摘""要:為研究外源三磷酸腺苷(ATP)和魚藤酮處理對冷藏番石榴果實冷害的影響及與糖代謝變化的關系,本研究將采后紅香番石榴果實分別采用蒸餾水、0.8"mmol/L"ATP、0.2"mmol/L魚藤酮進行處理,在(4±1)℃下貯藏,貯藏期間定期測定番石榴果實冷害指數(shù)、商品率、糖含量和糖代謝相關酶活性。結果表明:與對照果實相比,ATP處理降低果實冷害,提高蔗糖單磷酸合成酶(SPS)活性、酸性轉化酶(AI)活性和貯藏后期蔗糖合成酶合成方向(SSs)活性,降低中性轉化酶(NI)和貯藏后期蔗糖合成酶分解方向(SSc)活性,抑制果糖和貯藏中期葡萄糖含量上升,使蔗糖、可溶性總糖含量維持在較高水平,提高果實的抗冷性和商品率;魚藤酮處理加劇果實冷害,通過同時抑制SSs、貯藏中期SPS活性升高,AI、NI和貯藏中、后期SSc活性降低,加快蔗糖分解,果糖含量增加,降低可溶性總糖和還原糖含量,果實商品率低。因此,ATP處理能增強番石榴果實的抗冷性,這可能與提高蔗糖和可溶性總糖含量的變化密切相關;而魚藤酮處理誘導糖代謝失衡,加劇冷害。
關鍵詞:番石榴;糖代謝;ATP;魚藤酮;冷害中圖分類號:S667.9;TS255.3""""""文獻標志碼:A
Effects"of"ATP"and"Rotenone"Treatment"on"Chilling"Injury"of"Postharvest"Guava"Fruit"and"Relates"with"Sugar"Metabolism
KONG"Xiangjia1,"CHEN"Huiyu1,"MENG"Peng2,"HUANG"Shuling2,"ZHAO"Feng1,"LI"Shoujiang1*
1."Fujian"Universitynbsp;of"Traditional"Chinese"Medicine,"Fuzhou,"Fujian"350122,"China;"2."Fujian"Inspection"and"Research"Institute"for"Product"Quality,"Fuzhou,"Fujian"350002,"China
Abstract:"The"study"was"aimed"to"study"the"effects"of"exogenous"ATP"and"rotenone"treatment"on"chilling"injury"and"sugar"metabolism"in"cold-stored"guava"fruits."Post-harvest"‘Hongxiang’"guava"fruits"were"treated"with"distilled"water,"0.8"mmol/L"ATP,"and"0.2"mmol/L"rotenone,"respectively,"and"stored"at"(4±1)℃."During"storage,"the"chilling"injury"index,"commercial"rate,"sugar"content,"and"sugar"metabolism-related"enzyme"activity"of"the"guava"fruits"were"regularly"determined."Compared"with"the"control"fruit,"ATP"treatment"reduced"chilling"injury,"increased"the"activities"of"sucrose"monophosphate"synthase"(SPS),"acid"invertase"(AI),"and"sucrose"synthase"synthesis"direction"(SSs)"during"the"late"stage"of"storage,"decreased"the"activities"of"neutral"invertase"(NI)"and"sucrose"synthase"decomposition"direction"(SSc)"during"late-storage,"inhibited"the"increase"in"fructose"and"glucose"content"during"mid-storage,"maintained"the"content"of"sucrose"and"total"soluble"sugar"at"a"high"level,"and"improved"the"cold"resistance"and"commercial"rate"of"the"fruit."Rotenone"treatment"exacerbated"chilling"injury"by"simultaneously"inhibiting"the"increase"of"SSS"activity"and"SPS"activity"during"the"middle"stage"of"storage,"the"decrease"of"AI"activity,"NI"activity,"and"SSc"activity"during"the"middle"and"late"stages"of"storage,"accelerating"the"decomposition"of"sucrose,"increased"the"content"of"fructose,"reduced"the"total"soluble"sugar"and"reducing"sugar,"and"resulted"in"a"low"commercial"rate"of"the"fruit."ATP"treatment"could"enhance"cold"resistance"in"guava"fruits,"and"the"mechanism"may"be"related"to"changes"in"sucrose"and"soluble"total"sugar"content."However,"rotenone"treatment"induced"an"imbalance"in"sugar"metabolism"and"exacerbated"chilling"injury.
