substances and enzymes not only exert their own functions at different levels by directly or indirectly influencing the functions of ethylene and NO，but also interact with each other to regulate and control the process of ripening and senescence. Studies at the gene level are still at the initial stage， although it has been revealed that they function by regulating the genes encoding enzymes related to the synthesis and decomposition of the cell wall and cell membrane. This paper will hopefully provide comprehensive information to study postharvest physiology and storage of strawberries.

strawberry; ripening and senescence; influencing factors; gene

N19

A

1002-6630（2015）09-0242-06

10.7506/spkx1002-6630-201509045

2014-03-19

國(guó)家重點(diǎn)基礎(chǔ)研究發(fā)展計(jì)劃（973計(jì)劃）項(xiàng)目（2013CB127106）

程然（1988—），女，碩士研究生，研究方向?yàn)槭称房茖W(xué)。E-mail：crcybaby@126.com

*通信作者：生吉萍（1967—），女，教授，博士，研究方向?yàn)槭称房茖W(xué)、食品安全與管理。E-mail：shengjiping@126.com