棗果皮細胞壁代謝酶活性與抗裂果的關(guān)系

劉 歡，林敏娟,2，3，高疆生,2，3，王振磊,2，3

(1.塔里木大學(xué)植物科學(xué)學(xué)院/新疆生產(chǎn)建設(shè)兵團南疆特色果樹生產(chǎn)工程實驗室，新疆阿拉爾 843300；2.南疆特色果樹高效優(yōu)質(zhì)栽培與深加工技術(shù)國家地方聯(lián)合工程實驗室，新疆阿拉爾 843300；3.新疆生產(chǎn)建設(shè)兵團塔里木盆地生物資源保護與利用重點實驗室，新疆阿拉爾 843300)

0 引 言

【研究意義】紅棗(ZiziphusjujubaMill.)是新疆南疆發(fā)展生態(tài)節(jié)水型林果業(yè)的首選良種，在改良荒灘、改善生態(tài)環(huán)境等方面發(fā)揮著重大作用，具有社會和生態(tài)雙重效益。但由于紅棗成熟期時常處于雨季，導(dǎo)致紅棗裂果的現(xiàn)象普遍存在。裂果發(fā)生時，果肉外露后極易遭細菌侵染，進而發(fā)霉腐爛，而后便會失去自身食用價值。近幾年，新疆紅棗裂果現(xiàn)象普遍發(fā)生，2010年南疆阿克蘇市紅棗因成熟期遇雨裂果損失高達50%以上，經(jīng)濟損失巨大[1]。因此，研究紅棗裂果機理，對科學(xué)防治裂果有實際意義。【前人研究進展】高美玲[2]等在研究小型西瓜酶系與抗裂果的關(guān)系中發(fā)現(xiàn)果實裂果與果皮細胞壁代謝酶活有關(guān)。馬學(xué)東[3]報道，每年8月中下旬發(fā)生的早期裂果多由日灼引起，這個時期第1批裂果均出現(xiàn)在棗果的向陽面，在棗果背面尚未發(fā)現(xiàn)裂果現(xiàn)象，這一時期陽面發(fā)生裂果的數(shù)量不多，但程度嚴重。潘青華等[4]研究表明，部分棗品種裂口部位在果柄著生處的外圍果面和向陽果面與背陰面的交界處。成熟期降雨引起的裂果問題已經(jīng)成為棗生產(chǎn)上的一個重要瓶頸?！颈狙芯壳腥朦c】目前，關(guān)于棗裂果研究集中在吸水動力學(xué)、解剖結(jié)構(gòu)、生理特性、礦質(zhì)元素等方面[5-8]，有關(guān)棗果皮不同部位細胞壁代謝酶活性與抗裂果關(guān)系方面的研究報道較少，且研究結(jié)果不盡一致。研究棗果皮細胞壁代謝酶活性與抗裂果的關(guān)系?！緮M解決的關(guān)鍵問題】研究在棗抗裂品種資源調(diào)查、篩選的基礎(chǔ)上，以抗裂品種和易裂品種為研究對象，對果皮中超氧化物歧化酶、過氧化物酶、過氧化氫酶、多酚氧化酶等指標進行測定，研究棗果皮不同部位細胞壁代謝酶活性的變化與裂果的關(guān)系，為進一步揭示紅棗裂果機理，科學(xué)防治裂果提供理論依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 材 料

試驗材料采集于塔里木大學(xué)園藝試驗站棗種質(zhì)資源圃中，分別于2017年8月20日(綠熟期)、9月4日(白熟期)、9月17日(半紅期)、9月29日(全紅期)進行采樣。供試品種為抗裂品種(扁核酸)和易裂品種(京棗 39)。選擇樹冠外圍，多年生棗股上棗吊中部大小一致的果實。采摘后分別裝入自封袋內(nèi)做好標記放入保溫箱中帶回實驗室，用小刀分別削下梗洼、果頂、果肩陽面、果肩陰面等四個部位的果皮，分別裝入自封袋內(nèi)做好標記，用液氮速凍后置于-80℃ 超低溫冰箱保存。

