全 文 ：植物生理学报 Plant Physiology Journal 2012, 48 (7): 654~658654
收稿 2012-03-09　　修定 2012-04-18
资助 国家自然科学基金重大研究计划项目(90817101和9111-
7006)、教育部“长江学者和创新团队发展计划”创新团队
项目(IRT0963)和湖南省高校科技创新团队项目。
* 通讯作者(E-mail: langtaoxiao@163.com; Tel: 0731-84635261)。
茉莉酸甲酯和苯丙氨酸对辣椒果实品质的影响
彭琼, 童建华, 黄志刚, 李合松, 萧浪涛*
湖南农业大学植物激素与生长发育湖南省重点实验室, 长沙410128
摘要: 本文研究了不同浓度的茉莉酸甲酯(MeJA)和苯丙氨酸(Phe)对‘湘研5号’辣椒果实不同发育时期的辣椒素、二氢辣椒
素、维生素C以及干物质含量变化的影响。结果表明: 500和1 000 mg·L-1 MeJA处理60 d后的辣椒素含量分别比对照提高了
41.7%和58.4%; 同时500 mg·L-1 MeJA处理能促进辣椒果实中的二氢辣椒素、维生素C的积累, 对干物质积累也有一定作
用。60 mg·L-1 Phe处理能提高辣椒果实中辣椒素、二氢辣椒素和干物质的含量, 但对维生素C影响不显著。
关键词: 茉莉酸甲酯; 苯丙氨酸; 辣椒; 果实品质
Effects of Methyl Jasmonate and Phenylalanine on Quality of Pepper (Capsi-
cum frutescens L.) Fruit
PENG Qiong, TONG Jian-Hua, HUANG Zhi-Gang, LI He-Song, XIAO Lang-Tao*
Hunan Provincial Key Laboratory of Phytohormones and Growth Development, Hunan Agricultural University, Changsha
410128, China
Abstract: An experiment was conducted to investigate the effects of different concentrations of methyl jas-
monate (MeJA) and phenylalanine (Phe) on the contents of capsaicin, dihydrocapsaicin, vitamin C and dry mat-
ter at the different growth stages of pepper (Capsicum frutescens) cv. ‘Xiangyan 5’. The results showed that the
content of capsaicin increased 41.7% and 58.4% respectively with the treatments of 500 and 1 000 mg·L-1
MeJA, and the accumulations of dihydrocapsaicin, vitamin C and dry matter increased, and the dry matter was
also promoted to a certain extent at 60 d after treatmet of 500 mg·L-1 MeJA. The treatment of 60 mg·L-1 Phe in-
creased the contents of capsaicin, dihydrocapsaicin and dry matter, but had no signficant effect on vitamin C.
Key words: methyl jasmonate; phenylalanine; pepper; fruit quality
辣椒为茄科辣椒属的多年生或一年生作物,
为广受大众欢迎的蔬菜之一。辣椒果实营养物质
主要包括三个方面: 辣椒素类物质、维生素C (Vc)
和干物质含量。辣椒素类物质是辣椒的主要辣味
物, 其中辣椒素和二氢辣椒素的含量占总辣椒素
含量的90%以上。辣椒素类物质是辣椒果实中重
要的次生代谢物, 已作为添加剂在食品工业和饲
料工业中得到广泛应用(狄云等2000; Mutoh等2000;
Spiridonov和Tolochko 2008)。同时, 辣椒素也是重
要的生物制药原料, 有望成为下一代国际抗癌药
物的核心成分(Athanasiou等2007) 。辣椒果实富
含Vc, 辣椒中的Vc含量在茄果类植物中是主要的
