水楊酸甲酯對(duì)櫻桃番茄采后生理的影響

張新華，申 琳，李富軍，生吉萍,*

(1.中國(guó)農(nóng)業(yè)大學(xué)食品科學(xué)與營(yíng)養(yǎng)工程學(xué)院，北京 100083；

2.山東理工大學(xué)農(nóng)業(yè)工程與食品科學(xué)學(xué)院，山東 淄博 255049)

水楊酸甲酯對(duì)櫻桃番茄采后生理的影響

張新華1,2，申 琳1，李富軍2，生吉萍1,*

(1.中國(guó)農(nóng)業(yè)大學(xué)食品科學(xué)與營(yíng)養(yǎng)工程學(xué)院，北京 100083；

2.山東理工大學(xué)農(nóng)業(yè)工程與食品科學(xué)學(xué)院，山東 淄博 255049)

以櫻桃番茄(Solanum lycopersicumcv. Messina)果實(shí)為材料，研究外源水楊酸甲酯(methyl salicylate，MeSA)處理對(duì)果實(shí)冷害發(fā)生及多胺積累的影響。結(jié)果表明：該處理減緩了櫻桃番茄果實(shí)冷害癥狀的發(fā)展，降低了冷藏過(guò)程中果實(shí)的冷害指數(shù)、腐爛率和細(xì)胞膜的透性，顯著促進(jìn)了冷藏之前果實(shí)內(nèi)源亞精胺(spermidine，Spd)和精胺(spermine，Spm)的積累，并提高了冷藏過(guò)程中腐胺(putrescine，Put)和Spm的含量。MeSA處理減輕櫻桃番茄果實(shí)的冷害與果實(shí)內(nèi)源多胺的積累有關(guān)。

櫻桃番茄；水楊酸甲酯；冷害； 多胺

冷害是冷敏感型果蔬產(chǎn)品在貯藏、包裝和運(yùn)輸過(guò)程中經(jīng)常發(fā)生的一種生理病害，是熱帶、亞熱帶水果采后存在的最主要問(wèn)題之一[1]。對(duì)果實(shí)采后低溫逆境生理的研究一直是國(guó)內(nèi)外采后生理研究中的熱點(diǎn)。

水楊酸(salicylic acid，SA)及其甲酯(methyl salicylate，MeSA)是植物體內(nèi)重要的信號(hào)分子，不僅廣泛地參與植物多種代謝過(guò)程，而且在植物的抗逆反應(yīng)中也具有重要的作用。試驗(yàn)表明，SA不僅能誘導(dǎo)植物抵抗真菌、細(xì)菌和病毒等生物脅迫，而且還可以誘導(dǎo)植物對(duì)高溫、低溫、干旱、重金屬和鹽害等非生物脅迫產(chǎn)生持續(xù)的抗性[2-3]。近來(lái)研究發(fā)現(xiàn)，外源SA或MeSA處理可以減輕普通番茄[4]、桃[5-6]、石榴[7]以及杏[8]等果實(shí)采后冷害的發(fā)生。但已有研究均集中于SA或MeSA處理對(duì)果實(shí)品質(zhì)、抗氧化系統(tǒng)以及蛋白變化等方面。多胺也是植物體內(nèi)一類(lèi)十分重要的生理代謝調(diào)節(jié)物質(zhì)，誘導(dǎo)植物內(nèi)源多胺積累是提高果蔬采后抗冷性的重要機(jī)制之一[9-10]。但外源SA或MeSA處理對(duì)果蔬內(nèi)源多胺影響的報(bào)道較少，多胺與SA或MeSA誘導(dǎo)的果蔬抗冷性的關(guān)系還不清楚。

本研究旨在通過(guò)研究外源MeSA處理對(duì)櫻桃番茄果實(shí)抗冷性及內(nèi)源多胺含量的影響，研究MeSA處理是否能夠減輕櫻桃番茄采后冷害，并進(jìn)一步探討MeSA處理后果實(shí)冷害的發(fā)生與內(nèi)源多胺變化之間的關(guān)系，為M e SA在抑制果蔬采后冷害中的應(yīng)用及進(jìn)一步揭示MeSA的作用機(jī)理提供參考。

