毛竹筍采后呼吸途徑變化及高氧處理效應(yīng)*

馬瑞鄉(xiāng) 黃滿昌 張佳佳 趙澳舜 丁興萃 羅自生 劉勝輝 肖子璋 沈 凱

(1.國家林業(yè)和草原局竹子研究開發(fā)中心 浙江省竹子高效加工重點實驗室 杭州 310012；2.南京林業(yè)大學 南京 210037；3.浙江大學生物系統(tǒng)工程與食品科學學院 杭州 310058)

毛竹(Phyllostachysedulis)為筍材兩用散生竹種，是世界上最重要的經(jīng)濟竹種之一。毛竹筍生長發(fā)育具有兩大特點：生長快,老化快(鄭笑等，2009； 王杰，2016)。竹筍快速生長是每個竹節(jié)間分布居間分生組織的細胞分裂、增大、伸長(Longetal., 2017; 熊文愈等, 1980; 于芬, 2008)、基因調(diào)控(Pengetal., 2013a; 2013b; Yehetal., 2013)、激素調(diào)控(丁興萃, 1997)、酶調(diào)控(Cuietal., 2012)等綜合調(diào)控作用的結(jié)果，竹筍老化是激素調(diào)控(羅自生, 2006)、活性氧代謝(席嶼芳, 2001)、酶調(diào)控(羅自生, 2006; 王敬文, 2002)等綜合調(diào)控作用的結(jié)果。

植物呼吸作用分為無氧呼吸和有氧呼吸2種，無氧呼吸主要發(fā)生在種子萌發(fā)初期、塊莖、果實內(nèi)部生長發(fā)育階段(武維華, 2018)；有氧呼吸主要包括糖酵解(glycolysis, EMP)、三羧酸循環(huán)(tricarboxylic acid cycle, TCA)和戊糖磷酸(pentose phosphate pathway, PPP)等代謝途徑(Fernieetal., 2004; Heidarvandetal., 2017; 趙明新等, 2012)，每條途徑均經(jīng)過一系列酶促反應(yīng)，其中丙酮酸激酶(pyruvate kinase, PK)、琥珀酸脫氫酶(succinate dehydrogenase, SDH)、葡萄糖-6-磷酸脫氫酶(glucose 6-phosphatedehydrogenase, G-6-PDH)與6-磷酸葡萄糖酸脫氫酶(6-phosphogluconate dehydrogenase, 6-PGDH)分別是糖酵解(EMP)、三羧酸循環(huán)(TCA cycle)和戊糖磷酸途徑(PPP)的關(guān)鍵限速酶(Linetal., 2019; 2020; 黃鵬云等, 2009; Niehausetal., 2020)，煙酰胺腺嘌呤二核苷酸(nicotinamide adenine dinucleotide, NAD)、還原型煙酰胺腺嘌呤二核苷酸(nicotinamide adenine dinucleotide reduced, NADH)以及煙酰胺腺嘌呤二核苷酸磷酸(nicotinamide adenine dinucleotide phosphate, NADP)和還原型煙酰胺腺嘌呤二核苷酸磷酸(Nicotinamide adenine dinucleotide phosphate, NADPH)含量變化分別反映EMP、TCA以及PPP代謝情況(Galeazzietal., 2011; Grahametal., 2009; 黃驥等, 2004)。PPP與植物受多種環(huán)境脅迫應(yīng)答緊密相關(guān)，在種子萌發(fā)(陳麗培等, 2012)水澇(彭克勤等, 2001)、低溫(林善枝等, 2001)和病原體侵染(Indeletal., 2002)等脅迫下，G-6-PDH和6-PGDH的活性或基因表達水平均顯著增強。線粒體是細胞內(nèi)的“動力工廠”，為細胞活動提供能量(翟中和, 2000)，線粒體內(nèi)嵴數(shù)量(衛(wèi)星等, 2010)、線粒體數(shù)目(陳麗英等, 2015)和分布(Zhengetal., 2009)隨其生理狀態(tài)和外界環(huán)境而變化，線粒體的形態(tài)在植物凋亡早期可維持正常功能，但隨著凋亡過程會相繼出現(xiàn)腫脹、空泡化等一些特異性的變化(李娟, 2009)。

