茉莉酸甲酯處理對采后芒果果實抗病性的影響

弓德強　黃訓才　黃光平　宋淑芳　王愛平等

摘 要 以“紅芒6號”芒果為試材，研究用0、1、10和100 μmol/L的茉莉酸甲酯（MeJA）采后處理對芒果果實在常溫（22～25 ℃）貯藏期間抗病性的影響，并探討其與相關防御酶和抗性物質(zhì)的關系，為尋找控制芒果采后病害的新技術(shù)提供理論依據(jù)。結(jié)果表明，采后MeJA處理顯著降低了貯藏期芒果的病情指數(shù)和接種炭疽病菌芒果的病斑直徑，其中以10 μmol/L MeJA的處理效果最好。并且MeJA（10 μmol/L）處理顯著促進了貯藏期接種炭疽病菌芒果果實內(nèi)源乙烯的釋放，提高了防御酶苯丙氨酸解氨酶（PAL）、過氧化物酶（POD）和多酚氧化酶（PPO）的活性以及抗性物質(zhì)總酚和木質(zhì)素的含量。這些結(jié)果表明，內(nèi)源乙烯、防御酶和抗性物質(zhì)可能參與了MeJA誘導的芒果采后抗病性的過程。

關鍵詞 芒果；茉莉酸甲酯；抗病性；乙烯；防御酶；抗性物質(zhì)

中圖分類號 S667.1 文獻標識碼 A

芒果品種‘紅芒6號又稱‘吉祿芒（Zill），是原產(chǎn)自美國的一種著名的晚熟紅芒品種，目前在中國廣東、廣西、海南、四川和云南等省區(qū)均有種植[1]。該品種具有果皮紅艷、穩(wěn)產(chǎn)豐產(chǎn)的特點而受種植者的歡迎。但該品種果實抗病性差，容易受炭疽菌的侵染而發(fā)病，不耐貯運，造成較大的經(jīng)濟損失[2]，嚴重制約了芒果產(chǎn)業(yè)的健康快速發(fā)展。目前，中國仍普遍采用一些化學殺菌劑（如噻菌靈和咪鮮胺等）浸果來控制芒果采后病害的發(fā)生，但長期使用化學殺菌劑會使病原菌產(chǎn)生抗藥性和農(nóng)藥殘留，不利于環(huán)境保護和食品安全，因此減少化學殺菌劑的使用量，積極尋找有效的安全防腐保鮮技術(shù)已成為防治芒果采后病害的熱點。

抗病性誘導技術(shù)就是一種安全高效的果蔬防腐保鮮技術(shù)，即通過采用生物的或非生物的誘導因子處理果蔬產(chǎn)品來提高其抗病性，從而達到控制果蔬采后病害的目的，該技術(shù)有望能逐步取代化學殺菌劑在果蔬防腐保鮮中的應用[3]。茉莉酸甲酯（Methyl jasmonate，MeJA）是植物中天然存在的生長調(diào)節(jié)因子，在調(diào)節(jié)植物的生長發(fā)育和逆境脅迫過程中起著十分重要的作用[4-5]。已有研究表明，MeJA處理可以誘導香蕉[6]、枇杷[7]、番茄[8]和桃[9]等果實對病原菌侵染產(chǎn)生抗性，從而有效控制果實采后貯藏期間腐爛的發(fā)生。但是，MeJA作為誘抗劑在芒果果實上的抗病保鮮研究還不多，因此有必要不斷進行深入研究。本試驗以芒果品種‘紅芒6號為材料，研究MeJA處理對采后芒果果實抗病性的誘導，并探討芒果貯藏期間內(nèi)源乙烯釋放速率、防御酶[苯丙氨酸解氨酶（PAL）、過氧化物酶（POD）和多酚氧化酶（PPO）]活性以及抗性物質(zhì)（總酚和木質(zhì)素）含量的動態(tài)變化規(guī)律。研究結(jié)果可望為MeJA在采后芒果抗病保鮮中的應用提供理論基礎和技術(shù)指導。

1 材料與方法

1.1 材料

本試驗選取的芒果材料采自廣西百色市田陽縣那滿鎮(zhèn)的一個芒果生產(chǎn)園，品種為‘紅芒6號芒果（Mangifera indica L. cv. Zill），采收時間為2015年7月18日（大約芒果盛花后4個月），此時芒果成熟度為7～8成，可溶性固形物含量為6.5%。采后芒果裝入紙箱運至當?shù)乩鋷欤?2 ℃）預冷14 h，以除去果實田間熱。次日用中型貨柜車運至中國熱帶農(nóng)業(yè)科學院南亞熱帶作物研究所實驗室（廣東湛江）備用。供試的誘抗劑MeJA購自Sigma公司，純度為95%（V/V）。

