ABA及其抑制劑對(duì)無(wú)花果果實(shí)成熟的影響

張 涵，喬 菡，廖亞軍，沈元月

(農(nóng)業(yè)應(yīng)用新技術(shù)北京市重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室/北京農(nóng)學(xué)院植物科學(xué)技術(shù)學(xué)院，北京 102206)

無(wú)花果(FicuscaricaL.)屬于桑科(Moraceae)榕屬植物，其果實(shí)營(yíng)養(yǎng)豐富，屬于藥食同源的水果。近年來(lái)，無(wú)花果營(yíng)養(yǎng)健康價(jià)值不斷被發(fā)現(xiàn)；隨著需求量和市場(chǎng)不斷擴(kuò)大，無(wú)花果被引入北京并設(shè)施栽培成功[1-3]。無(wú)花果不耐儲(chǔ)運(yùn)，因此研究其成熟調(diào)控的生理機(jī)理具有重要的產(chǎn)業(yè)意義。

引入拉格朗日乘子，得到Γ=I（Y，Xu）-λ（uTu-1）/2，兩邊對(duì)u做偏導(dǎo)，即可轉(zhuǎn)為對(duì)互信息矩陣的本征值和本征向量的求解問(wèn)題，根據(jù)本征值的降序排列，可得到對(duì)應(yīng)的本征向量集合，此即為因子的各個(gè)主成分轉(zhuǎn)換向量。

果實(shí)成熟分為呼吸躍變型和非呼吸躍變型[4]。無(wú)花果果實(shí)成熟屬于呼吸躍變型，在成熟時(shí)出現(xiàn)呼吸峰和乙烯釋放峰值，并且外源乙烯的處理能促進(jìn)無(wú)花果膨大著色以及果實(shí)軟化[5-6]。乙烯受體抑制劑1-甲基環(huán)丙烯(1-methylcyclopropene, 1-MCP)卻不能延緩無(wú)花果的成熟，這表明乙烯調(diào)控?zé)o花果成熟有別于傳統(tǒng)的呼吸躍變型果實(shí)[6-7]。

1.2.1 采樣點(diǎn)的布設(shè)根據(jù)標(biāo)準(zhǔn)DZ/T 0295-2016的要求布設(shè)3個(gè)樣品缸，樣品缸材質(zhì)為（1.1）要求的，每個(gè)樣品缸架設(shè)離地面10m的臺(tái)子，同時(shí)布設(shè)一個(gè)空白缸，空白缸內(nèi)裝滿蒸餾水，密封后放置在室內(nèi)。根據(jù)青海天氣情況，每年只有夏天有雨才能回收樣品，所以樣品缸的布設(shè)時(shí)間為每年6月至9月最為合適。本實(shí)驗(yàn)組選擇的是2017年7月。

脫落酸(abscisic acid)在非呼吸型果實(shí)成熟中發(fā)揮重要作用，參與呼吸躍變型果實(shí)的成熟調(diào)控[8-13]。ABA能觸發(fā)躍變型果實(shí)番茄乙烯的大量合成并啟動(dòng)其成熟進(jìn)程[10]。李春麗等測(cè)定無(wú)花果果實(shí)發(fā)育過(guò)程中內(nèi)源激素的動(dòng)態(tài)變化，認(rèn)為ABA與無(wú)花果果實(shí)成熟密切相關(guān)[14]。目前ABA與無(wú)花果果實(shí)成熟關(guān)系還不是十分清楚。

由于無(wú)花果的后熟現(xiàn)象不明顯，只能在樹(shù)上等到完熟后才能采摘，因此無(wú)花果非常不耐儲(chǔ)運(yùn)[15-17]。無(wú)花果采后保鮮一直是生產(chǎn)、運(yùn)輸及銷(xiāo)售過(guò)程中的一個(gè)難題，制約無(wú)花果產(chǎn)業(yè)的發(fā)展[18]。只有研究清楚其成熟的生理機(jī)理才能從根本上解決采后保鮮的問(wèn)題。為了揭示ABA在無(wú)花果果實(shí)成熟中的生理作用，以‘瑪斯義陶芬’(‘Masui Dauphine’)為材料，使用一定濃度的ABA及其抑制劑氟啶酮(Fluridone)對(duì)發(fā)育中的無(wú)花果果實(shí)進(jìn)行外源處理，研究ABA在無(wú)花果果實(shí)成熟中調(diào)控作用，為無(wú)花果的成熟保鮮提供理論支撐。

1 材料與方法

1.1 供試果樹(shù)

1.2.1 無(wú)花果的外源處理 無(wú)花果的果實(shí)成熟周期在80 d左右，果實(shí)的成熟規(guī)律自果樹(shù)的下部依次往果樹(shù)的上部逐漸成熟，如圖1箭頭所示。

