SA和MeJA處理對‘鬼椒王’果實胎座辣椒素類物質(zhì)含量的影響

張子昕 黃祖梅 成善漢 趙樞紐

摘 ?要 ?探究水楊酸（Salicylicacid，SA）和茉莉酸甲酯（Methyl Jasmonate，MeJA）不同濃度處理下‘鬼椒王果實胎座中辣椒素和二氫辣椒素含量的變化。采用高效液相色譜法（HPLC），對不同濃度SA和MeJA噴施后的‘鬼椒王5個生長期的果實胎座辣椒素和二氫辣椒素含量進行測定。結(jié)果表明：（1）不同濃度SA和MeJA處理條件下，處理與對照中辣椒素和二氫辣椒素含量呈現(xiàn)出相同的變化趨勢，先增加，并在40 d左右（即果實轉(zhuǎn)紅期）達到最高，40～50 d含量降低。（2）SA處理中，較低濃度（1.5 mmol/L）的噴施最有利于辣椒素和二氫辣椒素的積累，最大含量分別為98.400 mg/g和5.771 mg/g，而高濃度（2.5、3.5、5.0 mmol/L）的處理顯著抑制了辣椒素的積累。（3）MeJA處理下，4個濃度水平的MeJA（1.0、1.5、2.5、3.5 mmol/L）處理均促進辣椒素和二氫辣椒素的積累，其中，在2.5 mmol/L MeJA的處理下，辣椒素和二氫辣椒素達到最大值，分別為116.181 mg/g和7.035 mg/g。本研究為外施SA和 MeJA促進辣椒中辣椒素的含量提供了科學(xué)依據(jù)。

關(guān)鍵詞 ?鬼椒王;辣椒素;二氫辣椒素;含量;茉莉酸甲酯;水楊酸

中圖分類號 ?TS207.3 ? ? ? ? ?文獻標識碼 ?A

Effects of Salicylicacid and Methyl Jasmonate on

Capsaicinoids Content of Guijiaowang（Capsicum frutescens）

ZHANG Zixin， HUANG Zumei， CHENG Shanhan*， ZHAO Shuniu

Key Laboratory of Protection and Development Utilization of Tropical Crop Germplasm Resources， Ministry

of Education / College of Horticulture and Gardening， Hainan University， Haikou， Hainan 570228， China

Abstract ?‘Guijiaowang（Capsicum frutescens）was used to study the effect of the Salicylicacid（SA）and Methyl Jasmonate（MeJA）with different concentrations on capsaicin and dihydrocapsaicin content. Capsaicin and dihydrocapsaicin contents were analysed by HPLC after SA and MeJA treatments at different concentrations. The results were as followed：（1）The treatment effects under different concentrations of SA and MeJA showed a consistent change tendency of capsaisin and dihydrocapsaisin in plasenta with the control. The contents of capsaisin and dihydrocapsaisin increased firstly and reached peak at 40 days after anthesis，then decreased from 40 to 50 days after anthesis.（2）Under SA treatment， low concentrations（1.5 mmol/L SA）were ?the most conducive to the accumulation of capsaicin and dihydrocapsaicin， peak value up to 98.400 mg/g and 5.771 mg/g respectively. Relatively high SA levels（2.5， 3.5， 5.0 mmol/L SA）significantly inhabited the accumulation of capsaisin and dihydrocapsaisin.（3）Under MeJA treatment， four out of five MeJA concentration levels were beneficial to enhance capsaicin and dihydrocapsaicin content to different levels. The maximum vaules reached to 116.181 mg/g and 7.035 mg/g of capsaisin and dihydrocapsaisin respectively at 2.5 mmol/L MeJA treatment. This study would provide a reference for the exogenous application of SA and MeJA to enchance the contents of capsaicinoids.

