水楊酸甲酯對櫻桃番茄采后生理的影響

張新華，申 琳，李富軍，生吉萍,*

(1.中國農業大學食品科學與營養工程學院，北京 100083；

2.山東理工大學農業工程與食品科學學院，山東 淄博 255049)

水楊酸甲酯對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.中國農業大學食品科學與營養工程學院，北京 100083；

2.山東理工大學農業工程與食品科學學院，山東 淄博 255049)

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

櫻桃番茄；水楊酸甲酯；冷害； 多胺

冷害是冷敏感型果蔬產品在貯藏、包裝和運輸過程中經常發生的一種生理病害，是熱帶、亞熱帶水果采后存在的最主要問題之一[1]。對果實采后低溫逆境生理的研究一直是國內外采后生理研究中的熱點。

水楊酸(salicylic acid，SA)及其甲酯(methyl salicylate，MeSA)是植物體內重要的信號分子，不僅廣泛地參與植物多種代謝過程，而且在植物的抗逆反應中也具有重要的作用。試驗表明，SA不僅能誘導植物抵抗真菌、細菌和病毒等生物脅迫，而且還可以誘導植物對高溫、低溫、干旱、重金屬和鹽害等非生物脅迫產生持續的抗性[2-3]。近來研究發現，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]等果實采后冷害的發生。但已有研究均集中于SA或MeSA處理對果實品質、抗氧化系統以及蛋白變化等方面。多胺也是植物體內一類十分重要的生理代謝調節物質，誘導植物內源多胺積累是提高果蔬采后抗冷性的重要機制之一[9-10]。但外源SA或MeSA處理對果蔬內源多胺影響的報道較少，多胺與SA或MeSA誘導的果蔬抗冷性的關系還不清楚。

本研究旨在通過研究外源MeSA處理對櫻桃番茄果實抗冷性及內源多胺含量的影響，研究MeSA處理是否能夠減輕櫻桃番茄采后冷害，并進一步探討MeSA處理后果實冷害的發生與內源多胺變化之間的關系，為M e SA在抑制果蔬采后冷害中的應用及進一步揭示MeSA的作用機理提供參考。

1 材料與方法

1.1 材料與處理

綠熟期(花期35d左右，番茄果實已經充分膨大，果皮呈淡綠色)櫻桃番茄果實“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。采后當天運至中國農業大學食品科學與營養工程學院實驗室。挑選大小、成熟度均勻，無病蟲害和機械傷的果實為試材。

將果實分為兩組：其中一組置于密閉容器中在20℃進行MeSA熏蒸處理，MeSA濃度0.05mmol/L，處理時間12h；另外一組在密閉空氣中放置12h作為對照。熏蒸處理結束后，取出自然風晾2h，然后將果實置于冷庫中貯藏(2℃±1℃，相對濕度85%)。每個處理每次取35個果實，每個處理做3個重復。其中15個果測定生理生化指標，其余20個果實在常溫放置3d調查冷害指數和腐爛率。

1.2 試劑與儀器

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

高速臺式冷凍離心機20G 上海安亭科學儀器廠；Agilent 1200高效液相色譜儀(配有可變波長紫外檢測器和Rev.B.03.02色譜工作站) 美國安捷倫公司；DDS-11A型數字電導率儀 上海光學儀器廠。

1.3 指標測定

冷害指數測定：參照歐陽麗喆等[11]的方法，并略有修改，果實冷害發生的級別分類見表1，統計各冷害級別果實個數后，按公式計算冷害指數；腐爛率：參照Ding等[4]方法；電解質滲透率：采用電導法[12]，略作改進；多胺測定：采用劉俊等[13]的高效液相色譜法進行。

表1 番茄果實冷害分級表Table 1 Standards for chilling injury grading of cherry tomato

1.4 統計分析

采用Excel 軟件制圖對檢測數據進行統計分析與制圖，采用t檢驗驗證差異顯著性。

2 結果與分析

2.1 MeSA處理對櫻桃番茄果實冷害指數和腐爛率的影響

圖1 MeSA處理對櫻桃番茄果實冷害指數(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，櫻桃番茄果實的冷害指數隨著貯藏時間的延長逐漸提高。但對照和處理之間差異較大。對照果實在冷藏的第7天，就出現了冷害癥狀，經MeSA處理的番茄果實冷害癥狀發展較慢，冷藏的前7d內無冷害癥狀出現，第14天時呈現出明顯的冷害癥狀，但冷害指數只有同期對照果實的50.0%。在冷藏的第21天和第28天時，MeSA處理的果實的冷害指數也分別比對照果實降低了28.7%和24.%。