1.2 方 法

1.2.1 粗酶液處理

取0.2 g 洗凈的紅棗果皮，切碎，放入研缽中，加2 mL的0.05 M磷酸緩沖液(pH=7.8)與少量石英砂研磨成勻漿，沖洗三次，將勻漿液全部轉(zhuǎn)入離心管中，重復(fù)三次，于4℃ 4 000 r/min離心20 min，低溫下保存?zhèn)溆谩?/p>

1.2.2 酶活性測定

SOD活性測定采用氮藍四唑(NBT)光化還原法測定[9]；CAT活性測定采用高錳酸鉀滴定法測定[9]；POD活性測定采用愈創(chuàng)木酚氧化法測定[7]；PPO活性測定采用紫外分光光度法測定[7]。

1.3 數(shù)據(jù)處理

利用 DPS7.05 數(shù)據(jù)處理軟件處理，采用 EXCEL 軟件進行制圖。

2 結(jié)果與分析

2.1 不同棗品種果皮同一部位細胞壁酶活性的變化

2.1.1 不同棗品種果皮梗洼處細胞壁代謝酶活性的變化

研究表明，抗裂品種扁核酸果皮梗洼的SOD活性呈下降的趨勢(圖1a)。易裂品種京棗39果皮梗洼的SOD活性呈先下降后上升的趨勢。8月20日和9月4日扁核酸果皮梗洼的SOD活性顯著高于京棗39，扁核酸9月17日，扁核酸果皮梗洼的SOD活性極顯著高于京棗39，9月29扁核酸果皮梗洼的SOD活性與京棗39無顯著性差異。

抗裂品種扁核酸果皮梗洼的SOD活性呈先下降后上升的趨勢(圖1b)。易裂京棗39果皮梗洼的POD活性活性總體變化呈先上升后下降的趨勢。8月20日、9月4日和9月17日扁核酸果皮梗洼的POD活性與京棗39無顯著性差異，9月29扁核酸果皮梗洼的POD活性極顯著高于京棗39。

抗裂品種和易裂品種果皮梗洼的PPO活性呈先上升后下降的趨勢(圖1c)。8月20日、9月4日和9月17日扁核酸果皮梗洼的PPO活性極顯著高于京棗39，9月29日扁核酸果皮梗洼的PPO活性與京棗39無顯著性差異。

抗裂品種與易裂品種果皮梗洼的POD活性呈先下降后上升的趨勢(圖1d)。8月20日京棗39果皮梗洼的CAT活性極顯著高于扁核酸，9月4日扁核酸果皮梗洼的CAT活性與京棗39無顯著性差異，9月17日和9月29日扁核酸果皮梗洼的CAT活性極顯著高于京棗39。圖1

2.1.2 不同棗品種果皮果頂處細胞壁代謝酶活性的變化

研究表明，抗裂品種扁核酸果皮果頂?shù)腟OD活性呈下降的趨勢(圖2a)。易裂品種京棗39呈先下降后上升的趨勢。8月20日和9月4日扁核酸果皮果頂?shù)腟OD活性顯著高于京棗39，9月17日扁核酸果皮果頂?shù)腟OD活性極顯著高于京棗39，9月29日扁核酸果皮果頂?shù)腟OD活性與京棗39無顯著性差異。

抗裂品種扁核酸果皮果頂POD活性呈先上升后下降的趨勢(圖2b)。易裂品種京棗39果皮果頂POD活性呈先下降后上升的趨勢。8月20日扁核酸果皮果頂?shù)腜OD活性極顯著高于京棗39，9月4日和9月29日扁核酸果皮果頂?shù)腜OD活性與京棗39無顯著性差異，9月17日扁核酸果皮果頂?shù)腜OD活性顯著高于京棗39。