本研究以未出土毛竹筍為對象，探究毛竹筍采后在空氣和高濃度氧氣環(huán)境下儲存過程中筍體的線粒體、氧氣濃度、呼吸強度、呼吸代謝途徑關(guān)鍵酶活性和代謝底物與產(chǎn)物等的變化，旨在揭示毛竹筍采后呼吸作用和老化機制，為竹筍保鮮提供理論依據(jù)。

1 研究區(qū)概況

研究區(qū)位于浙江省湖州市吳興區(qū)( 30°48′N, 119°59′E)，海拔30 m，屬北亞熱帶氣候區(qū)，四季分明，雨熱同季，年均氣溫15.4 ℃，最高氣溫30.8 ℃，最低氣溫-0.5 ℃，年均降水量1 243 mm。

2 研究方法

2.1 試驗材料

2021年3月22日，選取未出土(長度15～20 cm，直徑6～8 cm)和出土3 m高竹筍，竹筍無機械損傷、無蟲害且大小一致。毛竹筍挖掘后，置于泡沫箱內(nèi)，上層放置干冰并用多層硬紙板隔開，2 h內(nèi)運送至實驗室進行處理。

2.2 試驗方法

2.2.1 分組處理 竹筍先用清水清洗干凈，再用1%次氯酸鈉溶液浸泡殺菌30 s后取出晾干，隨機分為2組： 一組置于常溫密閉玻璃容器內(nèi)用高濃度氧氣(90%O2+10%N2)處理，每天每隔8 h注入氣體1次，每次30 min，注氣后密封保存，另一組置于常溫空氣(21%O2+79%N)中作為對照，2組處理同時放置盛有足夠水和1 mol·L-1的NaOH溶液的燒杯，保證濕度和吸收二氧化碳，并用溫、濕度計監(jiān)測溫、濕度變化，保證溫度為(20±1) ℃，空氣濕度在95%以上。每隔2天取1次樣，每次取樣隨機取6株竹筍作為6個生物學重復(fù)，每株竹筍分上下部分取樣(從竹鞭與竹筍連接處的“螺絲釘”往筍尖數(shù)第5節(jié)位置作為下部取樣，第10節(jié)位置作為上部取樣)，每次取樣時采用氧電極檢測玻璃容器內(nèi)氧氣濃度，樣品保存至-80 ℃冰箱，用于呼吸代謝過程相關(guān)指標測定。在同一樣地隨機選取6株(3.0±0.1) m高出土毛竹筍，取出土部位向筍尖方向第0、8、16、24節(jié)，未出土毛竹筍從“螺絲釘”向筍尖第5、10節(jié)各取1 cm3筍塊，用于切片觀察。

2.2.2 腐爛指數(shù)統(tǒng)計 腐爛指數(shù)參照以往研究方法(Caoetal., 2013; Jiaoetal., 2018; Shenetal., 2021; 陳存坤等, 2016)計算。腐爛等級分為5級：0級切面未發(fā)生腐爛或顏色加深；1級切面略微開始腐爛變色但面積不超過切面的1/2； 2級切面腐爛面積超過1/2且腐爛變色加深； 3級切面完全腐爛變色且顏色為深褐色； 4級切面完全腐爛變?yōu)樯詈稚夜S體變軟。每次取樣隨機取6株竹筍，記錄從竹筍“螺絲釘”至筍尖第10節(jié)切面腐爛情況，腐爛指數(shù)計算公式如下：

式中：X為腐爛指數(shù)；Rn為腐爛等級；n為該等級竹筍個數(shù)；nmax為總竹筍數(shù)；kmax為最高等級數(shù)。

2.2.3 呼吸速率測定 在兩試驗組內(nèi)，每次分別隨機選取10株毛竹筍，使用GXH-3010E型紅外二氧化碳分析儀測定呼吸速率(Chenetal., 2020; Linetal., 2019; 2020; 陳夢茵等, 2015)，結(jié)果以CO2變化率計算。

2.2.4 玻璃容器和筍體內(nèi)氧濃度測定 采用氧電極(Unisense OX-NP, 丹麥)探針，分別插入密閉玻璃容器內(nèi)及竹筍第5、10節(jié)橫切面中心和邊緣1 cm深度，穩(wěn)定20 s后測定。每個測定點3次重復(fù)，計算玻璃容器和筍體氧含量(Greveetal., 2003; Wilbanksetal., 2014; Xiaoetal., 2018)。

