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The Effect of NO on Cold Tolerance in Postharvest Mango Fruit (Mangnifera indica L.)

外源NO处理对采后芒果抗冷性的影响



全 文 :核 农 学 报  2013ꎬ27(6):0800 ~ 0804
Journal of Nuclear Agricultural Sciences
收稿日期:2012 ̄11 ̄14  接受日期:2013 ̄01 ̄16
基金项目:中国农业科学院基本科研业务费项目(0032012018)
作者简介:范  蓓(1981 ̄)ꎬ女ꎬ北京人ꎬ副研究员ꎬ主要从事农产品贮藏加工领域研究ꎮ Tel:010 ̄62810295ꎻE ̄mail:fanbei517@ 163. com
并列第一作者:杨杨(1981 ̄)ꎬ女ꎬ内蒙古鄂尔多斯人ꎬ硕士ꎬ讲师. 主要从事农产品贮藏加工领域研究ꎮ Tel:010 ̄62738456ꎻE ̄mail:northerapril@
126. com
通讯作者:王凤忠(1972 ̄)ꎬ男ꎬ山东莱州人ꎬ博士ꎬ研究员ꎬ主要从事农产品贮藏加工领域研究ꎮ
文章编号:1000 ̄8551(2013)6 ̄0800 ̄05
外源 NO处理对采后芒果抗冷性的影响
范  蓓1   杨  杨2ꎬ3   王  锋1   董元元1   李庆鹏1   李伟明1   王凤忠1
( 1 中国农业科学院农产品加工研究所ꎬ北京  100193ꎻ2 中国农业大学食品科学与营养
工程学院ꎬ北京  100083ꎻ3 内蒙古农业大学食品科学与工程学院ꎬ内蒙古 呼和浩特  010018)
摘  要:为了探讨解决冷敏型芒果(Mangifera indica L. )在冷藏过程中的冷害问题ꎬ采用 0􀆰 08mmol􀅰L - 1
一氧化氮(NO)供体硝普钠(SNP)溶液处理采后青芒果果实ꎬ于 2℃下冷藏 12dꎬ观测了冷害指数、细胞
膜透性、丙二醛(MDA)含量和呼吸强度ꎮ 结果表明ꎬ外源 NO 处理能显著降低采后芒果果实的冷害程
度:与对照组相比ꎬ处理后芒果果实冷害发生推迟ꎬ冷藏 8d 和 12d 后冷害指数分别降低 68􀆰 5% 和
28􀆰 2% ꎬ细胞膜透性、MDA含量等冷害相关指标水平显著降低ꎮ 冷藏前用外源 NO 处理可以提高芒果
冷藏中的抗冷性ꎬ减轻冷害发生ꎮ
关键词:芒果ꎻ冷害ꎻ一氧化氮ꎻ抗冷性
    芒果是亚热带名贵水果ꎬ高温季节成熟ꎬ成熟期和
产地相对集中ꎬ因低温下易发生冷害而导致其贮藏和
运销受到严重制约ꎬ芒果冷害机制和抗冷技术的研究
一直是芒果贮运工作中的重要课题ꎮ 前人研究发现ꎬ
冷激处理、热激处理、小分子信号物质诱导等方法可以
在一定程度上增强芒果的抗冷能力[1 - 4]ꎬ其中小分子
信号物质调控因用量少ꎬ处理方法相对简便而备受关
注ꎮ
一氧化氮(Nitric oxideꎬNO)是近年来逐渐引起关
注的一种活跃的小分子信号物质ꎬ被证实广泛参与了
植物生长发育和抗病抗逆等多种生理过程[5 - 6]ꎮ 吴锦
程等[7]研究表明ꎬ适宜浓度的外源 NO 供体硝普钠
(SNP)处理ꎬ可提高枇杷叶片的抗氧化系统活性ꎬ减轻
细胞在低温胁迫下的损伤ꎻ汤红玲等[8]证实ꎬ适当浓
度的 NO处理能够有效缓解巴西香蕉幼苗遭受的冷胁
迫损伤ꎻ杨美森等[9]研究也表明在低温胁迫下ꎬ外源
NO处理可降低棉花幼苗中丙二醛(MDA)的积累ꎬ保
护细胞膜结构的稳定性ꎬ增强棉花的抗冷性ꎮ 可见ꎬ
NO在植物抗冷过程中发挥重要作用ꎮ 但目前有关
NO参与和调控植物抗冷反应的研究多以冷敏植物的
幼苗为主要研究对象ꎬ而少见 NO 在采后果实冷害过
程中作用的研究ꎬ关于 NO 与芒果果实抗冷能力之间
关系的研究国内尚未见报道ꎮ 本试验以外源 NO 供体