Key words ?Guijiaowang（Capsicum frutescens L. var. grossum L. H. Bailey）; Capsaicin; Dihydrocapsaicin; Cotent; Methyl Jasmonate; Salicylicacid

辣椒素類物質(zhì)（capsaicinoids）是辣椒果實辣味的主要成分，包括辣椒素（capsaicin）、二氫辣椒素（dihydrocapsaicin）等十余種類型，其中辣椒素和二氫辣椒素占總辣度的80%以上，是辣味最主要的決定因素，最早由Thresh[1]從辣椒果實中分離出來，是一種香草酰胺衍生物，化學(xué)結(jié)構(gòu)為C18H27NO3[2]。Iwai等[3]認為辣椒素類物質(zhì)主要產(chǎn)生于果實胎座表皮細胞的液泡中，且隨著果實的成熟，通過子房隔膜逐漸運送至果肉表皮細胞的液泡中積累，因而在辣椒果實中胎座的辣椒素類物質(zhì)含量最高，果肉次之，種子最低。狄云等也通過試驗說明了胎座是果實中辣椒素合成和積累的主要部位[4]。

辣椒素類物質(zhì)的含量是評估辣椒果實品質(zhì)性狀的最重要指標，在食品、醫(yī)藥、保健、農(nóng)藥、工業(yè)等領(lǐng)域都具有重要應(yīng)用[5]。辣椒素類物質(zhì)的生物合成主要受遺傳和環(huán)境兩方面的影響，天然辣椒素類物質(zhì)合成非常有限，遠不能滿足市場需求[6]。因而如何快速有效提高辣椒素類物質(zhì)含量及培育高含量辣椒素的辣椒成為一個重要的課題。到目前為止，由于辣椒素的生物合成路徑極為復(fù)雜，對于辣椒素合成途徑的研究尚有許多未解決的問題[7]。基于此，本研究以印度魔鬼椒中辣味極重的‘鬼椒王（Capsicum frutescens L. var. grossum L. H. Bailey）為材料，通過對不同濃度MeJA和SA處理前后辣椒果實胎座各發(fā)育階段辣椒素和二氫辣椒素含量的測定，研究辣椒素和二氫辣椒素含量變化規(guī)律。

1 ?材料與方法

1.1 ?材料

1.1.1 ?試驗材料和處理方法 ? ‘鬼椒王（Capsicum frutescens L. var. grossum L. H. Bailey），印度魔鬼椒的一個栽培種。2013年10月種植于海南大學(xué)園藝試驗基地，按照露地栽培方式進行田間管理。SA和MeJA分別配成1、1.5、2.5、3.5、5.0 mmol/L的溶液，以純水噴施作對照，在初花期和盛花期噴灑整株植株，重復(fù)處理5次，每重復(fù)間隔5 d。取花后10～50 d辣椒胎座，50 ℃干燥6 h，粉碎過篩后置于干燥器中保存?zhèn)溆谩?/p>

1.1.2 ?試劑 ? 水楊酸（SA）;茉莉酸甲酯（MeJA），C13H20O3，Methyl Jasmonate，95%;辣椒素標樣，Capsaicin，C18H27NO3，≥99.0%（HPLC）;二氫辣椒素標樣，Dihydrocapsaicin，C18H29NO3，≥97.0% （HPLC）。以上試劑均購至Sigma公司。甲醇（色譜純，Tedin公司）。其他試劑為分析純。

1.2 ?試驗方法

1.2.1 ?辣椒素類物質(zhì)的提取 ? 取新鮮‘鬼椒王果實胎座，于50 ℃干燥6 h，粉碎后過80目篩，置于干燥器中保存?zhèn)溆谩７Q取辣椒粉0.2 g，置于碘量瓶中，加入精密量取的70%乙醇溶液2.0 mL，蓋上蓋子并用封口膜封口后，超聲處理50 min。用0.45 μm濾膜過濾后分裝至1.5 mL離心管備用。

1.2.2 ?辣椒素、二氫辣椒素的測定 ? 采用高效液相色譜系統(tǒng)（HTTACHI L 2 000）進行測定。色譜條件為：色譜柱為Diamonsil C18柱（4.6 mm×250 mm，5 μm），體積比70 ∶ 30甲醇-水流動相，流速1.0 mL/min，UV檢測波長280 nm，柱溫為室溫，進樣量10 μL。

1.2.3 ?辣椒素、二氫辣椒素的分析 ? 制作標準曲線：制備0.001、0.005、0.01、0.025、0.05、0.075、0.1 g/L濃度的辣椒素和二氫辣椒素對照品溶液，分別精密吸取10 μL注入色譜儀，重復(fù)進樣兩次，測定峰面積積分值。以質(zhì)量濃度為橫坐標，峰面積積分值為縱坐標，繪制標準曲線。標準曲線回歸方程為：辣椒素：y=3 876 205.61x-3 018.66（R=0.99）;二氫辣椒素y1=26 699 513.76x1-47 887.01（R12=0.99）。

