不同成熟期芒果品種抗氧化酶指標(biāo)的相關(guān)·通徑及隸屬函數(shù)分析

羅世杏 唐玉娟 黃國弟

摘要 [目的]研究12個芒果品種的4個抗氧化酶活性，分析其相關(guān)性并做出綜合評價。[方法]測定12個不同成熟期芒果品種的抗氧化酶活性，采用相關(guān)、通徑及隸屬函數(shù)分析方法，研究不同成熟期芒果品種抗氧化酶活性差異。[結(jié)果]超氧化物歧化酶（SOD）、過氧化物酶（POD）和過氧化氫酶（CAT）與果實(shí)成熟天數(shù)間存在極顯著差異，CAT對果實(shí)成熟期起到直接作用，直接通徑系數(shù)為0.619，而SOD、POD可能通過CAT對果實(shí)成熟期起到間接作用，間接通徑系數(shù)分別為-0.599 8、-0.588 7。12個芒果品種的隸屬函數(shù)評價結(jié)果為桂熱芒780-17、印度芒901號、桂熱芒10號、桂熱芒282號、桂熱芒78-1號、桂熱芒264號、斯里蘭卡芒811號、桂熱芒30號、桂熱芒10-2號、泰國芒14號、桂熱芒23號、紅花本地芒。[結(jié)論]該研究可為探討酶活與果實(shí)發(fā)育的相關(guān)性奠定基礎(chǔ)。

關(guān)鍵詞 芒果；成熟期；抗氧化酶

中圖分類號 S667.7 文獻(xiàn)標(biāo)識碼 A 文章編號 0517-6611（2017）18-0042-03

Abstract [Objective] To study four antioxidase activites of 12 mango varieties，analyze the relationship and make a comprehensive evaluation.[Method] The antioxidant enzymes activities of 12 maturity mango cultivates were investigated. Then the rule was studied by using correlation， path and subordinate function analysis.[Result] There were extremely significant correlations between SOD，CPOD，CAT，and fruit maturing， CAT had greater direct impact on fruit maturing， and the direct path coefficient was 0.619.SOD and POD had indirect impact on fruit maturing by CAT， indirect coefficients were -0.599 8，-0.588 7.The subordinate function analysis of 12 mango cultivars was as follows： Guire mango 780-17> India mango 901> Guire mango 10> Guire mango 282> Guire mango 78-1> Guire mango 264>Sri Lanka mango 811>Guire mango 30> Guire mango 10-2>Thailand mango 14> Guire mango 23>Honghua mango.[Conclusion] The study provided basis for studying the correlation between enzyme activity and fruit development.

Key words Mango；Maturing；Antioxidant enzymes

芒果是廣西主栽水果之一，目前生產(chǎn)上存在早、中、晚熟品種比例不合理所帶來的果實(shí)上市時間集中、季節(jié)性產(chǎn)品相對過剩等問題，因此亟需開展芒果育種工作。為了及早掌握芒果的果實(shí)發(fā)育天數(shù)，縮短育種年限，對芒果葉片中的抗氧化酶活性與果實(shí)發(fā)育天數(shù)之間的相關(guān)性展開分析研究，以期獲取一種綜合評價體系。前人在葡萄[1]、李[2]、蜜桃[3]等果樹上進(jìn)行了葉片抗氧化酶與果實(shí)成熟期之間的研究，發(fā)現(xiàn)抗氧化酶活性強(qiáng)弱與果實(shí)成熟期之間存在一定相關(guān)性，但芒果成熟期與抗氧化酶活性間相關(guān)性研究較少。筆者以12個芒果品種的4個抗氧化酶活性為研究對象，分析其相互關(guān)系并做出綜合評價，為芒果品種成熟期的預(yù)選提供理論支持。

1 材料與方法

1.1 材料

試驗地點(diǎn)在國家芒果種質(zhì)資源保護(hù)廣西創(chuàng)新基地。以泰國芒14號、紅花本地芒、桂熱芒10-2號、桂熱芒23號、斯里蘭卡芒811號、桂熱芒30號、桂熱芒78-1號、桂熱芒264號、印度芒901號、桂熱芒780-17號、桂熱芒10號、桂熱芒282號這12個芒果品種的1年生夏梢葉片為試材。

1.2 酶液制備 稱取1.0 g芒果葉片置于冰浴研缽中，加入3.0 g石英砂和0.25 g PVP，用預(yù)冷的0.1 mol/L pH7.0磷酸緩沖液（PBS）3.5 mL于冰浴中研磨至無纖維為止，定容至10 mL，然后在4 ℃，11 750 r/min，離心20 min。上清液為酶的粗提取液。