抗裂品種扁核酸果皮果頂PPO活性呈先上升后下降的趨勢(圖2c)。易裂品種京棗39果皮果頂?shù)腜PO活性總體變化呈下降趨勢。8月20日、9月17日和9月29日扁核酸果皮果頂?shù)腜PO活性與京棗39無顯著性差異，9月4日扁核酸果皮果頂?shù)腜PO活性極顯著高于京棗39。

抗裂品種和易裂品種果皮果頂CAT活性呈先下降后上升的趨勢(圖2d)。8月20日京棗39果皮果頂?shù)腃AT活性極顯著高于扁核酸，9月4日扁核酸果皮果頂?shù)腜PO活性與京棗39無顯著性差異，9月17日扁核酸果皮果頂?shù)腃AT活性顯著高于京棗39，9月29日扁核酸果皮果頂?shù)腃AT活性極顯著高于京棗39。圖2

注：a,b表示相同時期內(nèi)不同品種在P<0.05水平上差異顯著,A,B表示相同時期內(nèi)不同品種在P<0.01水平上差異顯著，下同

Note: a,b indicated significant difference inP<0.05 level at the same time, A,B indicated significant difference inP< 0.05 level at the same time. The same as below

圖1 不同棗品種果皮梗洼處細胞壁代謝酶活性變化
Fig.1 Changes of different varieties of jujube peel the stalk cavity cell wall metabolism activity

圖2 不同棗品種果皮果頂處細胞壁代謝酶活性變化
Fig.2 Changes of different varieties of jujube peel the top of the fruit cell wall metabolism activity

2.1.3 不同棗品種果皮果肩陽面細胞壁代謝酶活性的變化

研究表明，抗裂品種扁核酸果皮果肩陽面的SOD活性呈下降趨勢(圖3a)。易裂品種京棗39果皮果肩陽面的SOD活性呈先上升后下降的趨勢。8月20日和9月4日扁核酸果皮果肩陽面的SOD活性極顯著高于京棗39，9月17日和9月29日扁核酸果皮果肩陽面的SOD活性與京棗39無顯著性差異。

抗裂品種扁核酸果皮果肩陽面的POD活性呈先下降后上升的趨勢(圖3b)。易裂品種京棗39果皮果肩陽面的POD活性呈先上升后下降的趨勢。8月20日9月4日和9月17日扁核酸果皮果肩陽面的POD活性與京棗39無顯著性差異，9月29日扁核酸果皮果肩陽面的POD活性極顯著高于京棗39。

抗裂品種扁核酸果皮果肩陽面的PPO活性呈先上升后下降的趨勢(圖3c)。易裂品種京棗39果皮果肩陽面的PPO活性呈下降的趨勢。8月20日、9月4日和9月17日扁核酸果皮果肩陽面的PPO活性極顯著高于京棗39，9月29日扁核酸果皮果肩陽面的PPO活性與京棗39無顯著性差異。

抗裂品種和易裂品種果皮果肩陽面的CAT活性呈先下降后上升的趨勢(圖3d)。8月20日京棗39果皮果肩陽面的CAT活性極顯著高于扁核酸，9月4日扁核酸果皮果肩陽面的CAT活性與京棗39無顯著性差異，9月17日和9月29日扁核酸果皮果肩陽面的CAT活性極顯著高于京棗39。

圖3 不同棗品種果皮果肩陽面細胞壁代謝酶活性變化
Fig.3 Changes of different varieties of jujube peel the shoulder adret of the fruit cell wall metabolism activity

2.1.4 不同棗品種果皮果肩陰面處細胞壁代謝酶活性的變化

研究表明，抗裂與易裂棗品種果皮果肩陰面的SOD活性呈下降的趨勢(圖4a)。8月20日和9月4日扁核酸果皮果肩陰面的SOD活性極顯著高于京棗39，9月17日扁核酸果皮果肩陰面的SOD活性顯著高于京棗39，9月29日扁核酸果皮果肩陰面的SOD活性與京棗39無顯著性差異。