1.2 試驗(yàn)方法

試驗(yàn)于2017年夏季，在北京農(nóng)學(xué)院東大地6號(hào)溫室進(jìn)行。該溫室常年可提供無(wú)花果試材(室溫環(huán)境22～25 ℃，相對(duì)濕度50%～80%，光照時(shí)間14 h/d)，試驗(yàn)條件穩(wěn)定。選取3年生‘瑪斯義陶芬’無(wú)花果用于試驗(yàn)，該果樹(shù)生長(zhǎng)發(fā)育良好，果實(shí)產(chǎn)量高。分別記錄果實(shí)發(fā)育30、50、70、75、77、80 d的狀態(tài)，標(biāo)記為SG、BG、DG、IR、PR、FR(小綠、大綠、褪綠、始紅、片紅、全紅)6個(gè)時(shí)期。

1.2.2 可溶性固形物的測(cè)定 將需要測(cè)定的果實(shí)采摘，放在冰上帶回實(shí)驗(yàn)室，用水沖洗干凈后擦干。阿貝折光儀用超純水校準(zhǔn)，將果實(shí)切碎用紗布包住，用力擠出果實(shí)里的汁液滴在阿貝折光儀的鏡片上，記錄數(shù)據(jù)。試驗(yàn)重復(fù)3次。

圖1 無(wú)花果果實(shí)自下而上成熟Fig.1 The mature of fig fruits from bottom to top

選取發(fā)育60 d左右的無(wú)花果果實(shí)，根據(jù)李春麗等[14]對(duì)無(wú)花果內(nèi)源ABA含量的測(cè)定，選用ABA濃度為100 μmol/L(母液1 mol/L，乙醇溶解，水稀釋)溶液，氟啶酮濃度200 μmol/L(母液1 mol/L，乙醇溶解，水稀釋)溶液，用脫脂棉簽蘸取并均勻涂抹在果實(shí)的表面。由于無(wú)花果果實(shí)的表面有一層蠟質(zhì)層，需要在涂抹液中加入0.1%的吐溫-20作為表面活性劑，使涂抹液能均勻分布在果實(shí)表面，每天涂抹1次，連續(xù)涂抹3 d。以同一株樹(shù)上相鄰間發(fā)育早的果實(shí)作為ABA處理的對(duì)照組，發(fā)育晚的果實(shí)作為氟啶酮處理的對(duì)照組，對(duì)照果實(shí)涂抹與以上2個(gè)試驗(yàn)組相同濃度的乙醇及含有0.1%吐溫-20的水溶液。每個(gè)試驗(yàn)組重復(fù)3次。

無(wú)花果果實(shí)的生長(zhǎng)發(fā)育曲線呈雙S型，有2次膨大時(shí)期，從果實(shí)萌發(fā)到完全成熟需要近90 d的發(fā)育時(shí)期：前30 d果實(shí)快速增大，這是第1次膨大期；此后，果實(shí)外觀發(fā)育緩慢，主要表現(xiàn)為內(nèi)部種子的發(fā)育；70 d左右果實(shí)發(fā)育到褪綠時(shí)期；褪綠期后的果實(shí)開(kāi)始劇烈膨大、軟化并著色，在2～3 d內(nèi)果實(shí)體積成倍增大，含糖量急劇上升，屬于第2次膨大期(圖2)。

ABA處理6 d后的果實(shí)開(kāi)始出現(xiàn)著色膨大并軟化的現(xiàn)象，處理8 d后的果實(shí)全部著色膨大軟化，對(duì)照組果實(shí)則成熟進(jìn)度緩慢；對(duì)照組果實(shí)發(fā)育成熟期在20 d后，說(shuō)明ABA處理促進(jìn)果實(shí)成熟期，提前10 d左右(圖3)。ABA處理的無(wú)花果果實(shí)可溶性固形物含量為17.6 % FW，花色苷含量為48.3 μg/g FW；對(duì)照果實(shí)可溶性固形物含量為11.5 % FW，花色苷含量為2.3 μg/g FW(圖4)。結(jié)果表明，ABA對(duì)無(wú)花果成熟起明顯促進(jìn)作用。

2 結(jié)果與分析

2.1 無(wú)花果果實(shí)的發(fā)育

1.2.3 花色苷的測(cè)定 取待測(cè)的無(wú)花果果皮0.5 g，用液氮研磨成細(xì)粉，加入5 mL pH 3.0的80%乙醇溶液在50 ℃浸提3 h，蒸干，加入甲醇溶液至30 mL，搖勻至提取物完全溶解，取試樣溶液0.5 mL，用0.45 μm滅菌膜過(guò)濾，濾液備用。C18色譜柱(4.6 mm×250 mm，5 μm)，流動(dòng)相為0.2%甲酸溶液-乙腈(98∶2)混合溶液梯度洗脫，流量為1 mL/min，柱溫30 ℃，進(jìn)樣量10 μL，檢測(cè)波長(zhǎng)520 nm[19]。試驗(yàn)重復(fù)3次。