2.2.5 有氧呼吸占比計算 測定密閉玻璃容器內(nèi)12 h的O2消耗量，計算對應(yīng)CO2量即為有氧呼吸CO2生成量，用有氧呼吸CO2生成量與紅外二氧化碳分析儀測得CO2生成量的比值表示有氧呼吸占比，計算公式如下：

式中：a為有氧呼吸占比；CO2為O濃度變化量(mg·L-1);CCO2為CO2濃度變化量(mg·L-1)；V為容器體積。

2.2.6 線粒體結(jié)構(gòu)觀察 將1 cm3筍塊用FAA(50%無水乙醇∶冰醋酸∶甲醛=18∶1∶ 1)固定，經(jīng)雙固定、脫水、滲透、包埋、染色、切片和定位等步驟，在Hitachi H-7650型透射電鏡下觀察竹筍細胞組織和線粒體結(jié)構(gòu)。

2.2.7 酶活測定 取試樣竹筍上下部位各10 g，分別測定呼吸代謝過程相關(guān)酶活性。SDH酶活性測定參照Li 等(2016)和 史青純(2009)方法；PK酶活性測定參照Burrell等(1994)和高尚(2021)方法；G-6-PDH和6-PGDH活性測定參照Lin等(2020)方法。

2.2.8 NAD、NADH、NADP、NADPH和乙醇含量測定 采用高效液相色譜(HPLC)測定NAD、 NADH、NADP、NADPH和乙醇的量。取10 g制備好的樣品勻漿于100 mL具塞離心管中，加入20.0 mL乙腈，4 000 r·min-1離心2 min，加入約5 g氯化鈉，劇烈振搖1 min，4 000 r·min-1離心5 min，使乙腈和水分層。取10 mL乙腈層于50 mL梨形瓶中，40 ℃下旋轉(zhuǎn)蒸發(fā)濃縮至近干，洗耳球吹干后用溶解殘渣待凈化，供超高效液相色譜測定。色譜參數(shù)設(shè)置具體如下： 流動相流速 0.5 mL·min-1； 熒光檢測波長Ex=280 nm，Em=330 nm； 柱溫 40 ℃； 進樣量 4 μL。取NAD、NADH、NADP、NADPH和乙醇標準品(純度>99%)用于定量測定。

2.3 統(tǒng)計分析

獲得的氧濃度、呼吸速率、酶活性和物質(zhì)含量數(shù)據(jù)進行顯著性和差異性方差分析，選用三倍方差剔除法剔除異常值，分析結(jié)果用Origin 2022軟件繪圖。

3 結(jié)果與分析

3.1 竹筍采后儲存過程中腐爛情況

采后2天，竹筍仍處于新鮮狀態(tài)，無腐爛情況發(fā)生。隨著放置時間延長，竹筍開始出現(xiàn)腐爛，4～6天腐爛最快，6天時筍體已明顯腐爛?？諝馓幚斫M的竹筍腐爛程度和速度高于高氧處理組(圖1)，空氣處理組第2天開始出現(xiàn)腐爛，第4天的腐爛指數(shù)是高氧處理組的2倍，4～6天兩處理組的腐爛指數(shù)均劇增(表1)，這表明高氧環(huán)境能夠延緩采后竹筍開始腐爛的時間和程度。

表1 采后毛竹筍腐爛指數(shù)Tab.1 Perishable index of postharvested moso bamboo shoot

3.2 竹筍超微結(jié)構(gòu)觀察

由圖2可知，竹筍快速生長階段，筍體上部與下部線粒體數(shù)量差異不大，線粒體形態(tài)完整且以圓形為主，第0節(jié)(圖2a)和第8節(jié)(圖2b)線粒體顏色更深，結(jié)構(gòu)更致密，表明其內(nèi)嵴數(shù)量較多； 第16節(jié)(圖2c2)細胞線粒體中部觀察到空泡和線粒體腫脹現(xiàn)象，且線粒體內(nèi)嵴數(shù)量較少，這與細胞凋亡相關(guān)，可能是由于毛竹筍快速生長階段能量供應(yīng)需要通過細胞自噬實現(xiàn)； 第24節(jié)為筍尖位置(圖2d、d1、d2)，細胞內(nèi)基質(zhì)豐富，細胞活動旺盛； 筍下部細胞明顯較上部細胞大，細胞壁加厚明顯，表明竹筍快速生長階段期上部細胞以分裂為主，下部細胞以增大、伸長和細胞壁增厚為主。線粒體在竹筍整個筍體大量分布，通過有氧呼吸產(chǎn)生能量供應(yīng)竹筍旺盛生命活動。

圖1 竹筍采收后儲存過程中腐爛情況觀察Fig. 1 Observation on the decay of postharvested moso bamboo shoot during storagea、b、c為空氣處理2、4、6天切面； d、e、f為高氧處理2、4、6天切面。a, b and c are the sections treated by atmosphere for 2, 4 and 6 d; d, e and f are sections treated by high-concentration oxygen for 2, 4 and 6 d.