SNP对采后青芒果进行处理ꎬ探讨其对芒果果实贮藏
期间抗冷能力的影响ꎬ以期为进一步研究芒果的冷害
机理及冷害调控技术的研究提供借鉴ꎮ
1  材料与方法
1􀆰 1  试验材料
广西产紫花芒(购自北京市新发地水果批发市
场)ꎬ选取成熟度一致、无伤病、无畸形、未经过催熟处
理、单果重量 150g左右的青色芒果果实为试验对象ꎮ
1􀆰 2  试验方法
1􀆰 2􀆰 1  处理方法  以 0􀆰 08mmol􀅰L - 1 SNP浸泡处理芒
果果实 20minꎬ设蒸馏水浸泡 20min 为 SNP 浸泡对照
组ꎬ设不做任何处理的果实作为空白对照组ꎮ 每组 60
个果实ꎮ
1􀆰 2􀆰 2  冷藏温度及时间   芒果果实处理后在 2℃下
冷库贮藏ꎬ从入库时算起ꎬ分别于第 4、6、8、10、12 天对
冷藏芒果进行冷害指数的统计ꎬ并随机抽取 6 个果实
进行取样ꎮ
008
  6 期 外源 NO处理对采后芒果抗冷性的影响
1􀆰 2􀆰 3  取样部位   参照戴宏芬等[10]的方法取 1mm
厚芒果果皮进行生理指标的检测ꎮ
1􀆰 3  测定方法
1􀆰 3􀆰 1  冷害发生率统计  参照乔勇进[11]的方法ꎬ按
冷害发生面积占果实表面积的 0 ~ 20% 、20% ~ 40% 、
40% ~60% 、60% ~80% 、80% ~100% ꎬ将果实冷害等
级分为五级ꎬ冷害指数 = Σ(冷害级别数 ×该级别果实
个数) / (5 ×果实总数)ꎮ
1􀆰 3􀆰 2  果皮细胞膜透性测定  果皮细胞膜透性用离
子渗透率表示ꎬ参照 Jiang 等[12]的方法测定离子渗透
率ꎬ并略作改动ꎮ 取芒果果实两平面中间果皮各一片ꎬ
用打孔器切出直径 1cmꎬ厚度 1mm 的圆片各一片ꎬ重
复抽取 6 个果实ꎬ用去离子水洗 3 遍ꎬ每 12 个洗好的
圆片放入 10mL 去离子水中ꎬ测定电导率 n1 后室温下
置于水平摇床上温和震荡 2h 后测定电导率 n2ꎬ然后
将样品煮沸 10min 并冷却至室温ꎬ测定电导率 n3ꎬ按
如下公式进行计算:
离子渗透率 = (n2 - n1) / n3 × 100% ꎮ
1􀆰 3􀆰 3  丙二醛(MDA)含量的测定   MDA 含量测定
采用硫代巴比妥酸法[13 - 14]略有改进ꎮ 取 1􀆰 0g 果皮ꎬ
加入 5mL 10% 三氯乙酸和少量石英砂ꎬ冰浴研磨ꎬ
6000 × g(4℃)离心 15minꎬ上清液为提取液ꎮ 取 1mL
提取液加入 2mL 10%三氯乙酸内含 0􀆰 5%硫代巴比妥
酸ꎬ95℃水浴 20minꎬ迅速冷却 5minꎬ12000 × g 离心
10minꎬ取上清ꎬ分别测定 532nm 和 600nm 处的吸光
值ꎮ 计算公式如下:
MDA (μmol􀅰g - 1FW) = [ (A532 - A600) × V × V1] /
(0􀆰 0155 × V2 ×m) × 1000
式中:V———提取液体积(mL)
V1———反应体系体积(mL)
V2———测定用提取液体积(mL)
m———样品质量(g)
1􀆰 3􀆰 4  呼吸速率测定  采用气相色谱法测定 CO2 含
量ꎮ 取 6 个芒果果实置于 8􀆰 5L干燥器中ꎬ于 2℃下密
闭 2h 后ꎬ用 10mL 注射器从干燥器顶部取出部分气
体ꎬ再从注射器中取 1mL 气体用气相色谱测定ꎬ根据
CO2 标准曲线计算果实呼吸释放出的 CO2 含量ꎬ果实
呼吸强度以 ml CO2􀅰g - 1FW􀅰h - 1表示ꎬ重复 3 次ꎮ 计算
公式为:
呼吸强度(mLCO2􀅰g - 1FW􀅰h - 1) = CO2 含量 × (容器体
积 -果实体积) / (果实总量 ×密闭时间)ꎮ
1􀆰 3􀆰 5  数据处理   各指标测定均重复 3 次ꎬ采用
SPSS 10􀆰 0 软件进行差异显著性验证分析ꎬP < 0􀆰 01 表
示差异极显著ꎮ
2  结果与分析
2􀆰 1  外源 NO处理对采后芒果低温贮藏过程中冷害
发生的影响