抗裂品種扁核酸果皮果肩陰面的POD活性呈下降趨勢(圖4b)。易裂品種京棗39果皮果肩陰面的POD活性呈先上升后下降的趨勢。8月20日、9月17日和9月29日扁核酸果皮果肩陰面的POD活性與京棗39無顯著性差異，9月4日京棗39果皮果肩陰面的POD活性顯著高于扁核酸。

抗裂品種和易裂品種果皮果肩陰面的PPO活性呈先上升后下降的趨勢(圖4c)。8月20日和9月4日扁核酸果皮果肩陰面的PPO活性極顯著高于京棗39，9月17日扁核酸果皮果肩陰面的PPO活性與京棗39無顯著性差異，9月29日扁核酸果皮果肩陰面的PPO活性顯著高于京棗39。

抗裂品種扁核酸果皮果肩陰面的CAT活性呈先上升后下降的趨勢(圖4d)。易裂品種京棗39果皮果肩陰面的CAT活性呈下降的趨勢。8月20日和9月4日京棗39果皮果肩陰面的PPO活性極顯著高于扁核酸，9月17日和9月29日扁核酸果皮果肩陰面的PPO活性極顯著高于京棗39。圖4

圖4 不同棗品種果皮果肩陰面處細胞壁代謝酶活性變化
Fig.4 Changes of different varieties of jujube peel the shoulder nightside of the fruit cell wall metabolism activity

2.2 同一棗品種果皮不同部位細胞壁酶活性的變化

2.2.1 果皮不同部位超氧化物歧化酶活性的變化

研究表明，京棗39果皮的梗洼和果頂?shù)腟OD活性呈先下降后上升的趨勢(圖5a)。果皮的果肩陽面的SOD活性呈先上升后下降的趨勢，果皮的果肩陰面的SOD活性呈下降趨勢。8月20日果皮的梗洼的SOD活性極顯著高于果肩陽面和果肩陰面，果皮果頂?shù)腟OD活性顯著高于果肩陰面；9月4日果皮果肩陽面的SOD活性極顯著高于梗洼、果頂和果肩陰面；9月17日果皮的果肩陽面、果肩陰面和果頂?shù)腟OD活性極顯著高于梗洼；9月29日果皮的梗洼、果頂、果肩陽面和果肩陰面的SOD活性差異不顯著。

扁核酸果皮梗洼的SOD活性呈先上升后下降的趨勢(圖5b)。果皮的果頂和果皮果肩陰面的SOD活性呈下降的趨勢，果皮果肩陽面的SOD活性呈先上升后下降的趨勢。8月20日、9月17日和9月29日果皮的梗洼、果頂、果肩陽面和果肩陰面的SOD活性差異不顯著；9月4日果皮的梗洼和果肩陽面的SOD活性顯著高于果頂。圖5

注:a.京棗39;b.扁核酸

Note:a.jing jujube 39;b.flat nucleic acid

圖5 果皮不同部位超氧化物歧化酶活性變化
Fig.5 Changes of Superoxide Dismutase activity in different parts of peel

2.2.2 果皮不同部位過氧化物酶活性的變化

研究表明，京棗39果皮梗洼的POD活性呈下降趨勢(圖6a)。果皮果頂?shù)腜OD活性呈先下降后上升的趨勢，果皮的果肩陽面和果肩陰面的POD活性呈先上升后下降的趨勢。8月20日果皮的梗洼、果頂、果肩陽面和果肩陰面的POD活性差異不顯著；9月4日果皮果肩陽面和果肩陰面的POD活性極顯著高于梗洼和果頂；9月17日果皮的果肩陰面的POD活性極顯著高于梗洼、果頂和果肩陽面；9月29日果皮的果頂?shù)腜OD活性極顯著高于梗洼、果肩陽面和果肩陰面，果肩陰面極顯著高于梗洼、果頂。