2 ?結(jié)果與分析

2.1 ?辣椒素和二氫辣椒素出峰結(jié)果

如圖1所示，HPLC檢測辣椒素、二氫辣椒素標樣的色譜圖出峰時間分別為9.5 min和12.5 min左右，待測樣品的出峰時間與之一致，故本試驗采取的保留時間16 min。

相同處理條件下，以40 d的峰面積值最大。SA處理的辣椒植株，濃度1.5 mmol/L的處理峰面積值最大，1.0 mmol/L次之，比2.5 mmol/L略大，但均比對照大，5.0 mmol/L的處理最小，與3.5 mmol/L的接近。MeJA處理的辣椒植株，濃度2.5 mmol/L的處理峰面積值最大，10、20、30 d 1.5 mmol/L處理的峰面積值較大，40、50 d 1.0 mmol/L處理的峰面積值較大，均比對照大。5.0 mmol/L的處理峰面積值最小。

2.2 ?不同處理后辣椒素類物質(zhì)含量的動態(tài)變化

不同處理后的辣椒素類物質(zhì)積累的過程基本一致，在10～20 d緩慢積累，30～40 d（青果至轉(zhuǎn)紅期）合成急劇增加，在40 d左右（即果實轉(zhuǎn)紅期），達到最高，之后又都有減少（圖2）。

如圖3所示，1.5 mmol/L SA和2.5 mmol/L MeJA處理的辣椒植株，其果實胎座辣椒素和二氫辣椒素的含量幾乎在各個時期時較其它處理都高，且花后40 d時辣椒素含量達到最大值，分別為98.400 mg/g和116.181 mg/g，顯著高于對照的71.375 mg/g。1.0 mmol/L SA處理下，40 d的胎座辣椒素含量與對照相比差別不顯著，二氫辣椒素的含量有顯著的提高。2.5 mmol/L SA處理下，花后40 d的胎座辣椒素和二氫辣椒素含量相比對照來說，有顯著的減少。更高濃度的SA（3.5 mmol/L和5.0 mmol/L）處理減少更為顯著。1.0 mmol/L MeJA、1.5 mmol/L MeJA和3.5 mmol/L MeJA處理條件下的果實胎座辣椒素和二氫辣椒素含量在花后40 d時均比對照高。1.0 mmol/L MeJA和3.5 mmol/L MeJA處理條件下的辣椒植株其胎座辣椒素和二氫辣椒素含量在花后40 d時基本相同，1.0 mmol/L MeJA處理相比之下略高。1.5 mmol/L MeJA處理測得的各個時期辣椒素和二氫辣椒素含量都較高。5.0 mmol/L MeJA處理與其他濃度MeJA處理相比，辣椒素和二氫辣椒素含量都明顯降低，尤其在35～50 d最為明顯。

‘鬼椒王果實胎座辣椒素和二氫辣椒素的含量在40 d后均有下降，就40～50 d的下降趨勢看，1.0 mmol/L和1.5 mmol/L SA下降幅度均比對照和同濃度的MeJA小，2.5 mmol/L、3.5 mmol/L及5.0 mmol/L的SA處理下降幅度均比對照大。而所有不同濃度MeJA處理的辣椒植株，其下降幅度均比對照大。對照組辣椒素比二氫辣椒素在40 d后的下降幅度大，二氫辣椒素較穩(wěn)定。

3 ?討論與結(jié)論

宏觀上，辣椒果實中的辣椒素類物質(zhì)含量因辣椒品種、果實發(fā)育時期、部位不同而差異較大，辣椒素類物質(zhì)積累高峰期出現(xiàn)的早晚因品種而異，與其遺傳特性有關(guān)[4]。微觀上，辣椒果實的辣椒素類物質(zhì)含量受合成與降解兩方面的共同影響[10]。對‘鬼椒王這一極辣辣椒品種而言，辣椒素和二氫辣椒素積累高峰期均出現(xiàn)在40 d左右，即果實轉(zhuǎn)紅期。轉(zhuǎn)紅期至成熟期略有降低是受到辣椒素類物質(zhì)合成減少和降解增多的共同影響，不能單一而論。