1.2 方法

處理前先將芒果用自來水沖洗干凈，然后剪留果柄約1～2 cm，挑選大小和色澤基本一致、無病蟲害斑點和機械損傷的芒果果實作為試驗用果。將試驗芒果隨機分成4組份（每組分90個果），用MeJA（內(nèi)含0.05%的乳化劑Tween-80）水溶液進行均勻噴霧處理，處理濃度分別為0、1、10、100 μmol/L，用內(nèi)含0.05%的乳化劑Tween-80的水溶液噴霧處理的芒果作為對照（CK）。以果實表面均勻噴濕為標準。待果實自然晾干后，每個處理取出60個果接種炭疽菌（孢子懸浮液濃度為106個/mL），用于測定病斑大小和取樣，另外30個果不接菌用于調(diào)查常溫貯藏中自然發(fā)病的病情指數(shù)。然后將芒果果實放置于小塑料筐內(nèi)，外套厚度為0.02 mm的打孔聚乙烯（PEP）薄膜袋，最后置于溫度為22～25 ℃、相對濕度為85%～95%的常溫庫中貯藏。本試驗中每個處理設3次重復，每重復用果30個。在芒果貯藏期間定期調(diào)查果實的發(fā)病情況，即分別測定接菌果實的病斑直徑/cm和統(tǒng)計不接菌芒果的病情指數(shù)。每3天取1次樣，每次從處理組與對照組的接種炭疽菌的芒果中選取5個果實，先測定乙烯釋放速率，然后用削皮刀分離果皮，切成小塊混合均勻后立即用液氮速凍處理，于-80 ℃冰箱中保存?；诓∏橹笖?shù)和病斑直徑測定結(jié)果，選取10 μmol/L MeJA處理組和對照組樣品用于生化指標的測定。

接種炭疽菌及病斑直徑調(diào)查參照弓德強等[3]的方法，病斑直徑以10個測定數(shù)據(jù)取平均值表示。

果實腐爛情況的分級標準及病情指數(shù)調(diào)查參照弓德強等[10]的方法，病情指數(shù)的值取0～100；乙烯釋放速率測定參照Hong等[11]的方法，單位以μL C2H2/（kg·h）表示；防御酶（PAL、POD和PPO）活性和總酚含量測定參照Gong等[2]的方法，酶活性均以U/mg pro表示，總酚含量以每克鮮樣質(zhì)量含有沒食子酸等效物的毫克數(shù)表示；木質(zhì)素含量測定參照Lee等[12]的方法，結(jié)果以OD280/mg干重表示。上述各項指標的測定均重復3次，以3個測定數(shù)據(jù)取平均值表示。

1.3 數(shù)據(jù)處理與分析

試驗數(shù)據(jù)統(tǒng)計和顯著性差異（p<0.05）分析分別采用Microsoft Excel 2003軟件和DPS v3.01數(shù)據(jù)分析系統(tǒng)進行。

2 結(jié)果與分析

2.1 采后MeJA噴施處理對芒果果實抗病性誘導效果的影響

由圖1可知，在1～100 μmol/L的濃度范圍內(nèi)，MeJA采后處理均顯著降低了未接種炭疽菌的芒果在常溫貯藏12 d時的病情指數(shù)（p<0.05），對控制采后芒果的病害具有明顯的效果。由圖2可知，對于接菌芒果，在貯藏12 d時，不同濃度的MeJA采后噴施處理均能在一定程度上抑制果實病斑直徑的擴展，其中10、100 μmol/L MeJA處理芒果的病斑直徑顯著小于對照果（p<0.05），而1 μmol/L MeJA處理與對照差異沒達到顯著水平。結(jié)果表明適宜濃度的MeJA采后處理能夠誘導芒果對炭疽菌侵染的抗性，控制芒果采后病害的發(fā)生。

2.2 采后MeJA噴施處理對炭疽菌接種芒果果實乙烯釋放速率的影響

由圖3可知，MeJA（10 μmol/L）處理果在接菌后貯藏過程中的乙烯釋放速率在貯藏前期（0～9 d）緩慢升高，貯藏9 d后快速升高，12 d時達到峰值，隨后又開始下降；而對照果乙烯釋放速率前期逐漸升高，后期變化較為平緩。MeJA采后處理顯著提高了接菌后芒果貯藏期間（6～15 d）的乙烯釋放速率（p<0.05），其中貯藏12 d時，MeJA處理果的乙烯釋放速率是對照果的3倍以上。表明MeJA采后處理能夠促進芒果內(nèi)源乙烯的釋放。