圖2 竹筍快速生長階段超微結(jié)構(gòu)觀察Fig. 2 Ultrastructure observation of moso bamboo shoot during rapid growth period紅色箭頭指向為線粒體，a、b、c、d為毛竹筍出土3 m高時第0節(jié)、第8節(jié)、第16節(jié)、第24節(jié)的組織結(jié)構(gòu)，a、a1、a2表示毛竹筍出土3 m高時第0節(jié)不同倍數(shù)的超微組織結(jié)構(gòu)(3 000×、10 000×、30 000×)，b、c、d以此類推。The red arrow points to mitochondria; a,b, c and d are the tissue structure of segment 0, 8, 16, and 24 when moso bamboo shoots were excavated at 3 m high; a, a1, and a2 are the ultrastructure (3 000×, 10 000×, 30 000×) of segment 0 at different times when bamboo shoots were excavated at 3 m high; b, c and d are the same.

圖4 竹筍采后儲存過程中筍體內(nèi)氧氣含量和呼吸速率變化Fig. 4 Changes of oxygen content and respiration rate in post-tharvested moso bamboo shoot during storage不同小寫字母表示不同時間點空氣處理存在顯著差異(P<0.05)，不同大寫字母表示不同時間點高氧處理存在顯著差異(P<0.05)，*表示同一時間兩處理之間存在顯著差異，誤差線表示標準誤。下同。Different lowercase letters represent significant difference between aotmosphere treatments at different time points (P < 0.05), different uppercase letters represent significant difference between high-concentration oxygen treatments at different time points (P < 0.05), * represents significant difference between two treatments at the same time, and the error bar represents standard error, the same below.

由圖3可知，空氣處理0天時竹筍薄壁細胞內(nèi)含物豐富，細胞內(nèi)線粒體完好且數(shù)量較多(圖3a、a1、b、b1)，2天時細胞內(nèi)含物明顯減少，4天時觀察到線粒體結(jié)構(gòu)有空泡； 高氧處理線粒體較空氣處理小，但數(shù)量分布較多，6天時高氧處理組線粒體數(shù)量明顯較空氣處理多(圖3k、l、m、n)，表明高氧處理可延緩竹筍線粒體解體，高氧環(huán)境可能通過延緩線粒體解體從而提高竹筍有氧呼吸能力。空氣和高氧2種處理的竹筍組織結(jié)構(gòu)在空間上具有相似性： 上部可以明顯觀察到細胞核且數(shù)量多于下部，下部細胞體積較上部大，且細胞壁出現(xiàn)增厚現(xiàn)象，這與竹筍的生長特性有關(guān)，竹筍是自下而上逐漸生長成熟的，上部分生組織細胞分裂分化，而下部組織日趨成熟(Wangetal., 2019; 孫小青, 2014)。筍體內(nèi)線粒體形狀以圓形和橢圓形為主。從未出土階段到快速生長階段，竹筍線粒體分布從上部多、下部少轉(zhuǎn)變?yōu)檎麄€筍體數(shù)量均增多，且下部線粒體內(nèi)嵴數(shù)量增多。出土竹筍細胞壁在儲存后期會出現(xiàn)增厚現(xiàn)象，而快速生長階段竹筍下部細胞的細胞壁有明顯增厚現(xiàn)象，這是竹筍木質(zhì)化增強等因素導(dǎo)致其老化造成的。

3.3 竹筍呼吸速率與氧含量的變化

在空氣和高氧2種環(huán)境下，竹筍采后前4天筍體氧含量無顯著差異且均處于較低水平，第4～6天筍體氧含量顯著增加，其變化趨勢與其腐爛速度相吻合，6天時高氧處理組筍體氧含量至3.57 mg·L-1，空氣處理組筍體氧含量增至2.08 mg·L-1，高氧處理組筍體氧含量約為空氣處理組的1.5倍(圖4)。