冷害會導致果實的生理代謝發生紊亂，降低果實抵抗外界病菌侵染的能力，易發生腐爛。由圖1B可以看出果實的腐爛率隨著冷藏時間的延長不斷加劇。而MeSA處理顯著推遲和降低了果實腐爛率的發生，冷藏第21天時在熱激處理的果實中才開始有腐爛現象的發生，第28天時的腐爛率只有對照果實的68.2%。

2.2 MeSA處理對櫻桃番茄果實細胞膜電解質滲透率的影響

膜系統是植物遭受低溫傷害的敏感部位，細胞膜系統的損傷、透性的升高是植物受到低溫傷害的重要標志，電解質滲透率通常用來反映細胞膜的損傷程度。由圖2可以看出，隨著冷藏時間的延長，對照和處理果實的電解質滲透率呈增加趨勢，MeSA處理果實的電解質滲透率在整個冷藏過程中均低于對照果實(P＜0.05)，說明MeSA處理可以降低細胞膜系統的損傷，提高膜的耐冷性和穩定性。

圖2 MeSA處理對櫻桃番茄果實細胞膜電解質滲透率的影響Fig.2 Effects of MeSA treatment on electrolyte leakage of cell membrane of cherry tomato

2.3 MeSA處理對櫻桃番茄果實多胺含量的影響

圖3 MeSA處理對櫻桃番茄果實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，櫻桃番茄果實中的多胺以Put為主，其次為Spd，Spm在櫻桃番茄果實中的含量最低。冷藏期間，對照果實的Put含量呈上升趨勢，在冷藏的前14d增加迅速，冷藏后期變化平緩(圖3A)。MeSA促進了低溫脅迫下果實中Put的積累，在冷藏的前7d積累迅速。在整個冷藏過程中除第21天外，Put含量均高于對照(P＜0.05)。和Put相比，Spd的含量在整個冷藏期間變化平緩，對照果實中Spd的含量只在第21天有明顯增加 (P＜0.05)(圖3B)。MeSA熏蒸處理顯著促進了冷藏之前果實中的Spd的含量(P＜0.05)，比對照提高了24.4%，并增加了冷藏末期時Spd的含量(P＜0.05)。MeSA處理也誘導了冷藏之前Spm的積累，與對照相比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處理果實中Spm的含量也顯著高于對照(P＜0.05)。

3 討 論

SA或MeSA對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較少。本結果研究發現，MeSA熏蒸處理有效地減輕了櫻桃番茄果實的冷害和腐爛的發生，并且降低了細胞膜的滲透率。Sayyari等[7,17]發現0.01～0.1mmol/L MeSA熏蒸可以提高石榴果實采后抗冷性，保護細胞的膜系統。另外，SA或乙酰水楊酸浸泡處理，也可以提高桃[5]、杏[6]果實的抗氧化系統和抗冷性。SA作為一種信號傳遞分子，許多試驗表明其能夠激活植物的系統獲得性抗性[3,18]。Ding等[4]也報道，低濃度的MeSA熏蒸處理普通番茄可以誘導低溫脅迫下果實中病程相關蛋白基因的表達，提高果實的抗冷性和病菌侵染的能力。逆境交叉適應是植物中普遍存在的現象，櫻桃番茄冷藏過程中冷害發生和腐爛率的下降可能是MeSA直接誘導了果實的抗冷能力，也可能是MeSA誘導了果實的其他防御響應減輕了冷害和病菌對果實的傷害。

多胺是生物體代謝過程中產生的具有生物活性的低分子質量脂肪含氮堿，低溫脅迫通常會誘導植物組織中多胺含量的增加[19-20]。研究證明，果實內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SA誘導植物的抗冷性與其內源多胺水平的關系研究較少。最近，Cao等[5]發現熱激和SA復合處理提高的桃果實的抗冷能力與游離態多胺水平的增加有關。本研究發現MeSA熏蒸處理明顯提高了低溫脅迫過程中游離態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，可通過氫鍵和離子鍵與細胞膜上帶負電荷的磷脂結合，穩定細胞膜的結構，并且可以有效地清除超氧陰離子自由基，減輕自由基對細胞膜的攻擊[22]。這與MeSA處理提高櫻桃番

茄果冷藏以前及冷藏過程中內源多胺含量，降低果冷害指數和果皮細胞膜透性的結果吻合。筆者認為，通過外源MeSA熏蒸處理(0.05mmol/L，12h)增加櫻桃番茄果實內源多胺含量，可延緩其冷害的發生。但MeSA對果實內源多胺積累的影響還應該從MeSA對多胺合成關鍵酶的調控進行分析，并借助于多胺合成抑制劑進一步確定多胺在MeSA介導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

國家自然科學基金面上項目(31071623；30972065)；國家公益性行業(農業)科研專項(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研究。E-mail：pingshen@cau.edu.cn