1 材料與方法

1.1 材料與處理

綠熟期(花期35d左右，番茄果實(shí)已經(jīng)充分膨大，果皮呈淡綠色)櫻桃番茄果實(shí)“曼西娜”(S o l a n u m lycopersicumcv. Messina)，采自山東省濱州市番茄種植基地。采后當(dāng)天運(yùn)至中國(guó)農(nóng)業(yè)大學(xué)食品科學(xué)與營(yíng)養(yǎng)工程學(xué)院實(shí)驗(yàn)室。挑選大小、成熟度均勻，無(wú)病蟲(chóng)害和機(jī)械傷的果實(shí)為試材。

將果實(shí)分為兩組：其中一組置于密閉容器中在20℃進(jìn)行MeSA熏蒸處理，MeSA濃度0.05mmol/L，處理時(shí)間12h；另外一組在密閉空氣中放置12h作為對(duì)照。熏蒸處理結(jié)束后，取出自然風(fēng)晾2h，然后將果實(shí)置于冷庫(kù)中貯藏(2℃±1℃，相對(duì)濕度85%)。每個(gè)處理每次取35個(gè)果實(shí)，每個(gè)處理做3個(gè)重復(fù)。其中15個(gè)果測(cè)定生理生化指標(biāo)，其余20個(gè)果實(shí)在常溫放置3d調(diào)查冷害指數(shù)和腐爛率。

1.2 試劑與儀器

腐胺、亞精胺和精胺(純度＞99.9%) 美國(guó)Sigma公司；甲醇(色譜純) 美國(guó)Fisher公司；其他試劑為國(guó)產(chǎn)分析純。

高速臺(tái)式冷凍離心機(jī)20G 上海安亭科學(xué)儀器廠；Agilent 1200高效液相色譜儀(配有可變波長(zhǎng)紫外檢測(cè)器和Rev.B.03.02色譜工作站) 美國(guó)安捷倫公司；DDS-11A型數(shù)字電導(dǎo)率儀 上海光學(xué)儀器廠。

1.3 指標(biāo)測(cè)定

冷害指數(shù)測(cè)定：參照歐陽(yáng)麗喆等[11]的方法，并略有修改，果實(shí)冷害發(fā)生的級(jí)別分類(lèi)見(jiàn)表1，統(tǒng)計(jì)各冷害級(jí)別果實(shí)個(gè)數(shù)后，按公式計(jì)算冷害指數(shù)；腐爛率：參照Ding等[4]方法；電解質(zhì)滲透率：采用電導(dǎo)法[12]，略作改進(jìn)；多胺測(cè)定：采用劉俊等[13]的高效液相色譜法進(jìn)行。

表1 番茄果實(shí)冷害分級(jí)表Table 1 Standards for chilling injury grading of cherry tomato

1.4 統(tǒng)計(jì)分析

采用Excel 軟件制圖對(duì)檢測(cè)數(shù)據(jù)進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析與制圖，采用t檢驗(yàn)驗(yàn)證差異顯著性。

2 結(jié)果與分析

2.1 MeSA處理對(duì)櫻桃番茄果實(shí)冷害指數(shù)和腐爛率的影響

圖1 MeSA處理對(duì)櫻桃番茄果實(shí)冷害指數(shù)(A)和腐爛率(B)的影響Fig.1 Effects of MeSA treatment on chilling injury index (A) and decay incidence (B) of cherry tomato

由圖1 A可以看出，櫻桃番茄果實(shí)的冷害指數(shù)隨著貯藏時(shí)間的延長(zhǎng)逐漸提高。但對(duì)照和處理之間差異較大。對(duì)照果實(shí)在冷藏的第7天，就出現(xiàn)了冷害癥狀，經(jīng)MeSA處理的番茄果實(shí)冷害癥狀發(fā)展較慢，冷藏的前7d內(nèi)無(wú)冷害癥狀出現(xiàn)，第14天時(shí)呈現(xiàn)出明顯的冷害癥狀，但冷害指數(shù)只有同期對(duì)照果實(shí)的50.0%。在冷藏的第21天和第28天時(shí)，MeSA處理的果實(shí)的冷害指數(shù)也分別比對(duì)照果實(shí)降低了28.7%和24.%。

