菜心采后褪黑素處理的低溫保鮮效果分析

賈志偉 孫曼麗 常金梅 宋康華 張魯斌

摘 ?要 ?為了延長采后菜心的貨架期，保持低溫下的貯藏品質(zhì)，用褪黑素對菜心進行了采后處理。將菜心采后分別噴灑50、100 mg/L褪黑素水溶液，以清水處理作為對照，在4?℃下進行低溫貯藏，觀察菜心外觀品質(zhì)變化并測定品質(zhì)相關(guān)的生理生化指標(biāo)。結(jié)果表明：4?℃條件下，褪黑素延緩了菜心葉片葉綠素降解，使莖、葉組織保持了較高可溶性糖和可溶性蛋白含量，減少丙二醛積累，提高了采后菜心組織內(nèi)超氧化物歧化酶和過氧化物酶活性，同時褪黑素處理降低了采后菜心木質(zhì)素含量，抑制了肉桂醇脫氫酶BcCAD4和BcCAD5基因的表達，推測褪黑素的作用效果可能與抑制肉桂醇脫氫酶基因的表達相關(guān)。

關(guān)鍵詞 ?菜心;褪黑素;保鮮效果

中圖分類號 ?S634.5 ?????文獻標(biāo)識碼 ?A

Abstract ?In order to extend the shelf-life and maintain the postharvest quality of flowering Chinese cabbage （FCC）（Brassica campestris L. ssp. chinensis var. utilis Tsen et Lee） under low temperature， the flower stalks harvested of FCC were treated with 50， 100 mg/L melatonin respectively， stored at 4 ℃， then the appearance quality was observed， physiological and biochemical indexes related to stored quality were evaluated during storage. The degradation of chlorophyll of the leaves was delayed by melatonin treatment. Much higher levels of soluble sugar and soluble protein content were maintained than the control. Activities of superoxide dismutase and peroxidase were improved under at storage temperature 4?℃. Meanwhile the content of lignin of the stalk and the expression of cinnamyl alcohol dehydrogenase gene BcCAD4 and BcCAD5 related to lignin synthesis was suppressed by the melatonin treatment. It indicated that the effect of melatonin treatment may be related to the inhibition of the expression of cinnamol dehydrogenase genes.

Keywords ?flowering Chinese cabbage （Brassica campestris L. ssp. chinesis var. utilis Tsen et Lee）; melatonin; preservation effect

DOI ?10.3969/j.issn.1000-2561.2019.07.024

菜心（Brassica campestris L. ssp. chinesis var. utilis Tsen et Lee）又名菜薹，十字花科蕓薹屬，一、二年生草本植物，是我國華南地區(qū)的特色蔬菜[1]。目前，全國各地均有引種栽培和銷售，甚至銷售到港、澳，并出口東南亞地區(qū)[2]。

菜心品質(zhì)柔嫩，味甘甜，營養(yǎng)豐富。然而，采后菜心含水量高，呼吸作用強，容易腐爛，貨架期短[3]。目前，菜心貯藏保鮮主要有包裝冷藏[4]、核輻射[5]、臭氧[6]等物理手段以及茉莉酸甲酯[7]、1-MCP[8]、苯并噻重氮[9]、殼聚糖涂膜[10]等生化技術(shù)，但是保鮮效果不佳，長距離運輸仍然靠低溫冷藏。但是，低溫貯藏菜心易出現(xiàn)黃化、木質(zhì)化等衰老現(xiàn)象，為菜心采后保鮮提出了新的問題。

褪黑素又名松果素，是一種在生物體中廣泛存在的吲哚胺類物質(zhì)，在動物中具有調(diào)節(jié)晝夜節(jié)律、提高免疫力和抗衰老的作用，是一種對人類健康有益的保健佳品[11]。現(xiàn)已發(fā)現(xiàn)褪黑素在高等植物中廣泛存在，其生物合成是以L-色氨酸為底物，途經(jīng)色胺、5-羥色胺、N-乙酰-5-羥色胺，最終生成褪黑素[12]。已有研究報道褪黑素可以延緩干旱脅迫中小麥幼苗[13]、玉米[14]葉綠素的降解，提高植物的抗冷性[15]和耐鹽脅迫能力[16]。日漸增多的研究表明褪黑素可用于園藝產(chǎn)品的貯藏保鮮，如番茄[17]、黃瓜[18]、桃[19]和竹筍[20]等果蔬貯藏，并有很好的保鮮效果，而在菜心上的保鮮研究尚未見報道。

本研究以‘四九菜心為試材，研究了低溫貯藏條件下，褪黑素對菜心葉片葉綠素、可溶性糖和可溶性蛋白的品質(zhì)影響，以及對丙二醛、超氧化物歧化酶等抗氧化指標(biāo)和木質(zhì)化進程的影響，為褪黑素在菜心保鮮上的應(yīng)用提供理論依據(jù)。

1 ?材料與方法

1.1 ?材料

供試品種為‘四九菜心，花蕾期菜心于2018年2月份采摘自于中國熱帶農(nóng)業(yè)科學(xué)院南亞熱帶作物研究所試驗基地。

如圖6所示，在整個貯藏期，莖部POD活性呈逐漸下降的趨勢，而葉片POD活性呈逐漸上升的趨勢。在莖和葉片兩組織中褪黑素處理組POD活性均高于對照樣品。在9 d時，50、100 mg/L褪黑素處理組在莖中分別提高了11.4%和25.6%，而在葉片中分別降低了10.0%和13.2%。