1.3 抗氧化酶活性測定 SOD活性測定采用氮藍(lán)四唑（NBT）光化還原法[4]，光化還原后得到的藍(lán)色甲腙在560 nm處有最大吸收，SOD可抑制甲腙的形成，活力單位為U/mg； POD活性測定采用愈創(chuàng)木酚法[4]，在過氧化物酶的作用下，過氧化氫將愈創(chuàng)木酚氧化成愈創(chuàng)木醌，此物質(zhì)在470 nm處有最大吸光值，單位為U/（g·min）；CAT活性測定采用張蜀秋等[4]的方法，以240 nm處的光密度來衡量反應(yīng)混合物中過氧化氫含量降低的程度，以每分鐘變化0.043 6為1個活力單位，單位為U/g；PPO活力測定采用曹建康等[5]的方法，多酚氧化酶催化鄰苯二酚氧化形成的產(chǎn)物在420 nm處有最大光吸收峰，單位為ΔOD420/min·g。

1.4 芒果成熟期評價

根據(jù)前人研究發(fā)現(xiàn)，果實(shí)成熟期與抗氧化酶活性具有一定相關(guān)性，但通常用單一指標(biāo)無法正確評定，該試驗對成熟期和酶活進(jìn)行相關(guān)和通徑分析[6]，再運(yùn)用隸屬函數(shù)[7]對12種芒果品種的成熟期進(jìn)行綜合評價。

1.5 統(tǒng)計分析

應(yīng)用SPSS19.0軟件進(jìn)行相關(guān)和通徑分析，采用Excel 2003軟件進(jìn)行隸屬函數(shù)分析。

2 結(jié)果與分析

2.1 不同芒果成熟期與抗氧化酶活性的相關(guān)及通徑分析

2.1.1 簡單相關(guān)分析。

由表1可知，SOD、POD酶活與芒果果實(shí)發(fā)育天數(shù)呈極顯著負(fù)相關(guān)（P<0.01），CAT酶活與芒果發(fā)育天數(shù)呈極顯著正相關(guān)（P<0.01）。SOD與POD之間存在極顯著正相關(guān)，同時這兩者與CAT間存在極顯著負(fù)相關(guān)。在這4種酶中，PPO具有相對的獨(dú)立性。綜合分析可知，SOD、POD、CAT與芒果果實(shí)發(fā)育天數(shù)有顯著相關(guān)性，SOD、POD酶活強(qiáng)的品種，果實(shí)趨于早熟，CAT酶活較強(qiáng)的品種，果實(shí)發(fā)育天數(shù)較長。

2.1.2 通徑分析。

由于各抗氧化酶間存在不同程度的相關(guān)性，其相互間作用是交叉存在的，相關(guān)系數(shù)的大小不能完全反映各抗氧化酶活性對芒果果實(shí)發(fā)育天數(shù)的影響，因此，需采用通徑分析的方法做進(jìn)一步的統(tǒng)計分析。

由表2可知，SOD、POD、CAT與芒果果實(shí)發(fā)育天數(shù)密切相關(guān)。CAT與果實(shí)發(fā)育天數(shù)呈現(xiàn)正相關(guān)，直接通徑系數(shù)為0.619，與相關(guān)分析結(jié)果（r3y=0.995）相近；SOD、POD與果實(shí)發(fā)育天數(shù)的直接通徑系數(shù)較?。╝1=-0.225，a2=-0.171），但間接通徑系數(shù)較大，間接通徑系數(shù)分別為-0.599 8和-0.588 7，這意味著SOD、POD與果實(shí)發(fā)育天數(shù)的相關(guān)系數(shù)中，有較大部分通過CAT起作用。相反，CAT通過SOD和POD對果實(shí)發(fā)育天數(shù)的間接作用相對小得多，其間接通徑系數(shù)為0.218 0和0.162 6，這進(jìn)一步說明CAT對果實(shí)發(fā)育天數(shù)的作用是直接作用的結(jié)果，而SOD和POD間接影響芒果果實(shí)發(fā)育天數(shù)。PPO則與果實(shí)發(fā)育天數(shù)無明顯關(guān)系。

由通徑分析結(jié)果可知，以芒果果實(shí)發(fā)育天數(shù)為因變量（y），其余的4個酶活指標(biāo)作為自變量（x）開展通徑分析，其決定系數(shù)R2=0.997、剩余通徑系數(shù)Pe=0.054 8。這說明除了這4種酶外，還有其他影響果實(shí)發(fā)育天數(shù)的因子未被考慮。