茉莉酸甲酯（MeJA）和水楊酸（SA）都是廣泛存在于植物體內(nèi)的一類化合物，在植物細胞中起信號轉(zhuǎn)導(dǎo)作用，對多種次生代謝產(chǎn)物的合成具有誘導(dǎo)作用[11]。研究者發(fā)現(xiàn)SA可提高懸浮細胞中辣椒素的含量，轉(zhuǎn)錄因子WRKY能對水楊酸及其功能類似物產(chǎn)生應(yīng)答[10]。胡文忠等研究發(fā)現(xiàn)，適宜濃度茉莉酸甲酯處理有利于提高PAL活性，但當(dāng)茉莉酸甲酯濃度過高時，會抑制PAL的活性[12]。鄧明華等研究發(fā)現(xiàn)茉莉酸類物質(zhì)能誘導(dǎo)苯丙氨酸轉(zhuǎn)氨酶（PAL）等與抗逆相關(guān)的基因表達[13]。AN Yu等在研究茉莉酸甲酯（MeJa）和水楊酸甲酯（MeSa）誘導(dǎo)植物葉片內(nèi)酚酸含量的差異時，發(fā)現(xiàn)熏蒸后的黑楊葉片內(nèi)香豆酸、咖啡酸、阿魏酸和苯甲酸含量均增加[14]。推測認為，MeJA和SA同樣能誘導(dǎo)辣椒素合成中間物質(zhì)對香豆酸、咖啡酸和阿魏酸含量的增加。

Sudha和Ravishankar在分別單獨和共同培養(yǎng)小米椒細胞懸浮液的試驗中發(fā)現(xiàn)，SA和MJ這2個信號化合物均能提升辣椒素的積累。MeJA能抑制植物生長，減少植物生物量的生成[15-16]。外源噴施適當(dāng)濃度的MeJA和SA能夠顯著增加辣椒素類物質(zhì)的積累，以1.5 mmol/L SA和2.5 mmol/L MeJA效果最為顯著。具體來說，茉莉酸甲酯對辣椒果實辣椒素含量增加有顯著效果，但在種植過程中也發(fā)現(xiàn)，噴施了高濃度茉莉酸甲酯的植株后期衰老加快，植株長勢較弱。這也許解釋了MeJA處理的‘鬼椒王植株其果實胎座辣椒素含量在40～50 d的下降幅度大的原因。對以生長量為生產(chǎn)目標的植株，茉莉酸甲酯對其生長的抑制及生育期的縮短，在一定程度上限制了其在植物中的應(yīng)用。但生育期的縮短，可以減少生產(chǎn)成本，這在一定程度上抵消了茉莉酸甲酯抑制作用帶來的負面影響[17]。低濃度（1.0、1.5 mmol/L）的SA處理的植株其生育期延長，辣椒素類物質(zhì)后期下降緩慢，果實胎座辣椒素類物質(zhì)含量在50 d時仍能保持較高的水平，因而延長了采收期。單看低濃度SA處理的二氫辣椒素在轉(zhuǎn)紅期至紅果期含量下降幅度不大，比較穩(wěn)定，與對照組一致，而10～40 d時的上升幅度比對照組大。這在以往的研究中對二氫辣椒素的合成涉獵很少。高濃度（2.5、3.5、5.0 mmol/L）的SA處理辣椒素含量后期下降幅度顯著增大，這也許是由于高濃度SA處理對辣椒素植株生長有損害，抑制生長導(dǎo)致的。對于以辣椒素類物質(zhì)為生產(chǎn)目標的辣椒品種來說，選取低濃度MeJA處理并在辣椒素積累最多時（40 d）采收是可行的。但考慮到節(jié)約成本和采收時間的寬裕性，由于MeJA的價格較高，不適宜大面積應(yīng)用，且后期辣椒素類物質(zhì)下降較快，雖然處理效果比SA處理好，但相差不大，因此在實際生產(chǎn)中，建議采用低濃度SA處理以獲得高濃度辣椒素類物質(zhì)。當(dāng)然，使用時也要根據(jù)各自實際需要條件，權(quán)衡兩者利弊，合理選擇。

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