冷害會(huì)導(dǎo)致果實(shí)的生理代謝發(fā)生紊亂，降低果實(shí)抵抗外界病菌侵染的能力，易發(fā)生腐爛。由圖1B可以看出果實(shí)的腐爛率隨著冷藏時(shí)間的延長(zhǎng)不斷加劇。而MeSA處理顯著推遲和降低了果實(shí)腐爛率的發(fā)生，冷藏第21天時(shí)在熱激處理的果實(shí)中才開(kāi)始有腐爛現(xiàn)象的發(fā)生，第28天時(shí)的腐爛率只有對(duì)照果實(shí)的68.2%。

2.2 MeSA處理對(duì)櫻桃番茄果實(shí)細(xì)胞膜電解質(zhì)滲透率的影響

膜系統(tǒng)是植物遭受低溫傷害的敏感部位，細(xì)胞膜系統(tǒng)的損傷、透性的升高是植物受到低溫傷害的重要標(biāo)志，電解質(zhì)滲透率通常用來(lái)反映細(xì)胞膜的損傷程度。由圖2可以看出，隨著冷藏時(shí)間的延長(zhǎng)，對(duì)照和處理果實(shí)的電解質(zhì)滲透率呈增加趨勢(shì)，MeSA處理果實(shí)的電解質(zhì)滲透率在整個(gè)冷藏過(guò)程中均低于對(duì)照果實(shí)(P＜0.05)，說(shuō)明MeSA處理可以降低細(xì)胞膜系統(tǒng)的損傷，提高膜的耐冷性和穩(wěn)定性。

圖2 MeSA處理對(duì)櫻桃番茄果實(shí)細(xì)胞膜電解質(zhì)滲透率的影響Fig.2 Effects of MeSA treatment on electrolyte leakage of cell membrane of cherry tomato

2.3 MeSA處理對(duì)櫻桃番茄果實(shí)多胺含量的影響

圖3 MeSA處理對(duì)櫻桃番茄果實(shí)Put(A)、Spd(B)和Spm(C)含量的影響Fig.3 Effects of MeSA treatment on the contents of Put (A), Spd (B) and Spm (C) in cherry tomato

由圖3可知，櫻桃番茄果實(shí)中的多胺以Put為主，其次為Spd，Spm在櫻桃番茄果實(shí)中的含量最低。冷藏期間，對(duì)照果實(shí)的Put含量呈上升趨勢(shì)，在冷藏的前14d增加迅速，冷藏后期變化平緩(圖3A)。MeSA促進(jìn)了低溫脅迫下果實(shí)中Put的積累，在冷藏的前7d積累迅速。在整個(gè)冷藏過(guò)程中除第21天外，Put含量均高于對(duì)照(P＜0.05)。和Put相比，Spd的含量在整個(gè)冷藏期間變化平緩，對(duì)照果實(shí)中Spd的含量只在第21天有明顯增加 (P＜0.05)(圖3B)。MeSA熏蒸處理顯著促進(jìn)了冷藏之前果實(shí)中的Spd的含量(P＜0.05)，比對(duì)照提高了24.4%，并增加了冷藏末期時(shí)Spd的含量(P＜0.05)。MeSA處理也誘導(dǎo)了冷藏之前Spm的積累，與對(duì)照相比Spm的含量增加了34.3%，二者間的差異顯著水平(P＜0.05)(圖3C)。在冷藏的7～14d，MeSA處理果實(shí)中Spm的含量也顯著高于對(duì)照(P＜0.05)。

3 討 論

SA或MeSA對(duì)植物抗冷性的研究主要集中于植物幼苗上[14-16]，在果蔬采后研究相對(duì)較少。本結(jié)果研究發(fā)現(xiàn)，MeSA熏蒸處理有效地減輕了櫻桃番茄果實(shí)的冷害和腐爛的發(fā)生，并且降低了細(xì)胞膜的滲透率。Sayyari等[7,17]發(fā)現(xiàn)0.01～0.1mmol/L MeSA熏蒸可以提高石榴果實(shí)采后抗冷性，保護(hù)細(xì)胞的膜系統(tǒng)。另外，SA或乙酰水楊酸浸泡處理，也可以提高桃[5]、杏[6]果實(shí)的抗氧化系統(tǒng)和抗冷性。SA作為一種信號(hào)傳遞分子，許多試驗(yàn)表明其能夠激活植物的系統(tǒng)獲得性抗性[3,18]。Ding等[4]也報(bào)道，低濃度的MeSA熏蒸處理普通番茄可以誘導(dǎo)低溫脅迫下果實(shí)中病程相關(guān)蛋白基因的表達(dá)，提高果實(shí)的抗冷性和病菌侵染的能力。逆境交叉適應(yīng)是植物中普遍存在的現(xiàn)象，櫻桃番茄冷藏過(guò)程中冷害發(fā)生和腐爛率的下降可能是MeSA直接誘導(dǎo)了果實(shí)的抗冷能力，也可能是MeSA誘導(dǎo)了果實(shí)的其他防御響應(yīng)減輕了冷害和病菌對(duì)果實(shí)的傷害。