Keywords:"guava;"sugar"metabolism;"ATP;"rotenone;"chilling"injury
DOI:"10.3969/j.issn.1000-2561.2025.05.022
番石榴(Psidium"guajava"L.)為桃金娘科(Myrtaceae)番石榴屬(Psidium)植物,是熱帶、亞熱帶地區(qū)廣泛種植的重要經(jīng)濟果樹,也是福建省重點開發(fā)的名特優(yōu)水果品種之一[1]。隨著番石榴栽種面積增加和育種技術提升,優(yōu)質番石榴鮮果的價格也不斷上漲,但番石榴果實采后易碰傷、軟化和腐爛變質,貨架期和最佳食用期較短,影響了番石榴果實的商品價值和食用品質,從而限制了番石榴產(chǎn)業(yè)的發(fā)展,故采后番石榴鮮果的保鮮技術成為生產(chǎn)上亟待解決的問題。低溫貯藏是目前番石榴果實貯藏保鮮最為有效的方法,但番石榴屬于冷敏型果實,低溫貯藏時易發(fā)生冷害,導致果實食用品質和營養(yǎng)價值下降甚至完全喪失[2-4]。因此,探討研究番石榴果實采后冷害發(fā)生的機理及控制技術,已成為解決番石榴果實貯運保鮮問題的關鍵。
三磷酸腺苷(ATP)作為能量在植物體內的存在形式,是維持植物體生命活動最重要的能量庫。ATP含量的高低在一定程度上可反映植物體本身的能量水平。當果蔬受到低溫脅迫時,過度的能量損耗會影響線粒體中酶的活性和電子傳遞鏈,從而阻斷ATP產(chǎn)生并引發(fā)能量供給不足,導致采后果蔬冷害發(fā)生。因此認為,保持較高水平的ATP含量對減輕采后果蔬冷害有積極作用[5],通過外源施用或內源誘導的ATP可維持胞內的能量代謝平衡,亦能減緩果蔬冷害的發(fā)生。這已在香蕉[6-7]、梨[8]、草莓[9]等果實得到證實。
魚藤酮(rotenone)是一種細胞毒性物質,主要作用于線粒體呼吸鏈第一部位的電子傳遞系統(tǒng),選擇性地抑制細胞呼吸鏈還原型煙酰胺腺嘌呤二核苷酸脫氫酶(NADH脫氫酶)活性,阻斷NADH氧化過程,降低ATP生成速率,使質子傳遞受阻,進而增加細胞中活性氧的含量,使得自由基過量累積,促進細胞凋亡[10-13]。因此認為,魚藤酮可通過抑制細胞線粒體功能抑制ATP生成,從而影響能量水平。
糖可調控植物體的生長發(fā)育、生理代謝過程,并與各個呼吸通路之間緊密聯(lián)系,從而影響植物體的能量水平。糖代謝是糖積累的核心環(huán)節(jié)[14-15],采后果蔬蔗糖代謝路徑節(jié)點中的關鍵酶包括蔗糖磷酸合成酶(SPS)、蔗糖合成酶合成方向(SSs)、蔗糖合成酶分解方向(SSc)、酸性轉化酶(AI)、中性轉化酶(NI)等[16],這些酶的活性均與糖的積累密切相關;SSs、SPS可促進采后果蔬中的葡萄糖和果糖轉化為蔗糖,而蔗糖在SSc、AI、NI等轉化酶的作用下分解成葡萄糖和果糖。低溫可導致果實產(chǎn)生冷害,冷害會影響采后果蔬的糖代謝,進而造成糖種類、糖含量不同[17-20]。研究表明,采用草酸、茉莉酸、水楊酸、p-香豆酸、一氧化氮等外源處理可誘導果實糖代謝和糖積累,從而提高果實抗冷性,這已在杏[21]、桃[22-25]、芒果[26]等果實中得到證實。