空氣處理竹筍呼吸速率隨著時間延長呈逐漸降低趨勢。高氧處理竹筍呼吸速率顯著高于空氣處理，呈先增后降趨勢： 2天時達到呼吸峰值(1 287.89 mgCO2·kg-1h-1)，是空氣處理呼吸速率的4.45倍； 6天時處理，空氣組呼吸速率為24.01 mgCO2·kg-1h-1，高氧處理組呼吸速率為168.55 mgCO2·kg-1h-1，是空氣處理組的7.02倍；空氣組呼吸速率6天時約為0天時的1/20，高氧處理組6天時約為0天時的1/3(圖4)。呼吸速率變化與線粒體分布吻合，表明高氧濃度環(huán)境可促進采后竹筍的有氧呼吸強度。

第2天時空氣處理有氧呼吸占比為40.39%，高氧處理有氧呼吸占比為95.92%，表明竹筍儲存過程中有氧呼吸與無氧呼吸共存，空氣處理下以無氧呼吸為主，高氧處理下以有氧呼吸為主。

3.4 竹筍酶活性變化

空氣處理竹筍PK、SDH、6-PGDH和G-6-PDH等酶活性均呈增加趨勢，其中SDH活性增加最顯著，第6天時竹筍上部SDH活性增至348.41 nmol·min-1mg-1prot，是0天時的4.77倍，竹筍下部SDH活性增毛262.33 nmol·min-1mg-1prot，是0天時的6.73倍(圖5)； 6-PGDH和G-6-PDH活性之和呈增加趨勢，且上部酶活性高于下部。與空氣處理相比，高氧處理竹筍PK、SDH、6-GPDH、G-6-PDH活性顯著增加，SDH、6-GPDH和G-6-PDH活性均為前4天增加且達到峰值之后減少。呼吸作用關(guān)鍵酶活性變化趨勢表明，竹筍在空間上存在上部較下部呼吸旺盛的現(xiàn)象，各呼吸途徑關(guān)鍵酶活性均呈增加趨勢，其中隨著儲存時間延長，TCA循環(huán)的關(guān)鍵酶活性增強趨勢最為顯著。高氧處理EMP、TCA循環(huán)和PPP的關(guān)鍵酶活性增強顯著提高了呼吸速率。

圖5 竹筍儲存過程中筍體呼吸作用相關(guān)酶活性Fig. 5 Changes of respiration related enzyme activities in moso bamboo shoot during storagea、c、e表示竹筍上部，b、d、f表示竹筍下部。a, c and e represent the upper part of bamboo shoot, and b, d and f represent the lower part of bamboo shoot.

3.5 竹筍NAD、NADH、NADP、NADPH和乙醇含量變化

NAD和NADP是EMP和TCA循環(huán)的底物和產(chǎn)物，NADP和NADPH是PPP的底物和產(chǎn)物。由圖6可知，空氣處理0～2天時NAD含量增加，NADH含量變化并不顯著，NADP含量減少，NADPH含量增加，表明竹筍呼吸作用主要以PPP途徑為主；2～6天過程中NAD含量顯著減少，NADH含量顯著增加(P<0.05)，NADP含量顯著減少，NADPH含量變化不顯著，表明竹筍呼吸作用以EMP含量和TCA為主。與空氣處理相比，高氧處理第4天時NAD含量增加，NADP含量沒有顯著變化，2～4天時NADPH含量顯著降低，4～6天時NADH含量顯著降低，表明高氧處理促進了PPP代謝。

乙醇是無氧呼吸的產(chǎn)物，空氣和高氧處理竹筍體內(nèi)乙醇含量均呈慢—快—慢的增加趨勢，二者含量均無顯著差異?？諝馓幚?天時竹筍上部乙醇含量比0天的增加48%，下部增加42.7%，其中2～4天乙醇含量增加最快。高氧處理未顯著降低竹筍體內(nèi)乙醇含量，只有4天時竹筍上部乙醇含量顯著比空氣處理低(P<0.05)。以上結(jié)果表明，儲存過程中竹筍無氧呼吸產(chǎn)生乙醇一直處于累加狀態(tài)，高氧儲存環(huán)境并不能有效遏制減弱無氧呼吸。