2.3 采后MeJA噴施處理對炭疽菌接種芒果果實防御酶活性的影響

由圖4可知，在芒果接菌后貯藏過程中，對照果和MeJA（10 μmol/L）處理果的PAL活性均呈先升后降的變化趨勢，貯藏6 d時達到峰值，然后逐漸下降。在貯藏前期（3～6 d），MeJA處理果的PAL活性顯著高于對照果（p<0.05）。

由圖5可看出，在芒果接菌后貯藏過程中，對照果POD活性逐漸升高，而MeJA（10 μmol/L）處理果POD活性在貯藏前期逐漸升高，6 d后略有回落，9 d后又有所升高。并且在貯藏3～6 d，MeJA處理果的POD活性顯著高于對照果（p<0.05）。

從圖6可看出，在芒果接菌后貯藏過程中，對照果PPO活性變化較為平緩，而MeJA（10 μmol/L）處理果的PPO活性在貯藏前期（0～3 d）迅速升高，3 d后開始逐漸下降，并且在貯藏前期（0～3 d）高于對照果，后期（9～12 d）低于對照果（p<0.05）。

由以上結(jié)果可知，MeJA采后處理誘導了芒果貯藏前期的防御酶PAL、POD和PPO活性的提高。

2.4 采后MeJA噴施處理對炭疽菌接種芒果果實總酚和木質(zhì)素含量的影響

由圖7可知，在芒果接菌后貯藏過程中，對照果和MeJA（10 μmol/L）處理果的總酚含量變化趨勢大致相同，貯藏前期（0～9 d）變化波動較為平緩，9 d后逐漸下降，并且MeJA處理果的總酚含量下降速度較為緩慢，其中貯藏12 d時的總酚含量（鮮重）顯著高于對照果（p<0.05）。結(jié)果表明MeJA采后處理能夠提高芒果貯藏后期的總酚含量。

由圖8可知，在芒果接菌后貯藏過程中，對照果和MeJA（10 μmol/L）處理果的木質(zhì)素含量變化趨勢基本一致，整體呈升高的變化趨勢，貯藏6 d后略有回落，9 d后又有所升高。并且在整個貯藏過程中MeJA處理果的木質(zhì)素含量（干重）均顯著高于對照果（p<0.05）。結(jié)果表明，MeJA采后處理能夠提高芒果貯藏期間木質(zhì)素的含量。

3 討論與結(jié)論

3.1 討論

MeJA作為一種重要的抗性誘導物質(zhì)，采后處理能誘導多種果實產(chǎn)生抗病性[6-9]。Zhu和Ma[6]在香蕉果實上的研究發(fā)現(xiàn)，采后經(jīng)MeJA處理后的香蕉果實自然發(fā)病的病情指數(shù)以及接種炭疽菌的果實病斑直徑和發(fā)病率均顯著降低，達到了較好的防腐保鮮效果。也有研究表明，MeJA在芒果[3]、櫻桃[13]和梨[14]上采前應用也表現(xiàn)良好的抗病保鮮效果。本試驗結(jié)果表明，適宜濃度的MeJA采后處理對防治芒果采后病害有較為明顯的效果，能夠有效降低芒果貯藏期自然發(fā)病的病情指數(shù)，抑制接種炭疽菌芒果的病斑擴展，從而誘導芒果果實對炭疽菌侵染抗性的提高，并且在1～100 μmol/L的濃度范圍內(nèi)，10、100 μmol/L的MeJA采后處理均達到了較好的誘導抗病效果，考慮到實際生產(chǎn)中的應用成本問題，可選擇10 μmol/L作為MeJA采后應用的最佳處理濃度。由于MeJA的使用濃度極低，同時具有安全環(huán)保的特點，因此在芒果的防腐保鮮中應用將具有廣闊的前景。