2.5 ?褪黑素對采后菜心木質(zhì)素含量的影響

莖部木質(zhì)素含量升高造成口感“變粗”是菜心衰老的主要特征之一。結(jié)果表明，在整個貯藏期，對照組菜心莖中木質(zhì)素含量持續(xù)穩(wěn)定升高，而50、100 mg/L處理組莖部木質(zhì)素含量在1～3 d升高緩慢，在第3天時，對照組莖中木質(zhì)素含量為336.9 mg/g，而50、100 mg/L處理的菜心莖中木質(zhì)素含量分別為313.89、294.28 mg/g（圖7）。在貯藏第9天時，對照組莖中木質(zhì)素含量已達到為365.4 mg/g，而50、100 mg/L處理組分別為332.2、322.5 mg/g，分別比對照組低9.1%、11.7%，差異顯著（P<0.05）。

2.6 ?褪黑素對采后菜心莖BcCAD和BcLAC基因表達的影響

CAD和LAC是植物木質(zhì)素合成途徑的關(guān)鍵基因，在木質(zhì)素的合成過程中發(fā)揮著重要的作用[21-24]。由圖8A可知，隨著貯藏時間的延長，對照和處理組BcCAD4基因呈現(xiàn)先下調(diào)表達后上調(diào)表達的趨勢，處理組基因表達量顯著低于對照組。在1～3 d，100 mg/L處理顯著低于50 mg/L處理。BcCAD5基因的表達如圖8B所示，隨著貯藏時間的延長，對照BcCAD5基因的表達量持續(xù)下降，而處理組BcCAD5基因的表達量先下降后上升，0～3 d對照和處理之間有顯著差異（P<0.05）。

3 ?討論

目前，低溫貯藏仍然是菜心貯藏保鮮的主要手段，主要通過降低環(huán)境溫度，進而抑制菜心呼吸強度，達到延長貨架期的目的。但是，長時間菜心低溫貯藏也存在一些問題，如葉片黃化、莖部木質(zhì)化和營養(yǎng)品質(zhì)下降等采后現(xiàn)象。需要一些輔助措施結(jié)合低溫貯藏，完善菜心低溫貯藏技術(shù)。

褪黑素是植物內(nèi)在的抗氧化物質(zhì)。本研究選用褪黑素在低溫貯藏條件下對采后菜心進行了處理。實驗結(jié)果表明，褪黑素處理抑制了葉片葉綠素降解和黃化率的升高。已有研究報道外源褪黑素處理延緩了蘋果離體葉片[25]、采后青花菜[26]的葉綠素降解。也有研究報道干旱脅迫條件下，褪黑素處理提高了小麥葉片葉綠素含量降低[27]?？梢姡屎谒靥幚砜梢杂行а泳徶参锶~綠素的降解。

菜心采后受機械損傷和營養(yǎng)物質(zhì)供應(yīng)中斷雙重影響，導(dǎo)致呼吸作用加劇，營養(yǎng)物質(zhì)消耗。褪黑素處理均延緩了菜心莖部和葉片的可溶性蛋白和可溶性糖含量的下降。近幾年褪黑素廣泛用于采后保鮮處理，褪黑素處理降低了采后黃瓜[18]果實葉綠素、可溶性蛋白的降解，延緩了獼猴桃采后后熟軟化衰老[28]，降低了采后桃果實低溫冷害發(fā)生[19]。其生理基礎(chǔ)普遍認為外源褪黑素處理提高了抗氧化酶（SOD、CAT、POD、APX）活性，增強了抗氧化能力，降低了活性氧對細胞的氧化傷害[15， 16， 29]。本研究結(jié)果也表明褪黑素處理提高了采后菜心莖和葉片TSOD、POD活性，說明褪黑素的保鮮效果與抗氧化系統(tǒng)密切相關(guān)。

采后貯藏過程菜心莖部易發(fā)生木質(zhì)化，本研究通過褪黑素處理降低了木質(zhì)素含量積累，延緩了木質(zhì)化進程。張慧[20]研究發(fā)現(xiàn)褪黑素處理可減輕低溫貯藏下竹筍木質(zhì)化的發(fā)生。有關(guān)褪黑素處理與木質(zhì)化的關(guān)系研究鮮見報道。褪黑素處理提高了SOD、POD等抗氧化酶活性，POD是植物木質(zhì)化過程的關(guān)鍵酶之一，參與木質(zhì)素單體氧化聚合形成木質(zhì)素的過程。褪黑素處理后菜心POD酶活性提高了，但是木質(zhì)素含量并沒有升高，說明褪黑素處理可能影響了木質(zhì)素合成的其他環(huán)節(jié)。為此，本研究分析了褪黑素對木質(zhì)素合成基因CAD和LAC表達量的影響，結(jié)果表明褪黑素處理降低了BcCAD4和BcCAD5基因的表達，但是抑制了BcLAC4和BcLAC17基因表達的下降。已有研究證明CAD4和CAD5在植株木質(zhì)化過程發(fā)揮重要作用[21-22]，推測褪黑素處理通過抑制CAD基因的表達，延緩了木質(zhì)素的合成。但是褪黑素對BcLAC4和BcLAC17基因表達的影響還需進一步研究。

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