品质指标。因此, 利用前体物和植物生长调节剂
开展对辣椒素类物质、Vc以及干物质含量等辣椒
果实品质重要指标的调控研究, 从而提高原材料
的品质, 在实际生产应用中具有重要的意义。
辣椒素的生物合成途径是由香草基胺和C9-
C11支链脂肪酸两部分组成。香草基胺部分是由芳
香族氨基酸苯丙氨酸衍生而来, 支链脂肪酸部分
则是由缬氨酸衍生而来(Bennett和Kirby 1968)。在
辣椒素的生物合成途径中, 苯丙氨酸裂解酶(phe-
nylalanin ammonialyase, PAL)是辣椒素生物合成途
径的第一个关键酶, 苯丙氨酸(phenylalanine, Phe)
是辣椒素生物合成及代谢的前体, 辣椒素分子结
构中的苯环就来自苯丙氨酸(陈俊琴等2008)。茉
莉酸甲酯(methyl jasmonate, MeJA)是广泛存在于
植物体内的一类茉莉酸类化合物, 在植物生长发
研究报告 Original Papers
彭琼等: 茉莉酸甲酯和苯丙氨酸对辣椒果实品质的影响 655
育、果实成熟及花粉活性、生物及非生物逆境反
应中起着重要的作用(Wasternack 2007)。利用MeJA
对植物次生代谢产物含量的研究已有相关报道(黄
永鑫等2011)。本研究利用不同浓度的MeJA和Phe
对辣椒植株进行处理, 研究辣椒果实成熟过程中
辣椒素、二氢辣椒素、维生素C以及干物质含量
的变化, 从而为辣椒素的积累与调控、辣椒品质
的提高提供理论依据。
材料与方法
供试材料为‘湘研5号’辣椒(Capsicum frute-
scens L.), 辣度中等, 种子由湖南农业科学院蔬菜
研究所提供。
试验在湖南农业大学植物激素与生长发育湖
南省重点实验室的网室内进行。Phe处理采用的是
L-苯丙氨酸, 购自上海生物化学试剂公司, 纯度大
于98.0%。MeJA购自Sigma公司, 纯度大于95%。试
验采用叶片的喷施方法, 分别于初花期和盛花期
用小型喷雾器对辣椒叶、茎进行均匀喷雾, 喷至叶
面有水珠掉落为度, 试验重复3次。试验设计如下:
Phe处理浓度为20、40和60 mg·L-1; MeJA处理浓度
为500、1 000和2 000 mg·L-1。在辣椒植株开花处
理后的40、50和60 d, 分别取果实大小和成熟度基
本一致的辣椒果实进行取样和各项指标的测定。
依照Williams等(2004)和周焘(2005)方法并加
以改进, 采用100%乙腈(分析纯)进行提取后辣椒
素及二氢辣椒素能与其他组分得到较好的分离。
利用Agilent1100高效液相色谱仪进行辣椒素及二
氢辣椒素的HPLC测定, 检测波长为: 280 nm, 柱温:
25 ℃ , 流动相: 乙腈:水(V/V)=60:40, 流速为1
mL·min-1。辣椒素及二氢辣椒素标样均购自Sigma
公司, 纯度分别大于95%和大于90%。
采用南京建成生物工程研究所的维生素C测
定盒进行维生素C测定。
采用称重法, 将处理60 d的辣椒果实置于65
℃烘箱中烘干至恒重, 根据鲜重和干重计算每100
g鲜样中的干物质含量。
数据作图采用Microsoft Excel 2003, 用SPSS
数据分析系统进行统计分析。
实验结果
1 MeJA和Phe对辣椒素含量的影响
从图1可以看出, 开花后40 d时, 低浓度的MeJA
处理不利于辣椒素的积累, 而2 000 mg·L-1 MeJA处
理使辣椒果实中的辣椒素含量比对照提高了61%。
开花后50 d, MeJA处理的辣椒果实中辣椒素的含
量明显低于对照。而在开花处理后的60 d, 500和
1 000 mg·L-1 MeJA处理的辣椒素含量急剧增加, 分
别比对照提高了41.7%和58.4%, 表现出较强的促
进作用(图1-A)。在辣椒果实的整个生长时期, 60
mg·L-1 Phe处理后的辣椒果实中辣椒素含量显著增
加, 20 mg·L-1 Phe处理后的辣椒素含量与对照相比
图1 MeJA和Phe对辣椒素含量的影响
Fig.1 Effects of MeJA and Phe on capsaicin content
植物生理学报656
没有明显增加, 而40 mg·L-1 Phe的处理不利于辣椒
素的积累。
2 MeJA和Phe对二氢辣椒素含量的影响
在开花后的40和50 d, MeJA处理的二氢辣椒
素含量的变化趋势与辣椒素的变化趋势基本相
似。在开花后的60 d, 不同浓度的MeJA处理均能
提高二氢辣椒素的含量, 但是促进作用随着浓度
的升高而降低(图2-A)。与辣椒素的作用效果相
似, 低浓度Phe处理的辣椒果实中二氢辣椒素含量
与对照没有明显差异。40 mg·L-1 Phe处理不利于
二氢辣椒素的积累, 而60 mg·L-1的Phe处理能显著