目前,已有研究結果證明番石榴果實冷害發(fā)生與能量水平降低和膜穩(wěn)定性破壞有關,且外源ATP處理可提高番石榴果實細胞能量和膜穩(wěn)定性,進而抑制冷害[27]。但鮮見將ATP和魚藤酮應用于番石榴果實采后冷害調控的研究報道。因此,本研究在前期研究的基礎上,以紅香番石榴果實為試驗材料,研究ATP處理和魚藤酮處理對采后番石榴果實冷害的影響及其與糖含量和糖代謝相關酶的關系,旨在為采后番石榴果實冷害調控機制的研究提供參考依據(jù)。
1.1""材料
1.1.1""材料與試劑""以紅香番石榴果實為試驗材料,采收當日從福建漳州將果實運至福建中醫(yī)藥大學(福州),選取大小均勻、色澤一致、無損傷、無病蟲害的健康果實作為試驗對象。
果實處理:預實驗分別采用蒸餾水,0.4、0.6、0.8、1.0"mmol/L"ATP和0.2、0.3、0.4、0.5"mmol/L魚藤酮處理番石榴果實。貯藏至42"d,0.4、0.6"mmol/L"ATP處理的番石榴果實冷害指數(shù)與對照組差異不顯著,0.8、1.0"mmol/L"ATP處理與對照組差異顯著。相較而言,0.8"mmol/L"ATP處理能更好地控制采后番石榴果實冷害的發(fā)生。經(jīng)魚藤酮處理的番石榴果實冷害指數(shù)與對照組均差異顯著,但綜合考慮冷害效果和經(jīng)濟成本,選擇0.2"mmol/L魚藤酮進行進一步研究。因此,正式實驗番石榴果實分別采用蒸餾水(對照)、0.8"mmol/L"ATP和0.2"mmol/L魚藤酮浸泡20"min后,用聚乙烯薄膜袋包裝(厚度0.015"mm,規(guī)格40"cm×"30"cm),每袋4個果實,貯藏于(4±1)℃、相對濕度80%~90%條件下,每個貯藏條件不少于21袋。以采收當天為第0天,在貯藏第7、14、21、35、42天取樣,觀察果實冷害癥狀和腐爛情況,并將果實的可食部分沿赤道面切成小塊,液氮凍結后用低溫混合型研磨儀研磨(液氮預凍:5"Hz,40"s;研磨:23"Hz,40"s)成粉末狀,保存在?80"℃超低溫冰箱中備用。
試劑:果糖測試盒、蔗糖測試盒、葡萄糖測試盒(葡萄糖氧化酶法)、蔗糖磷酸合成酶(SPS)測試盒,南京建成生物工程研究所生產(chǎn);中性轉化酶(NI)試劑盒、可溶性酸性轉化酶(AI)試劑盒、蔗糖合成酶分解方向(SSc)試劑盒、蔗糖合成酶合成方向(SSs)試劑盒,上海機純實業(yè)有限公司生產(chǎn);氫氧化鈉、亞鐵氰化鉀、鹽酸、酚酞,國藥集團化學試劑有限公司生產(chǎn);3,5-二硝基水楊酸、牛血清蛋白,上海源葉生物科技有限公司生產(chǎn);D(+)-無水葡萄糖(標準品)、考馬斯亮藍G-250,索萊寶生物科技有限公司生產(chǎn);氯化鋇、磷酸,西隴科學股份有限公司生產(chǎn);酒石酸鉀鈉,上海埃彼化學試劑有限公司生產(chǎn);乙酸鋅,阿拉丁試劑(上海)有限公司生產(chǎn);冰乙酸,上海聯(lián)試化工試劑有限公司生產(chǎn);甲基紅,上海麥克林生化科技股份有限公司生產(chǎn);草酸,天津市福晨化學試劑廠生產(chǎn);正丁醇,江蘇強盛功能化學股份有限公司生產(chǎn)。