2.2 ABA處理對(duì)無(wú)花果成熟的影響

5.2.3 “合作社+基地+農(nóng)戶”的產(chǎn)業(yè)化發(fā)展水平不斷提高。相繼成立了大荔新法核桃專業(yè)合作社、大荔綠達(dá)核桃專業(yè)合作社等6個(gè)核桃專業(yè)合作社，使產(chǎn)銷(xiāo)一體化模式逐步形成，產(chǎn)業(yè)化水平進(jìn)一步提高。

圖2 無(wú)花果果實(shí)生長(zhǎng)發(fā)育曲線Fig.2 The growth curve of fig fruit

注;A. ABA處理后0 d；B. ABA處理后6 d；C. ABA處理后8 d。Note:A. 0 day after ABA treatments; B. 6 days after ABA treatments; C. 8 days after ABA treatments.圖3 ABA處理無(wú)花果果實(shí)Fig.3 ABA treatments on fig fruits

注：不同字母表示差異顯著(P<0.05)。Note: Different letters showed significant differences (P<0.05). 圖4 ABA及對(duì)照處理無(wú)花果中可溶性固形物和花色苷含量Fig.4 The soluble solids and anthocyanin contents in the ABA-treated and control figs

2.3 氟啶酮處理對(duì)無(wú)花果成熟的影響

處理后20 d，氟啶酮處理變化不明顯，而對(duì)照組開(kāi)始膨大、著色并軟化(圖5)。氟啶酮處理的無(wú)花果果實(shí)可溶性固形物含量為10.6% FW，花色苷含量為1.7 μg/g FW；對(duì)照果實(shí)可溶性固形物含量為17.9 % FW，花色苷含量為53.4 μg/g FW(圖6)。結(jié)果表明，抑制果實(shí)中ABA的合成延緩無(wú)花果果實(shí)的成熟進(jìn)程。

注：A.氟啶酮處理后0 d； B.氟啶酮處理后20 d。Note:A. 0 day after Fluridone treatments; B. 20 days after Fluridone treatments.圖5 氟啶酮處理無(wú)花果果實(shí)Fig.5 Fluridone treatments on fig fruits

注：不同字母表示差異顯著(P<0.05)。Note: Different letters showed significant differences (P<0.05).圖6 氟啶酮及對(duì)照處理無(wú)花果中可溶性固形物和花色苷含量Fig.6 The soluble solids and anthocyanin contents in the fluridone-treated and control figs

3 討 論

呼吸躍變型果實(shí)無(wú)花果發(fā)育的中后期(60 d左右)，通過(guò)外源涂抹ABA對(duì)無(wú)花果果實(shí)的成熟起促進(jìn)作用(圖3)，無(wú)花果果實(shí)糖的積累和花色苷的合成速度增快(圖4)。通過(guò)外源涂抹ABA抑制劑氟啶酮果實(shí)的發(fā)育進(jìn)程變緩(圖5)，且與果實(shí)成熟相關(guān)的物質(zhì)積累與合成被顯著的抑制(圖6)。結(jié)果表明，ABA對(duì)無(wú)花果的成熟起促進(jìn)作用。

刺玫果（Rosa davurica Pall.）薔薇科植物果實(shí),廣泛分布于黑龍江、吉林、遼寧、內(nèi)蒙古、河北、山西等地[1]。黃酮類化合物是刺玫果最重要的活性物質(zhì)之一，且黃酮類化合物能夠在體內(nèi)新陳代謝過(guò)程中產(chǎn)生大量簡(jiǎn)單的酚酸類物質(zhì)[2]，可以顯著增強(qiáng)其他抗氧化劑的作用。因此，本實(shí)驗(yàn)通過(guò)測(cè)定刺玫果的總黃酮含量，以及體外清除自由基DPPH速率來(lái)初步探討刺玫果提取物體外抗氧化作用。

無(wú)花果果實(shí)由開(kāi)始成熟到完熟時(shí)間非常短，而且后熟現(xiàn)象不明顯[20]。無(wú)花果果實(shí)采后及運(yùn)輸過(guò)程中很容易腐敗變質(zhì)，這限制無(wú)花果的發(fā)展。根據(jù)之前的報(bào)道，呼吸躍變型果實(shí)的成熟主要由乙烯調(diào)控[4]，但在成熟期前用乙烯抑制劑不能有效抑制無(wú)花果果實(shí)的成熟[7]。通過(guò)調(diào)控乙烯水平控制無(wú)花果果實(shí)成熟，在生產(chǎn)上并不能得到很好的應(yīng)用。根據(jù)本試驗(yàn)研究結(jié)果，ABA能夠控制無(wú)花果的成熟進(jìn)程，而ABA抑制劑能抑制無(wú)花果的成熟(圖3-5)。ABA及其抑制劑有望在無(wú)花果果實(shí)成熟調(diào)控中得到應(yīng)用。另外，ABA和乙烯的關(guān)系是無(wú)花果成熟中重要的研究課題。