2.2 不同成熟期芒果品種隸屬函數(shù)綜合評價

根據(jù)相關(guān)和通徑分析，PPO與芒果果實(shí)發(fā)育天數(shù)之間相關(guān)性很低，因此在進(jìn)行隸屬函數(shù)分析時將其剔除。SOD、POD和CAT與芒果果實(shí)發(fā)育天數(shù)之間存在不同程度的相關(guān)性，現(xiàn)采用隸屬函數(shù)法對芒果果實(shí)發(fā)育天數(shù)進(jìn)行綜合評價，以減低某一指標(biāo)的片面性，得到相對客觀和科學(xué)的的評價。平均隸屬函數(shù)值越大發(fā)育天數(shù)越長。由表3可知，桂熱芒780-17號的平均隸屬函數(shù)值最大，表明其果實(shí)發(fā)育天數(shù)越長，而紅花本地芒的平均隸屬函數(shù)值最小，則其果實(shí)成熟越早。由此得出12個芒果品種的果實(shí)發(fā)育天數(shù)長短依次為：桂熱芒780-17、印度芒901號、桂熱芒10號、桂熱芒282號、桂熱芒78-1號、桂熱芒264號、斯里蘭卡芒811號、桂熱芒30號、桂熱芒10-2號、泰國芒14號、桂熱芒23號、紅花本地芒。

經(jīng)過3種酶與平均隸屬值的相關(guān)性分析可知，SOD、POD與平均隸屬值呈負(fù)相關(guān)，相關(guān)系數(shù)為-0.842 6、-0.850 0， CAT則與平均隸屬值呈正相關(guān)，相關(guān)系數(shù)為0.8920，但不是CAT值越大，芒果果實(shí)發(fā)育天數(shù)越長，這可能是因為，CAT對芒果果實(shí)發(fā)育天數(shù)的作用除了其本身的主要作用外，還有SOD和POD 通過CAT對芒果果實(shí)發(fā)育天數(shù)的間接作用。這一點(diǎn)與通徑分析的結(jié)果一致，可以認(rèn)為CAT對果實(shí)成熟期的預(yù)測有一定的參考價值。

2.3 不同發(fā)育階段抗氧化酶活性的相關(guān)性分析

3種抗氧化酶（SOD、POD、CAT）在童期與成年期之間的相關(guān)系數(shù)分別為0.578 1、-0.168 6、0.205 7，均無顯著相關(guān)，因此不能采用童期葉片來預(yù)測果實(shí)的成熟期。

3 討論與結(jié)論

植物中抗氧化物酶主要有SOD、CAT、POD、POD等，其中以SOD最為重要。在植物生長旺盛時期，SOD活性隨著生長的加速保持比較穩(wěn)定的水平或有所上升，而CAT和POD能有效清除生物體內(nèi)過氧化氫對生物分子的氧化作用。PPO是植物呼吸代謝中一個較重要的末端氧化酶，在前人研究[3]中發(fā)現(xiàn)其與果實(shí)成熟期存在一定的相關(guān)性，這一點(diǎn)在該研究中未發(fā)現(xiàn)，可能是因為不同植物的遺傳基礎(chǔ)不同。

芒果果實(shí)成熟期是由多種因素相互作用而構(gòu)成的一個較為復(fù)雜的綜合性狀，該試驗發(fā)現(xiàn)芒果不同品種成熟期的早晚與SOD、POD和CAT活性呈顯著性相關(guān)，而通徑分析說明還有其他因素影響果實(shí)發(fā)育天數(shù)。SOD和POD活性較高的品種，果實(shí)發(fā)育天數(shù)較短，這一點(diǎn)與宋利霞[2]研究結(jié)果相同，CAT活性較低的品種，果實(shí)發(fā)育成熟較早，這一點(diǎn)與賀普超[8]在葡萄葉片上試驗相反，可能是葡萄早熟品種在休眠期的H2O2含量較高[9]，因此CAT的活性較強(qiáng)。由于果實(shí)成熟期作為多基因控制的性狀會有一個復(fù)雜的酶系統(tǒng)在起作用，所以不能單靠這3種酶來預(yù)測果實(shí)的成熟期，剩余通徑系數(shù)Pe=0.0548也說明除了這4種酶外，還有其他影響果實(shí)發(fā)育天數(shù)的因子未被考慮。

在該試驗中，雖然SOD、POD和CAT與果實(shí)發(fā)育天數(shù)呈顯著相關(guān)，但通徑分析和隸屬函數(shù)分析表明CAT與果實(shí)發(fā)育天數(shù)的相關(guān)性更強(qiáng)，SOD、POD可能通過CAT來對果實(shí)成熟期起作用。在芒果進(jìn)入生殖生長期后，SOD、POD、CAT都進(jìn)入了較活躍階段，在此階段SOD特異性地催化超氧陰離子歧化反應(yīng)能力增強(qiáng)，產(chǎn)生H2O2，免除植物因生長代謝活躍產(chǎn)生的超氧陰離子對機(jī)體的傷害。產(chǎn)生的H2O2能被CAT直接催化分解，有效快速地清除生物體內(nèi)的過氧化氫，在此同時POD通過催化H2O2與其他底物反應(yīng)以消耗H2O2。因此，CAT和POD酶活強(qiáng)弱，在一定程度上影響SOD的歧化反應(yīng)速度，而CAT對H2O2的直接分解能力在植物免除H2O2傷害上起更重要作用。

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