1.1.2""儀器與設備""Cryo"mill低溫混合型研磨儀,德國RETSCH(萊馳)公司生產(chǎn);AR224CN電子分析天平,奧豪斯儀器(上海)有限公司生產(chǎn);TGL-16gR高速冷凍離心機,上海安亭科學儀器廠生產(chǎn);BHS-4恒溫水浴鍋,群安實驗儀器有限公司生產(chǎn);INFINITE"E"PLEX多功能酶標儀,湖南博朔生物科技有限公司生產(chǎn);P5型雙光束紫外可見分光光度計,上海美譜達儀器有限公司生產(chǎn);HY-2旋渦混勻儀,上海儀電科學儀器股份有限公司生產(chǎn);ZX"dP-B2050電熱恒溫培養(yǎng)箱,上海智城分析儀器制造有限公司生產(chǎn);KQ-500E超聲波清洗器,昆山市超聲儀器有限公司生產(chǎn);ATC-1001-m艾科浦超純水機,重慶頤洋企業(yè)發(fā)展有限公司生產(chǎn)。
1.2""方法
1.2.1""果實冷害指數(shù)評價和商品率""參照陳洪彬等[1]和GONZáLEZ-AGUILAR等[28]的方法對番石榴果實的冷害癥狀進行分級評價。計算公式:
按照張朝坤等[4]的方法評價番石榴果實的腐爛情況。計算公式:
1.2.2""果實總糖和還原糖含量測定""采用3,5-二硝基水楊酸比色法測定[29]。以葡萄糖濃度為縱坐標(y),吸光度值為橫坐標(x),線性方程為y=0.2125x+0.0047,相關系數(shù)為r=0.9963,線性范圍為0~0.120"mg/mL。
1.2.3""果實蔗糖含量測定""取0.20"g果實樣品,按質量(g)︰體積(mL)=1︰9的比例加入1.80"mL的生理鹽水,制成10%的組織勻漿,于3500×g離心15"min,取上清液待測。按照試劑盒方法測定果實蔗糖含量,單位μmol/g。
1.2.4""果實果糖含量測定""取0.20"g果實樣品,按質量(g)︰體積(mL)=1︰9的比例加入1.80"mL的磷酸鹽緩沖液(0.1"mol/L"pH"7.4),制成10%的組織勻漿,于3500×g離心15"min,取上清液待測。按照試劑盒方法測定果實果糖含量,單位mg/g。
1.2.5""果實葡萄糖含量測定""取0.10"g果實樣品,按質量(g)︰體積(mL)=1︰9的比例加入0.90"mL的磷酸鹽緩沖液(0.1"mol/L"pH"7.4),制成10%的組織勻漿,于3500×g離心15"min,取上清液待測。按照試劑盒方法測定果實葡萄糖含量,單位mmol/L。
1.2.6""果實SPS活性測定""取0.20"g果實樣品,按質量(g)︰體積(mL)=1︰9的比例加入1.80"mL的提取液,冰水浴條件下勻漿制成10%的組織勻漿,于4"℃下12"000×g離心10"min,取上清液待測。按照試劑盒方法測定果實SPS活性,單位μg/(min·mg)。
1.2.7""果實SS活性測定""取0.10"g果實樣品,按質量(g)︰體積(mL)=1︰10的比例加入1"mL提取液,進行冰浴勻漿,于4"℃下8000×g離心10"min,取上清液待測。分別按照試劑盒方法測定果實SSc和SSs活性,單位μg/(min·mg)。
1.2.8""果實AI和NI活性測定""取0.10"g果實樣品,按質量(g)︰體積(mL)=1︰10的比例加入1"mL提取液,進行冰浴勻漿,于4"℃下12"000×"g離心10"min,取上清液待測。按照試劑盒方法測定果實AI和NI活性,單位μg/(min·mg)。
1.2.9""可溶性蛋白質含量測定""采用考馬斯亮藍法測定[30]。以吸光度值為縱坐標(y),以牛血清蛋白質標準溶液(mg/mL)為橫坐標(x),線性方程為y=7.3537x+0.0464,相關系數(shù)為r=0.9914,線性范圍為0~0.096"mg/mL。
1.3""數(shù)據(jù)處理