提高辣椒果实中的二氢辣椒素含量(图2-B)。
3 MeJA和Phe对维生素C含量的影响
辣椒中维生素C的含量在蔬菜中居首位。随着
生育期的延长, 辣椒果实中的维生素C含量显著增
加。500 mg·L-1 MeJA处理能显著提高辣椒果实中
的维生素C含量, 1 000和2 000 mg·L-1 MeJA处理的
辣椒果实的维生素C含量明显低于对照(图3-A)。
在开花后的40和50 d, Phe处理能促进维生素C的积
累, 这种积累效果随着浓度的增加而减弱。而在
图2 MeJA和Phe对二氢辣椒素含量的影响
Fig.2 Effects of MeJA and Phe on dihydrocapsaicin content
图3 MeJA和Phe对维生素C含量的影响
Fig.3 Effects of MeJA and Phe on vitamin C content
彭琼等: 茉莉酸甲酯和苯丙氨酸对辣椒果实品质的影响 657
开花的60 d, 40 mg·L-1 Phe处理使辣椒果实中的维
生素C含量达到最大, 比对照提高了19%。其他处
理浓度下的维生素C含量与对照相差不大。
4 MeJA和Phe对辣椒果实中干物质含量的影响
开花后60 d时, 每100 g鲜样中的干物质含量
随MeJA处理浓度的增加而显著增加。当MeJA处
理浓度达到1 000 mg·L-1时, 干物质的积累量达到
最大, 比对照提高了29%。而2 000 mg·L-1 MeJA处
理的干物质的积累量显著低于对照(图4-A)。经过
Phe处理, 辣椒果实每100 g鲜样中的干物质含量随
着处理浓度的增加而增加; 当Phe处理浓度达到60
mg·L-1时, 干物质的积累量达到最大(图4-B)。
讨　　论
辣椒素类物质、维生素C以及干物质含量是
辣椒果实品质的重要指标, 直接影响其质地、风
味和营养品质。果实中辣椒素类物质等的含量均
受到自身遗传因素、栽培条件、采摘时期等多种
因素综合制约, 变化规律较为复杂。一般认为, 辣
椒果实中辣椒素类物质的含量随果实发育而变化
(Gnayfeed等2001)。
本文结果表明在开花后60 d, 500和1 000 mg·L-1
MeJA处理的辣椒素含量急剧增加, 不同浓度的
MeJA处理能明显促进辣椒果实中的二氢辣椒素的
积累。Sudha和Ravishankar (2003)的研究表明, 茉
莉酸甲酯处理能提高辣椒果实中辣椒素的含量,
同时也能促进植物体内乙烯的形成。因此在开花
后的60 d, 一定浓度的MeJA处理能显著提高辣椒
素的含量, 促进果实成熟。已有相关研究表明, 一
定浓度的MeJA处理后能使次生代谢物含量在处理
初期降低 , 而使处理期的含量升高 (黄永鑫等
2011)。本研究中, 在处理较长时间的情况下, 外施
MeJA能较大地提高辣椒素类物质等次生代谢产物
的合成能力。这可能是因为MeJA激活了相关次生
代谢产物合成途径上关键酶基因的过量表达, 从
而使得目标产物合成途径上的瓶颈被打破, 代谢
流更多的往目标产物合成方向流动, 有利于辣椒
素类物质的积累。同时关键酶基因的表达具有一
定的时间性。
Phe作为辣椒素合成的前体物质, 在辣椒素的
生物合成及代谢过程中起着重要的作用。低浓度
Phe处理的辣椒素类物质含量与对照相比没有明
显的变化。开花后40和50 d时, 40 mg·L-1 Phe处理
的辣椒素及二氢辣椒素的积累受到抑制 , 而60
mg·L-1 Phe处理的辣椒果实中辣椒素及二氢辣椒素
含量最高, 这与Phe对粉葛细胞生长的试验结果并
不一致(项雷文和郭丽梅2004)。这可能是因为Phe
不仅是辣椒素类物质而且也是其他多种化合物的
合成起始点。高浓度的Phe才能促进辣椒素含量
的增加, 一定浓度的处理反而抑制次生代谢产物
的合成。
本研究还探索了不同浓度的MeJA和Phe处理
对‘湘研5号’辣椒不同发育时期果实中维生素C以
及干物质含量的变化。500 mg·L-1 MeJA处理以及
不同浓度下的Phe处理均能显著提高辣椒果实中
的维生素C含量。这说明在果实成熟的初期, 低浓
图4 MeJA和Phe对干物质含量的影响
Fig.4 Effects of MeJA and Phe on dry matter content
植物生理学报658
度的MeJA处理能抑制辣椒素类物质的积累, 同时
维持了果实的高抗氧化活性。在本研究中我们发
现MeJA对辣椒果实中的干物质积累的作用表现出
双重效应, 即低浓度的MeJA处理能促进辣椒的生
长和果实的成熟, 而高浓度的MeJA处理不利于干
物质的积累。而不同浓度下的Phe处理均能提高
辣椒果实中的干物质含量。
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