冷害指数表征采后果实冷害程度的高低ꎮ 在 2℃
低温贮藏下ꎬ处理组与对照组的芒果果实均发生不同
程度冷害ꎬ冷害指数随贮藏时间的延长而上升ꎬ呈现积
累效应ꎮ 如图 1 所示ꎬ空白对照组和水处理对照组在
低温贮藏 4d 后即出现冷害症状ꎻ而 SNP 处理组在低
温贮藏 6d后才开始出现轻微冷害症状ꎬ且其冷害指数
在低温贮藏期间始终极显著低于空白对照组和水处理
对照组ꎮ 低温贮藏 12d 后ꎬ空白对照组和水处理对照
组果实的冷害指数均已大于 0􀆰 6ꎬ冷害明显ꎬ果实失去
商品性ꎻ而 SNP处理组的果实低温贮藏 12d 后冷害指
数为 0􀆰 48ꎬ极显著低于空白对照组和水处理对照组ꎬ
部分果实仍具商品性ꎮ
图 1  外源 NO处理对芒果冷害指数的影响
Fig. 1  The effect of exogenous NO on chilling
injury index in postharvest mango fruit
2􀆰 2  外源 NO处理对采后芒果低温贮藏过程中呼吸
强度的影响
如图 2 所示ꎬ与对照组相比ꎬ外源 SNP 处理后的
芒果果实在处理后(贮藏前)呼吸强度略有上升ꎮ 2℃
低温贮藏 4d后ꎬ所有处理组果实呼吸强度与低温贮藏
前相比均略有下降ꎬ且 SNP 处理组呼吸强度与对照组
无显著差异ꎮ 低温贮藏 6d后ꎬ空白对照组和水处理对
照组果实随贮藏时间的延长呼吸强度迅速提高ꎬ至贮
藏 10d 后开始下降ꎻSNP 处理组的呼吸强度在整个低
温贮藏期间缓慢上升ꎬ且一直极显著低于对照组ꎬ至贮
藏 12d后 SNP处理组的呼吸强度才达到对照组低温
贮藏 6d时的水平ꎮ
108
核  农  学  报 27 卷
图 2  外源 NO处理对芒果贮藏期间
呼吸强度的影响
Fig. 2  The effect of exogenous NO on
respiratory intensity in postharvest mango fruit
2􀆰 3  外源 NO处理对采后芒果低温贮藏过程中细胞
膜透性的影响
离子渗透率表征细胞膜透性ꎮ 在芒果果实低温贮
藏期间ꎬ离子渗透率与果实冷害指数的升高呈正相关ꎮ
图 3 结果表明ꎬ在 2℃低温贮藏的前 4dꎬSNP处理组的
离子渗透率与对照组相比无显著差异ꎮ 随着低温贮藏
时间的延长ꎬ空白对照组和水处理对照组果实的离子
渗透率迅速上升ꎬ特别是在低温贮藏 4 ~ 8d 期间上升
速度极快ꎬ到低温贮藏 12d时ꎬ水处理对照组的离子渗
透率已是低温贮藏前的 2􀆰 7 倍ꎮ 与对照组相比ꎬ尽管
SNP处理组的离子渗透率也随低温贮藏而上升ꎬ但上
升速度显著(P < 0􀆰 01)低于对照组ꎬ到低温贮藏 12d
时ꎬSNP处理组的离子渗透率是低温贮藏前的 1􀆰 7 倍ꎬ
仅为水处理对照组贮藏 12d时的 64􀆰 6% ꎮ
图 3  外源 NO处理对芒果果皮离子渗透率的影响
Fig. 3  The effect of exogenous NO on ion
permeability rate in postharvest mango fruit
2􀆰 4  外源 NO处理对采后芒果果皮丙二醛(MDA)含
量的影响
在低温贮藏期间ꎬ所有处理组的芒果果皮 MDA
含量均随贮藏时间的延长而上升ꎬ且冷害发生严重的
组 MDA的上升速度越快ꎬ上升幅度越大(图 4)ꎮ 在
2℃低温贮藏的第 4 天ꎬ空白对照组和水处理对照组芒
果果皮 MDA含量迅速上升ꎬ达到贮藏前的 2 倍ꎻ到贮
藏第 12 天时ꎬ空白对照组和水处理对照组芒果果皮
MDA含量分别为 5􀆰 59μmol􀅰g - 1 FW 和 5􀆰 62μmol􀅰g - 1
FWꎬ是贮藏前的 3􀆰 8 倍ꎮ 与对照组相比ꎬSNP 处理组
芒果果皮 MDA 含量在低温贮藏期间也有所上升ꎬ但
变化较缓慢ꎬ到贮藏第 12 天达到 3􀆰 29μmol􀅰g - 1 FWꎬ
显著(P < 0􀆰 01)低于空白对照组和水处理对照组ꎬ仅