上述指標均重復3次,采用Excel軟件對實驗數(shù)據(jù)進行整理,使用SPSS"26.0軟件中單因素方差分析法對結果進行差異顯著性分析。
2.1""外源ATP和魚藤酮處理對冷藏番石榴果實冷害指數(shù)和商品率的影響
由圖1可知,不同處理的番石榴果實冷害指數(shù)變化趨勢相似,均隨貯藏時間的延長而升高,但不同處理的變化幅度不同。與對照相比,0.8"mmol/L
ATP處理的冷害指數(shù)均較低,0.2"mmol/L魚藤酮處理的冷害指數(shù)均較高。在貯藏42"d,0.8"mmol/L"ATP處理的冷害指數(shù)(0.35)比對照低27.08%,而0.2"mmol/L魚藤酮處理的冷害指數(shù)(0.67)比對照高39.58%。在整個貯藏期間,0.8"mmol/L"ATP處理的冷害指數(shù)顯著低于對照(Plt;0.05),0.2"mmol/L魚藤酮處理顯著高于對照(Plt;0.05)。
不同處理的番石榴果實商品率變化趨勢相似,均隨貯藏時間的延長而下降,但不同處理的變化趨勢存在差異。0.8"mmol/L"ATP處理的番石榴果實在貯藏0~28"d內商品率變化較小,之后緩慢下降;而對照和0.2"mmol/L魚藤酮處理在貯藏0~14"d內變化較平緩,之后快速下降,且0.2"mmol/L魚藤酮處理在貯藏28~42"d內低于對照。貯藏至42"d,0.8"mmol/L"ATP處理的商品率比對照高60.00%,差異顯著(Plt;0.05),而0.2"mmol/L魚藤酮處理的商品率比對照低40.00%,差異顯著(Plt;0.05)。
2.2""外源ATP和魚藤酮處理對冷藏番石榴果實可溶性總糖和還原糖含量的影響
由圖2可知,隨著貯藏時間延長,對照和0.2"mmol/L魚藤酮處理的番石榴果實可溶性總糖含量總體呈先降后升的變化趨勢,0.8"mmol/L"ATP處理呈先升后降再升的趨勢。與對照相比,0.8"mmol/L"ATP處理的可溶性總糖含量在整個貯藏期間均較高,而0.2"mmol/L魚藤酮處理均較低。貯藏至42"d,0.8"mmol/L"ATP處理的可溶性總糖含量比對照高38.39%,差異顯著(Plt;0.05),0.2"mmol/L魚藤酮處理為對照的1.13倍,差異顯著(Plt;0.05)。
隨著貯藏時間延長,不同處理的番石榴果實還原糖含量的變化趨勢不同。0.8"mmol/L"ATP、0.2"mmol/L魚藤酮處理的還原糖含量在貯藏7"d達到峰值,而對照在35"d。貯藏至7"d時,0.8"mmol/L"ATP、0.2"mmol/L魚藤酮處理分別是對照的1.33倍、1.17倍,差異顯著(Plt;0.05);貯藏至35"d時,0.8"mmol/L"ATP、0.2"mmol/L魚藤酮處理分別比對照低28.57%、38.46%,差異顯著(Plt;0.05);且在貯藏21~42"d,0.8"mmol/L"ATP、0.2"mmol/L魚藤酮處理的還原糖含量均低于對照。
2.3""外源ATP和魚藤酮處理對冷藏番石榴果實蔗糖含量的影響
由圖3可知,在貯藏期間,對照和0.8"mmol/L"ATP處理的番石榴果實蔗糖含量總體呈先升高后降低的變化趨勢,而0.2"mmol/L魚藤酮處理變化較平緩。進一步比較發(fā)現(xiàn),0.8"mmol/L"ATP處理的番石榴果實蔗糖含量顯著高于對照(Plt;0.05),而0.2"mmol/L魚藤酮處理顯著低于對照(Plt;0.05)。