多胺是生物體代謝過(guò)程中產(chǎn)生的具有生物活性的低分子質(zhì)量脂肪含氮堿，低溫脅迫通常會(huì)誘導(dǎo)植物組織中多胺含量的增加[19-20]。研究證明，果實(shí)內(nèi)源多胺含量的增加有助于提高果蔬的抗冷性[10,21]。但目前對(duì)SA誘導(dǎo)植物的抗冷性與其內(nèi)源多胺水平的關(guān)系研究較少。最近，Cao等[5]發(fā)現(xiàn)熱激和SA復(fù)合處理提高的桃果實(shí)的抗冷能力與游離態(tài)多胺水平的增加有關(guān)。本研究發(fā)現(xiàn)MeSA熏蒸處理明顯提高了低溫脅迫過(guò)程中游離態(tài)Put和Spm的含量，并顯著提高了低溫脅迫前Spd和Spm水平。多胺在生理酸性條件下帶正電荷，可通過(guò)氫鍵和離子鍵與細(xì)胞膜上帶負(fù)電荷的磷脂結(jié)合，穩(wěn)定細(xì)胞膜的結(jié)構(gòu)，并且可以有效地清除超氧陰離子自由基，減輕自由基對(duì)細(xì)胞膜的攻擊[22]。這與MeSA處理提高櫻桃番

茄果冷藏以前及冷藏過(guò)程中內(nèi)源多胺含量，降低果冷害指數(shù)和果皮細(xì)胞膜透性的結(jié)果吻合。筆者認(rèn)為，通過(guò)外源MeSA熏蒸處理(0.05mmol/L，12h)增加櫻桃番茄果實(shí)內(nèi)源多胺含量，可延緩其冷害的發(fā)生。但MeSA對(duì)果實(shí)內(nèi)源多胺積累的影響還應(yīng)該從MeSA對(duì)多胺合成關(guān)鍵酶的調(diào)控進(jìn)行分析，并借助于多胺合成抑制劑進(jìn)一步確定多胺在MeSA介導(dǎo)的其他果蔬采后抗冷中的作用。

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Effect of Methyl Salicylate on Chilling Injury and Endogenous Polyamine in Postharvest Cherry Tomato Fruit

ZHANG Xin-hua1,2，SHEN Lin1，LI Fu-jun2，SHENG Ji-ping1,*
(1. College of Food Science and Nutritional Engineering, China Agricultural University, Beijing 100083, China；
2. School of Agricultural and Food Engineering, Shandong University of Technology, Zibo 255049, China)

Cherry tomatoes (Solanum lycopersicumcv. Messina) were used to study the effects of exogenous methyl salicylate (MeSA) on chilling injury and endogenous polyamine level. The results indicated that compared with the control, MeSA treatment inhibited the occurrence of chilling injury in cherry tomato, decreased chilling injury index, decay incidence and electrolyte leakage. The accumulation of endogenous spermidine and spermine levels was significantly promoted in MeSA-treated fruits before cold storage and the levels of putrescine and spermine were increased during storage. These results indicate that the reduced chilling injury in cherry tomatoes after MeSA treatment may be due to an increase in polyamine level.

cherry tomato；methyl salicylate；chilling injury；polyamine

TS255.3

A

1002-6630(2011)20-0286-04

2011-03-16

國(guó)家自然科學(xué)基金面上項(xiàng)目(31071623；30972065)；國(guó)家公益性行業(yè)(農(nóng)業(yè))科研專(zhuān)項(xiàng)(200803033)

張新華(1976—)，女，博士研究生，主要從事果蔬采后生理與生物技術(shù)研究。E-mail：zxh@sdut.edu.cn

*通信作者：生吉萍(1967—)，女，教授，博士，主要從事果蔬采后生理與生物技術(shù)研究。E-mail：pingshen@cau.edu.cn