扁核酸果皮梗洼的POD活性呈先上升后下降再上升的趨勢(圖6b)。果皮果頂?shù)腜OD活性呈先上升后下降的趨勢，果皮果肩陽面的POD活性呈先下降后上升的趨勢，果皮果肩陰面的POD活性呈下降趨勢。8月20日果皮梗洼的POD活性極顯著高于果頂、果肩陽面和果肩陰面；9月4日果皮梗洼的POD活性極顯著高于果頂、果肩陽面和果肩陰面，果皮果頂?shù)腜OD活性極顯著高于果肩陰面；9月17日果皮的梗洼、果頂和果肩陰面的POD活性極顯著高于果肩陽面；9月29日果皮的梗洼和果肩陽面的POD活性極顯著高于果頂和果肩陰面。圖6

注:a.京棗39;b.扁核酸

Note:a.jing jujube 39;b.flat nucleic acid

圖6 果皮不同部位過氧化物酶活性變化
Fig.6 Changes of Peroxidase activity in different parts of peel

2.2.3 果皮不同部位多酚氧化酶活性的變化

研究表明，京棗39果皮梗洼的PPO活性呈先上升后下降的趨勢(圖7a)。果頂?shù)腜PO活性呈下降趨勢，果皮的果肩陽面和果肩陰面的PPO活性呈先上升后下降的趨勢。8月20日和9月4日果皮的梗洼、果頂、果肩陽面和果肩陰面的PPO活性差異不顯著；9月17日果皮的梗洼和果頂?shù)腜PO活性顯著高于果肩陽面和果肩陰面；9月29日果皮的果頂和果肩陰面的PPO活性極顯著高于果肩陽面。

扁核酸果皮的梗洼、果頂和果肩陽面的PPO活性呈先上升后下降的趨勢(圖7b)。果皮果肩陰面的PPO活性呈先上升后下降再緩慢上升的趨勢。8月20日果皮的果肩陽面和果肩陰面的PPO活性極顯著高于果頂；9月4日果皮果肩陰面的PPO活性顯著高于果肩陽面；9月17日果皮的果肩陽面的PPO活性極顯著高于果頂和果肩陰面；9月29日果皮的梗洼和果肩陰面的PPO活性顯著高于果頂和果肩陽面。圖7

注:a.京棗39;b.扁核酸

Notes:a.jing jujube 39;b.flat nucleic acid

圖7 果皮不同部位多酚氧化酶活性變化
Fig.7 Changes of Polyphenol Oxidase activity in different parts of peel

2.2.4 果皮不同部位過氧化氫酶活性的變化

研究表明，京棗39果皮梗洼和果肩陰面的CAT活性呈下降趨勢(圖8a)。果皮的果頂和果肩陽面的CAT活性呈先下降后緩慢上升的趨勢。8月20日果皮果肩陽面的CAT活性極顯著高于果頂和果肩陰面，果皮梗洼的CAT活性顯著高于果肩陰面；9月17日果皮的梗洼和果肩陰面的CAT活性極顯著高于果肩陽面；9月29日果皮的梗洼、果頂、果肩陽面和果肩陰面的CAT活性差異不顯著。

扁核酸果皮梗洼的CAT活性呈上升趨勢(圖8b)。果皮的果頂和果肩陽面呈先上升后下降的趨勢。8月20日果皮的果頂和果肩陽面的CAT活性顯著高于梗洼；9月4日果皮果肩陰面的CAT活性極顯著高于梗洼，果皮的果頂和果肩陽面的CAT活性顯著高于梗洼；9月17日果皮的果肩陽面和果肩陰面的CAT活性極顯著高于梗洼和果頂；9月29日果皮梗洼的CAT活性顯著高于果肩陰陽面。圖8