2.4""外源ATP和魚藤酮處理對冷藏番石榴果實果糖含量的影響
由圖4可知,對照和0.2"mmol/L魚藤酮處理的番石榴果實果糖含量變化趨勢相近,而0.8"mmol/L"ATP處理的變化趨勢與其相反。0.8"mmol/L"ATP處理的果糖含量始終顯著低于對照(Plt;0.05),0.2"mmol/L魚藤酮處理顯著高于對照(Plt;0.05)。說明0.8"mmol/L"ATP處理抑制番石榴果實果糖含量升高;而0.2"mmol/L魚藤酮處理可維持果糖含量在較高水平。
2.5""外源ATP和魚藤酮處理對冷藏番石榴果實葡萄糖含量的影響
由圖5可知,不同處理的番石榴果實葡萄糖含量變化趨勢相似,均在28"d達到峰值。在貯藏0~21"d內,0.8"mmol/L"ATP處理的番石榴果實葡萄糖含量顯著高于對照和0.2"mmol/L魚藤酮處理(Plt;0.05),0.2"mmol/L魚藤酮處理顯著高于對照(Plt;0.05);在貯藏21~35"d,0.8"mmol/L"ATP處理顯著低于對照和0.2"mmol/L魚藤酮處理(Plt;0.05);貯藏至42"d,0.8"mmol/L"ATP、0.2"mmol/L魚藤酮處理分別是對照的11.76倍、15.49倍,差異顯著(Plt;0.05),且0.8"mmol/L"ATP處理比0.2"mmol/L魚藤酮處理低24.08%,差異顯著(Plt;0.05)。
2.6""外源ATP和魚藤酮處理對冷藏番石榴果實SPS活性的影響
由圖6可知,不同處理的番石榴果實SPS活性變化趨勢相近,表現(xiàn)前期下降、中后期先升高后降低。0.8"mmol/L"ATP處理的番石榴果實SPS活性始終高于對照,且差異顯著(Plt;0.05);而0.2"mmol/L魚藤酮處理在貯藏14~28"d低于對照、在貯藏35~"42"d高于對照,均差異顯著(Plt;0.05)。貯藏至42"d,0.8"mmol/L"ATP、0.2"mmol/L魚藤酮處理分別是對照的1.84倍、1.29倍,差異顯著(Plt;0.05)。
2.7""外源ATP和魚藤酮處理對冷藏番石榴果實SS活性的影響
由圖7可知,不同處理的番石榴果實SSc活性總體呈先升高后降低的變化趨勢。對照和0.8"mmol/L"ATP處理的番石榴果實SSc活性在14"d達到峰值,而0.2"mmol/L魚藤酮處理在28"d達到峰值。在貯藏0~28"d,0.8"mmol/L"ATP處理的番石榴果實SSc活性顯著高于對照(Plt;0.05),但在貯藏35~42"d,0.8"mmol/L"ATP處理低于對照。0.2"mmol/L魚藤酮處理在貯藏0~14"d顯著低于對照(Plt;0.05),而在其余時間顯著高于對照(Plt;0.05)。不同處理的番石榴果實SSs活性變化趨勢相似。與對照相比,0.8"mmol/L"ATP處理的番石榴果實SSs活性在貯藏前期和貯藏后期均較高,而0.2"mmol/L魚藤酮處理在貯藏14~42"d顯著低于對照(Plt;0.05)。貯藏至42"d,0.8"mmol/L"ATP處理是對照的2.15倍,差異顯著(Plt;0.05),而0.2"mmol/L魚藤酮處理比對照低13.84%,差異顯著(Plt;0.05)。
2.8""外源ATP和魚藤酮處理對冷藏番石榴果實AI和NI活性的影響
由圖8可知,對照和0.8"mmol/L"ATP處理的番石榴果實AI活性總體呈上升趨勢;而0.2"mmol/L魚藤酮處理呈先升后降再升的變化趨勢,并在21"d