为水处理对照组低温贮藏 12d时的 58􀆰 6% ꎮ
图 4  外源 NO处理对芒果贮藏期间MDA含量的影响
Fig. 4  The effect of exogenous NO on MDA
content in postharvest mango fruit
3  讨论
NO作为小分子信号物质在植物抗病抗逆过程中
的作用已得到广泛证实ꎮ 近年来ꎬNO 在植物冷胁迫
中的作用也逐渐受到关注ꎬ但 NO 在冷敏性植物采后
果实贮藏过程中诱导抗冷能力的研究较少ꎮ 本试验以
外源 NO供体 SNP处理采后芒果果实ꎬ在低温冷藏条
件下提高了芒果果实的抗冷能力ꎬ部分抑制了芒果果
实低温贮藏过程中冷害的发生ꎬ证明外源 NO 处理可
以诱导采后芒果果实抗冷能力的提高ꎬ这与赵瑞瑞[15]
在外源 NO处理诱导采后番茄果实抗冷能力增加的结
果一致ꎮ 此外ꎬ在预试验过程中发现ꎬ不同形式的外源
NO处理对抗冷性的诱导效果存在差异ꎬNO 供体 SNP
处理对抗冷性的诱导效果较 NO 气体处理好ꎬ分析其
原因可能是由于 SNP 进入细胞后会在一定时间内成
为 NO的稳定提供来源ꎬ而 NO 气体本身是一种在组
织细胞内短暂存在迅速猝灭的物质ꎬ这提示了一个问
208
  6 期 外源 NO处理对采后芒果抗冷性的影响
题:抗冷能力的诱导是否具有积累效应ꎬ有待于进一步
研究ꎮ
果实的呼吸强度变化与冷害进程密切相关[15]ꎮ
本研究结果表明ꎬ在低温冷藏期间ꎬ对照组芒果果实呼
吸强度的异常升高早于冷害指数的大幅上升ꎬ表明呼
吸代谢的异常先于冷害症状出现ꎬ冷害症状是在冷害
条件下应激反应、防御反应以及病理反应发生的最终
结果ꎮ 前人研究表明ꎬNO 处理能有效延缓植物成熟
衰老进程ꎬ朱树华[16]发现 5μmol􀅰L - 1 SNP处理可以延
缓草莓果实乙烯产生和呼吸高峰的出现ꎮ 本研究也证
明ꎬ在低温贮藏过程中ꎬ外源 SNP 处理能够有效延缓
芒果果实呼吸高峰的出现ꎬSNP 处理部分抑制芒果果
实冷害发生的作用可能与其对呼吸高峰的延缓有关ꎮ
同时ꎬ本试验观察到 SNP处理对果实的呼吸强度在常
温下有短暂的提升作用ꎬ这与马元媛[17]采用 100μmol
􀅰L - 1 SNP处理拟南芥突愈伤组织时观察到的结果是
一致的ꎬ分析其原因可能是由于外源 SNP 处理造成的
短时应激反应ꎮ
低温引起膜结构的破坏是导致冷害症状出现的重
要原因ꎬ过高的细胞膜透性会打破细胞内外环境的平
衡ꎬ导致代谢失衡ꎬ进而发生一系列不可逆转的伤害现
象ꎮ 植物细胞膜在低温下由液晶态转变为凝胶态ꎬ细
胞内含物外渗ꎬ离子渗透率增加ꎬ所以离子渗透率的高
低可以反映出细胞质膜透性的大小[8]ꎮ 本试验中ꎬ芒
果果实在低温胁迫下离子渗透率迅速升高ꎬ而外源
SNP处理显著抑制了离子渗透率的升高ꎬ说明外源 NO
处理可有效减少低温胁迫下芒果果实的电解质渗漏ꎬ
缓解芒果果实细胞膜所受的低温伤害ꎮ
MDA是膜脂过氧化的产物ꎬ其含量多少可代表膜
损伤程度的大小[14]ꎮ 本试验中观察到 MDA的积累略
早于冷害现象的产生ꎬ当 SNP 处理组芒果果实尚未表
现出冷害症状时ꎬMDA 含量的上升已经开始了ꎬ且在
对照组中 MDA含量的迅速上升也略早于冷害指数的
迅速上升ꎬ说明芒果冷害时果皮出现的烫伤状灰癍是
细胞膜受到攻击后细胞坏死的结果ꎮ 与对照组相比ꎬ
SNP处理显著抑制了 MDA 的积累ꎬ说明在冷害条件
下ꎬNO处理能显著抑制低温胁迫下过氧化产物 MDA
的积累ꎬ缓解芒果果实受到的低温伤害ꎬ这是 SNP 处
理诱导芒果果实抗冷能力增加的一个主要原因ꎮ
综上所述ꎬ外源 NO 供体 SNP 处理可延缓芒果果
实呼吸高峰的出现ꎬ缓解低温胁迫对采后芒果果实细
胞膜的伤害ꎬ在一定程度上保护细胞质膜的完整性ꎬ从
而有效提高采后芒果果实在低温贮藏过程中的抗冷能
力ꎬ是冷敏性果实采后低温贮藏过程中减少冷害发生
的新思路ꎮ