注:a.京棗39;b.扁核酸

Notes:a.jing jujube 39;b.flat nucleic acid

圖8 果皮不同部位過氧化氫酶活性變化
Fig.8 Changes of Catalase activity in different parts of peel

3 討 論

對抗裂品種扁核酸及易裂品種京棗39易裂棗的實驗對比可發(fā)現(xiàn)，棗抗裂性與果皮細胞壁不同類型不同時期的代謝酶活性有關(guān)。

就SOD活性可言，在綠熟期和白熟期兩個時期抗裂品種果皮的梗洼和果頂顯著高于易裂品種，抗裂品種果皮的果肩陽面和果肩陰面極顯著高于易裂品種，在半紅期抗裂品種果皮的梗洼和果頂極顯著高于易裂品種，果肩陰面抗裂品種顯著高于易裂品種；張川等[10]在番茄品種果實中的研究表明，易裂果品種顯著低于耐裂果品種，與本果皮實驗研究結(jié)果一致。高美玲等[11]在西瓜品種果皮中的研究表明，SOD酶活性與裂果率呈負相關(guān)，與實驗研究結(jié)果一致。

在綠熟期抗裂品種果皮果頂極顯著高于易裂品種，在白熟期易裂品種果皮果肩陰面顯著高于抗裂品種，在半紅期抗裂品種果皮果頂顯著高于易裂品種，在全紅期抗裂品種果皮的梗洼和果肩陽面極顯著高于易裂品種；高美玲等[11]在西瓜品種果皮中的研究表明，抗裂品種的POD活性極顯著或顯著低于易裂品種，與實驗在白熟期果皮果肩陰面的研究結(jié)果一致。

在綠熟期抗裂品種果皮的梗洼和果肩陽面極顯著高于易裂品種，抗裂品種果皮果肩陰面極顯著低于易裂品種，在白熟期抗裂品種果皮的梗洼、果頂和果肩陽面極顯著高于易裂品種，抗裂品種果皮果肩陰面極顯著低于易裂品種，在半紅期抗裂品種果皮的果肩陽面和果肩陰面極顯著高于易裂品種，全紅期抗裂品種果皮果肩陰面極顯著高于易裂品種；李建國等[12]、楊育[13]和曹一博[14]等的研究表明，易裂品種POD的活性和PPO的活性比較高，與試驗在綠熟期果皮果肩陰面，在白熟期果皮果肩陰面的研究結(jié)果一致。

在綠熟期抗裂品種梗洼、果頂、果肩陽面和果肩陰面四個部位極顯著低于易裂品種，在白熟期抗裂品種果肩陰面極顯著低于易裂品種，在半紅期和全紅期抗裂品種梗洼和果肩陰面極顯著高于易裂品種，抗裂品種果頂和果肩陽面顯著高于易裂品種；溫明霞等[15]在錦橙裂果研究結(jié)果表明裂果率與CAT活性呈極顯著的負相關(guān)，與研究在綠熟期和白熟期的結(jié)果一致。

研究中，在裂果發(fā)生最嚴重的半紅期，同一部位相比，抗裂品種SOD活性、POD活性、PPO活性和CAT 活性顯著或極顯著高于易裂品種。這一實驗研究結(jié)果與張川等[10]在番茄品種果實中的SOD活性研究結(jié)果一致，與張川等[10]在番茄品種果實中的POD活性和CAT活性研究結(jié)果相反。這可能是其由試材(番茄果實)與試驗(純果皮)的差異所造成的。果實發(fā)育后期的SOD活性、POD活性、PPO活性比果實發(fā)育前期的酶活性低，丁改秀等[16]在壺瓶棗果皮研究結(jié)果表明幼果期到成熟期果皮中SOD活性和POD活性均呈下降趨勢，與研究結(jié)果一致。

4 結(jié) 論

果實的抗裂性與果皮細胞壁不同類型不同時期的代謝酶活性有關(guān)，其中易裂品種果皮果肩陰面POD活性和PPO活性在白熟期顯著高于抗裂品種，而其余時期其余部位則是抗裂品種的POD活性和PPO活性顯著高于易裂品種，易裂品種果皮的梗洼、果頂、果肩陽面和果肩陰面CAT活性在綠熟期極顯著高于抗裂品種，而其余時期則是抗裂品種高于易裂品種，紅棗的裂果與POD活性、PPO活性和CAT活性的關(guān)系還需進一步研究。