達到峰值。在整個貯藏期內,0.8"mmol/L"ATP處理和0.2"mmol/L魚藤酮處理的番石榴果實AI活性始終高于對照,均差異顯著(Plt;0.05)。貯藏至42"d,0.8"mmol/L"ATP處理比對照高59.31%,比0.2"mmol/L魚藤酮處理低27.43%,差異顯著(Plt;0.05)。
對照和0.8"mmol/L"ATP處理的番石榴果實NI活性變化趨勢相似,均為先升高后降低,并在貯藏14"d達到峰值;而0.2"mmol/L魚藤酮處理在貯藏的28"d達到峰值。貯藏至42"d,0.8"mmol/L"ATP處理比對照低46.56%,差異顯著(Plt;0.05),而0.2"mmol/L魚藤酮處理是對照的2.71倍,差異顯著(Plt;0.05)。
3.1""番石榴果實冷害發(fā)生與糖代謝的關系
糖作為果實滲透壓調節(jié)劑、低溫保護劑、信號分子和活性氧清除劑等,對調控果實生理代謝過程以及提高抗冷性具有直接影響[31]。冷害導致采后果蔬糖代謝失衡,SPS、SS、AI、NI等蔗糖代謝相關酶的活性發(fā)生變化,從而影響到蔗糖、可溶性總糖、果糖和葡萄糖含量[17-25,"32]。但低溫脅迫對糖代謝和糖積累的響應特征和變化規(guī)律因果實品種、貯藏條件不同而異。貯藏于1"℃的番木瓜果實與6"℃相比,AI活性較低,SSc活性較高,延緩了葡萄糖和果糖含量下降,而較高的NI、SSs和SPS活性,維持了較高的蔗糖水平[33]。貯藏于5"℃的桃果實與10"℃相比,在整個貯藏期間或貯藏后期AI、NI、SS和SPS活性較高,從而導致蔗糖含量降低、還原糖含量增加[20]。番石榴是冷敏型果實,在5"℃以下貯藏即發(fā)生冷害[1]。本
研究發(fā)現(xiàn),番石榴果實在4"℃下貯藏,會出現(xiàn)果皮褐變,果肉水漬狀,果實腐爛,不能正常后熟等冷害癥狀;隨著貯藏時間延長,番石榴果實SPS、SSc活性降低,AI活性升高,SSs、NI活性先上升后下降,促使蔗糖分解加速、合成減少,導致番石榴果實可溶性總糖、蔗糖含量降低,果糖和0~35"d的還原糖含量升高。糖物質可作為糖代謝呼吸途徑的基質,由于番石榴果實低溫冷害發(fā)生導致糖代謝失衡、糖積累減少,從而影響果實呼吸作用,進而降低能量水平,使其冷害指數(shù)升高、商品率下降。因此認為,番石榴果實冷害癥狀的出現(xiàn)是不適宜的低溫引起果實SPS活性減弱、AI活性增強、SS合成分解失衡、促進糖含量降低而導致能量虧缺的結果。
3.2""ATP和魚藤酮處理對番石榴果實冷害及糖代謝的影響
ATP是維持果蔬細胞能量供需平衡重要的“能量通貨”。前人已將外源ATP處理應用于梨[8]、荔枝[34]、綠豆芽[35]、雙孢菇[36]等果蔬的采后貯藏保鮮中,可通過提高其能量水平、維持細胞膜結構的完整性來減輕組織褐變,抵御病原菌侵染,提高果實品質,延長貯藏期,延緩衰老。采后果蔬在不適宜的低溫下貯藏,細胞內的氧化磷酸化作用降低、ATP短缺,維持細胞生命活動所需要的能量虧缺。而采用外源ATP處理可保障果蔬低溫貯藏過程中的能量供給,提高采后果蔬的耐冷性、減輕冷害發(fā)生[5-9,"37]??扇苄蕴鞘遣珊蠊呖沟蜏孛{迫的滲透調節(jié)物質,能減輕果蔬低溫貯藏過程中的冷應激損傷[38-39];蔗糖、果糖、葡萄糖等亦可通過穩(wěn)定細胞滲透勢、清除活性氧自由基等方式增強采后果蔬低溫貯藏時抵御冷害的能力,起到低溫保護劑的作用[17-25]。