4 討論

4.1 竹筍呼吸途徑變化

植物在干旱、淹水或鹽脅迫等情況下，呼吸作用呈現(xiàn)PPP增強(劉曉忠等, 1992; 彭克勤等, 2001; 張曉婷等, 2008; 趙欣等, 2018)。本研究中，采后竹筍置于空氣中時，呼吸作用以無氧呼吸為主、有氧呼吸為輔，且EMP、TCA和PPP 3種途徑交替進行，其中PPP最強階段為0～2天，說明采后竹筍處于脅迫狀態(tài)，導(dǎo)致PPP暫時增強。第4～6天，竹筍離體時間過久，雖然EMP、TCA循環(huán)和PPP 3種呼吸途徑關(guān)鍵酶活性未降低，但底物NAD和NADP含量已降至最低，產(chǎn)物NADH、NADPH和乙醇含量均無顯著變化，線粒體出現(xiàn)腫脹和空泡現(xiàn)象(圖3g、k、m)，研究發(fā)現(xiàn)擬南芥(Arabidopsisthaliana)線粒體空泡和腫脹與細胞死亡有密切關(guān)系(李娟, 2009)，因此總體呼吸速率顯著降低(圖4)。空氣處理組竹筍在整個儲存期間呼吸速率呈降低趨勢，初始時最高，可能是采后的創(chuàng)傷應(yīng)激激活了一系列防御反應(yīng)(謝露露等, 2020)，增加了活性氧含量(Schilmilleretal.，2005)，短時間刺激使呼吸速率增加，之后逐漸降低。

圖6 竹筍采后儲存期間筍體NAD、NADH、NADP、NADPH和乙醇含量變化Fig. 6 Changes of NAD, NADH, NADP, NADPH and ethanol contents in post-harvested moso bamboo shoot during storagea、c、e、g、i表示竹筍上部，b、d、f、h、j表示竹筍下部。a,c, e, g and i represent the upper part of bamboo shoots, and b, d, f, h and j represent the lower part of bamboo shoots.

4.2 竹筍生長發(fā)育過程中呼吸作用的供能物質(zhì)

呼吸作用可為生物體內(nèi)蛋白質(zhì)、脂肪和多糖等物質(zhì)合成提供能量和原料，與生長發(fā)育關(guān)系密切(于超, 2021)。Cui等(2012)研究表明，在筍籜緊包筍體階段，竹筍的生長發(fā)育、光合作用能力很弱，屬于異養(yǎng)型，其營養(yǎng)物質(zhì)主要通過貯藏或新合成的脂類物質(zhì)通過β-氧化和乙醛酸循環(huán)轉(zhuǎn)化為糖，滿足在糖分不足情況下竹筍生長發(fā)育的能量和物質(zhì)需要。從冬季休眠到出土后1.5 m快速生長的竹鞭—竹筍生長系統(tǒng)中，淀粉主要儲存在竹筍筍體，淀粉水解形成可溶性糖直接供應(yīng)生長發(fā)育，竹鞭為淀粉運輸?shù)摹巴ǖ馈?，而非原來認為通過儲存在竹鞭的淀粉水解成可溶性糖運輸至筍體供應(yīng)生長發(fā)育(Zhangetal., 2021; 張佳佳等, 2021)。本研究超微組織中觀察到筍體內(nèi)分布大量淀粉粒且空間分布呈現(xiàn)上部較下部多的現(xiàn)象，與線粒體的空間分布一致。竹筍采后第0天切片中觀察到淀粉粒分布，但到第6天呼吸停止時超微切片中無法觀察到淀粉粒，表明隨著儲存時間延長，淀粉被呼吸作用消耗產(chǎn)生能量和其他代謝物質(zhì)，同時EMP、TCA循環(huán)和PPP的底物NAD和NADP含量也為最低水平。但竹筍脂質(zhì)含量很低(江澤慧, 2002)，難以滿足筍體較強呼吸作用產(chǎn)生能量的需要，因此，竹筍采后呼吸作用的主要供能物質(zhì)是糖類，而非脂類(Cuietal., 2012)。