已有研究表明，MeJA采前或采后處理誘導果實產(chǎn)生抗病性主要在于其可能激活了果實的防御系統(tǒng)[3，6]。PAL、POD和PPO是3種重要的防御相關酶類。PAL是植物抗病反應的次生代謝過程中苯丙烷類代謝途徑的關鍵酶和限速酶，能夠參與合成與植物的防衛(wèi)反應和抗病性密切相關的次生抗菌物質(zhì)如酚類、木質(zhì)素、植保素和黃酮等[15]。POD屬于植物病程相關蛋白（PRs）的PR-9家族，主要作用是在木質(zhì)素的生物合成中催化過氧化氫（H2O2）分解而發(fā)揮作用[16]。POD在植物抵抗病原菌中發(fā)揮著重要作用，與植物的抗病性具有正相關關系[17]。PPO是一種含銅氧化酶，廣泛存在于植物體內(nèi)，能夠?qū)⒁恍┓宇愇镔|(zhì)氧化成毒性更強的醌類物質(zhì)，而且還參與了木質(zhì)素的生物合成，通過促進細胞壁的增厚來抵御一些病原菌的侵染和擴展從而抑制發(fā)病，其活性的高低與抗病性密切相關[18]。在香蕉果實上的研究表明，采后MeJA處理提高香蕉果實抗病性可能是通過激活香蕉的防御系統(tǒng)而發(fā)揮作用，提高了PAL、POD、PPO、過氧化氫酶（CAT）、β-1，3-葡聚糖酶和幾丁質(zhì)酶等6種防御酶的活性[6]。本試驗中，采后MeJA處理能夠顯著提高芒果在貯藏前期的PAL、POD和PPO活性，這有利于促進酚的合成、氧化和木質(zhì)素的合成，有利于增強果實對采后病害的普遍抗性，從而控制腐爛的發(fā)生。另外POD也是細胞內(nèi)重要的一種活性氧清除酶，可避免活性氧的產(chǎn)生和積累[3]，減輕對果實造成的膜脂傷害。本試驗中，MeJA處理果的POD活性在貯藏后期（9 d后）又快速升高，這有利于清除多余的活性氧，減輕活性氧大量積累對芒果果實造成傷害。許多研究都證明，木質(zhì)化反應是誘導抗病性產(chǎn)生的重要機制之一[19]，病原物侵染植物時，常使侵染部位迅速木質(zhì)化，即在細胞壁、胞間層和細胞質(zhì)等不同部位產(chǎn)生和積累木質(zhì)素類似物，阻止或延遲病原物的生長，形成一個阻礙病原菌侵染的物理障礙。木質(zhì)素是由苯丙烷結(jié)構(gòu)單元構(gòu)成的具有三維網(wǎng)狀的復雜天然大分子，其結(jié)構(gòu)復雜，不易降解[20]。而木質(zhì)素的前體--酚類物質(zhì)的加速合成也能夠降低病原物的膜、酶和毒素的生物活性。因此，植物體內(nèi)酚類物質(zhì)增加可使抗病性增強[2]。本試驗中，采后MeJA處理能夠保持較高的總酚含量，加速木質(zhì)素含量的不斷積累，有利于增強果實對病原菌侵染的防御能力。因此，采后MeJA處理的芒果中這些防御酶活性的增強和抗性物質(zhì)含量的升高有利于提高采后芒果果實的抗病性，從而延緩或減輕采后芒果在貯藏期間的腐爛。這與早期在香蕉[6]、桃[9]和番茄[21]等果實上的研究結(jié)果相似。因此，本試驗結(jié)果進一步表明防御酶系統(tǒng)的激活可能是MeJA誘導果實產(chǎn)生抗病性的重要機制之一。

MeJA誘導采后果實的抗病性也與乙烯生物合成有密切關系，已有研究表明，MeJA在誘導番茄果實對灰霉菌（Botrytis cinerea）侵染的抗性同時，能夠促進果實內(nèi)源乙烯的釋放并提高乙烯的峰值，并提高乙烯生物合成的關鍵酶之一ACC氧化酶（ACO）活性及其基因的表達，即ACO參與了MeJA誘導的抗病性，而再用ACO抑制劑（α-氨基異丁酸）處理則削弱了這一作用[8，21]。表明乙烯作為信號分子在MeJA誘導的抗病性中起著重要作用。本研究中，MeJA采后處理不僅提高了芒果對炭疽菌侵染的抗性，而且促進了芒果內(nèi)源乙烯的釋放和乙烯峰值的提高，表明內(nèi)源乙烯合成與MeJA誘導采后芒果的抗病性增強密切相關。早期研究表明，乙烯與MeJA在調(diào)節(jié)植物的抗病反應中起協(xié)同作用[22]，MeJA可能作為一種早期的防御因子通過調(diào)節(jié)乙烯的合成從而在抗病性中起著重要作用[23]。同時，MeJA處理也能夠通過促進乙烯釋放從而促進果實成熟[24]。而本課題組在試驗中發(fā)現(xiàn)，采后MeJA處理雖然促進乙烯釋放，但增加的乙烯對芒果成熟的促進作用并不明顯。因此，關于MeJA誘導芒果果實抗病性的機制比較復雜，其對果實成熟衰老的調(diào)控以及與乙烯信號之間的關系有待進一步深入研究。

3.2 結(jié)論

綜上所述，采后MeJA處理能誘導芒果果實抗病性的增強，減輕芒果采后病害的發(fā)生，MeJA采后處理的最佳濃度為10 μmol/L。并且采后MeJA（10 μmol/L）處理顯著促進了貯藏期芒果內(nèi)源乙烯的釋放，提高了防御酶PAL、POD和PPO的活性以及抗性物質(zhì)總酚和木質(zhì)素的含量，表明內(nèi)源乙烯、防御酶和抗性物質(zhì)可能在MeJA誘導的采后芒果抗病性中起著重要的作用。

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