但由于果實品種、成熟度、貯藏條件和采后處理方式等不同,哪一種糖在抵御低溫中起重要作用尚未定論,研究結果不盡相同[39]。在對枇杷、桃、油桃等果實的研究中發(fā)現(xiàn),較高的SPS活性和較低的SS、AI和NI活性有利于維持較高的蔗糖含量,從而保護細胞膜的完整性,增強果實的抗冷性[17-19,"40]。而杏果實抗冷性增加與其體內葡萄糖、果糖等還原糖含量增加有關[21,"31]。因此,糖類物質及糖代謝參與果實的低溫脅迫響應,在抵御低溫冷害脅迫下的抗逆性中發(fā)揮了重要作用,可通過積累較高水平的糖含量維持能量供給平衡,從而增強果實抵御冷害的能力。
經(jīng)0.8"mmol/L"ATP處理能降低番石榴果實的冷害指數(shù),提高商品率,降低冷害對番石榴果實的損傷;提高SPS活性、貯藏后期SSs活性;降低貯藏中、后期NI活性、貯藏后期SSc活性,從而有效抑制番石榴果實可溶性總糖、蔗糖含量的下降,并抑制了果糖、貯藏中期葡萄糖含量的上升,導致貯藏中、后期還原糖含量的降低。但在整個貯藏期間,0.8"mmol/L"ATP處理的AI活性高于對照,這可能與提高AI活性促進己糖積累,更多的己糖用于呼吸作用[41-42],進而提高能量水平有關。因此,0.8"mmol/L"ATP處理可通過調控糖代謝,誘導蔗糖合成酶活性提高和分解酶活性降低,促進蔗糖合成,進而提高果實抗冷性,減輕冷害發(fā)生。
魚藤酮作為呼吸解偶聯(lián)劑,可使細胞的電子傳遞鏈受到抑制,降低ATP水平,導致能量虧缺。經(jīng)0.2"mmol/L魚藤酮處理增加番石榴果實的冷害指數(shù),降低果實的商品率,促進冷害發(fā)生;誘導SSs、貯藏中期SPS活性降低,AI、貯藏中、后期SSc和NI活性升高;在SPS、SSc、SSs、AI和NI共同作用下,促進蔗糖分解,可溶性糖積累減少,果糖含量升高。但在貯藏14~42"d,0.2"mmol/L魚藤酮的還原糖含量低于對照和0.8"mmol/L"ATP處理,這可能與魚藤酮處理后的番石榴果實冷害癥狀較早出現(xiàn)有關,由于冷害引起呼吸作用異常變化,使得還原糖在呼吸作用中最先被分解利用,進而降低其在貯藏中、后期的含量。因此,0.2"mmol/L魚藤酮處理誘導番石榴果實糖代謝失衡,加快蔗糖及其他多糖轉化為單糖的過程,促使蔗糖、可溶性糖含量快速降低,加劇果實冷害發(fā)生。
通過研究番石榴果實低溫貯藏期間糖含量和糖代謝相關酶的變化發(fā)現(xiàn),與對照果實相比,ATP處理降低果實冷害,提高SPS、AI活性和貯藏后期SSs活性,降低NI活性和貯藏后期SSc活性,抑制果糖和貯藏中期葡萄糖含量上升,使蔗糖、可溶性總糖含量維持在較高水平,提高果實抗冷性和商品率;魚藤酮處理加劇果實冷害,通過同時抑制SSs、貯藏中期SPS活性升高,AI、NI和貯藏中、后期SSc活性降低,加快蔗糖分解,果糖含量增加,降低可溶性總糖和還原糖,果實商品率低。因此,ATP處理能增強番石榴果實的抗冷性,這可能與提高蔗糖和可溶性總糖含量的變化密切相關;而魚藤酮處理誘導糖代謝失衡,加劇冷害。這為完善低溫脅迫下番石榴果實冷害機制以及控制采后番石榴果實冷劣變、提高抗冷性、延長貯藏保鮮期提供理論依據(jù)。
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