4.3 高氧處理竹筍TCA循環(huán)和PPP途徑與其腐爛的關(guān)系

高氧處理可顯著提高采后竹筍的呼吸速率，增強TCA循環(huán)和PPP，表明高氧處理能夠顯著增加竹筍有氧呼吸能力，延緩采后竹筍腐爛。高氧處理可顯著降低NADH和NADPH含量，NADPH含量降低反饋促進了6-GPDH和G-6-PDH活性增加，從而促進PPP途徑，NADH含量降低也反饋促進了TCA循環(huán)的進行(Maynardetal., 2020)，同時G-6-PDH和6-PGDH活性之和與SDH活性均顯著增強，乙醇含量降低，表明高氧處理主要通過TCA循環(huán)和PPP增強促進呼吸作用，抑制無氧呼吸。高氧處理筍體下部呼吸相關(guān)酶活性呈顯著增加趨勢，表明高氧處理可顯著增加竹筍下部呼吸途徑相關(guān)酶活性，即高氧處理使竹筍從原來上部為活動中心轉(zhuǎn)變?yōu)檎旯S體均處在活躍的代謝狀態(tài)，是竹筍儲存過程中應(yīng)對外界氧含量劇增的應(yīng)激反應(yīng)，旨在維持自身高的呼吸速率，持續(xù)為竹筍生命活動提供能量。

目前，竹筍保鮮主要采用低溫結(jié)合其他技術(shù)方法，如帶殼毛竹筍25 ℃放置9天中完全腐爛，在4 ℃下用臭氧結(jié)合氣調(diào)方法儲存，28天后腐爛率為15%(張慧, 2018)，本研究中高氧處理有效延緩了采后竹筍的腐爛速率，在草莓(Fragaria×ananassa)、白菜(Brassicacampestrisssp.chinensis)等果蔬中也得到相同結(jié)果(Luetal., 2018; Wangetal., 2020; Zhangetal., 2015)。蘋果(Maluspumila)和梨(Pyruspyrifolia)采后，當能量供應(yīng)不足時褐變腐爛加劇(Saquetetal., 2000)，而當處于高能量狀態(tài)時細胞可以通過活性氧清除酶或非酶系統(tǒng)抗氧化劑作用清除活性氧維持細胞膜功能，延緩衰老和腐爛(Yietal., 2008； 2010)。高氧環(huán)境下，采后竹筍呼吸速率提高，誘發(fā)氧化應(yīng)激延緩竹筍腐爛，該結(jié)果與高氧環(huán)境刺激植物組織進行高呼吸速率吻合(Jacxsensetal., 2001)。Ghidelli等(2015) 對洋薊(Cynarascolymus)的研究也有同樣結(jié)果。龍眼(Dimocarpuslongan)、番茄(Lycopersiconesculentum)和西蘭花(Brassicaoleraceavar.botrytis)在儲存過程中PPP增強對延緩竹筍腐爛有積極作用(Guoetal., 2014; Linetal., 2019; Linetal., 2017; 陳夢茵等, 2015)，高氧處理增加竹筍PPP，同樣在空氣處理中，PPP所占比例降低腐爛加劇，即采后前2天的呼吸途徑以PPP為主時，竹筍腐爛指數(shù)僅為4.17%； 2～4天，PPP比例降低，筍體腐爛指數(shù)增至16.67%； 4～6天，PPP幾乎停止，竹筍腐爛指數(shù)達62.5%，表明竹筍腐爛受PPP代謝途徑強弱的調(diào)節(jié)，PPP代謝減弱會加速竹筍腐爛，也證實高氧處理通過增加PPP代謝強度而延緩毛竹筍腐爛。無氧呼吸產(chǎn)物乙醇積累后會進行乙醇發(fā)酵，導(dǎo)致采后蔬果腐爛(Alietal., 2021; Jamesetal., 2000)，高氧處理可以通過抑制無氧呼吸，減少乙醇發(fā)酵，延緩筍體腐爛。

5 結(jié)論

竹筍采后呼吸作用方式和途徑取決于其環(huán)境氧含量，符合竹筍生長發(fā)育特點。 在空氣處理下，竹筍老化過程以無氧呼吸為主、有氧呼吸為輔，有氧呼吸代謝，以EMP、TCA循環(huán)和PPP 交替變化進行，0～2天以PPP為主，2～4天以EMP和TCA循環(huán)代謝為主，4～6天3種途徑幾乎停止； 在高氧處理下，竹筍以有氧呼吸為主，無氧呼吸為輔，TCA循環(huán)和PPP代謝受到促進，無氧呼吸受到抑制，高氧處理通過提高呼吸速率和PPP和TCA途徑比例以及降低筍體乙醇含量延緩竹筍腐爛速率。