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Journal of Nuclear Agricultural Sciences
2013ꎬ27(6):0800 ~ 0804
The Effect of NO on Cold Tolerance in Postharvest Mango
Fruit (Mangnifera indica L. )
FAN Bei1   YANG Yang2ꎬ3   WANG Feng1   DONG Yuan ̄yuan1   LI Qing ̄peng1
LI Wei ̄ming1   WANG Feng ̄zhong1
( 1 Institute of agro ̄products processing science and technologyꎬ Chinese Academy of Agricultural Sciencesꎬ
Beijing  100193ꎻ 2College of food science and nutritional engineeringꎬ China Agricultural Universityꎬ Beijing  100083ꎻ
3 College of food science and engineeringꎬ Inner Mongolia Agricultural Universityꎬ Hohhotꎬ Inner Mongolia  010018)
Abstract:To explore the chilling injury controlling method in postharvest mango (Mangifera indica L. ) fruit which is a
typical chilling sensitive plantꎬ 0􀆰 08mmol􀅰L - 1 nitric oxide (NO) donor SNP was used to treat green mango fruit before
cold storage. Chilling injuryꎬ cell membrane permeabilityꎬ malondialdehyde content and respiratory intensity were
measured during cold storage at 2℃ . The results showed that exogenous NO treatment significantly reduced chilling
injury degree in postharvest mango fruit: compared with the controlꎬ chilling injury was delayed in treated groupꎬ the
chilling injury index on the 8th and 12th day decreased by 68􀆰 5% and 28􀆰 2% respectively. Moreoverꎬ lower cell
membrane permeabilityꎬ MDA content were observed in treated group. It was shown that treatment with exogenous NO
before cold storage is an effective way to enhance cold tolerance of mango fruits in cold storage and reduce chilling
injury.
Key words:Mangoꎻ Chilling injuryꎻ Nitric oxideꎻ Cold tolerance
408