全 文 ：植物生理学通讯 第 44卷 第 5期，2008年 10月 887
硬肉桃果实成熟前后几种与果实软化相关的生理指标的变化
刘炳辉, 董晓颖, 李志军, 李培环 *
青岛农业大学园艺学院, 山东青岛 266109
提要: 比较桃品种 ‘川中岛白桃 ’ (一般常规桃)和 ‘双久红 ’ (硬肉桃)成熟前后 20 d内果肉硬度、乙烯释放量和活性氧代谢
有关指标的变化结果表明: 两品种桃成熟前后 20 d内O2－· 产生速率、H2O2含量、丙二醛(MDA)含量和脂氧合酶(LOX)活
性均持续上升, ‘双久红 ’果实明显低于 ‘川中岛白桃 ’; 在成熟前20 d内两者的超氧化物歧化酶(SOD)和过氧化物酶(POD)
活性均呈下降趋势, 果实成熟后20 d内SOD活性先上升后下降, 而POD活性则持续上升; 过氧化氢酶(CAT) 活性在成熟前
20~10 d内上升, 以后呈下降趋势。果实成熟后 ‘双久红 ’的SOD、POD和CAT活性均明显的高于 ‘川中岛白桃 ’。
关键词: 硬肉桃; 果实硬度; 乙烯; 活性氧代谢
Changes in Several Physiological Indexes Related to Fruit Softening of Crisp
Peach Fruits before and after Ripening
LIU Bing-Hui, DONG Xiao-Ying, LI Zhi-Jun, LI Pei-Huan*
College of Horticulture, Qingdao Agricultural University, Qingdao, Shandong 266109, China
Abstract: The fruits of peach (Prunus persica) ‘Kawanakajima Hakuto’ and ‘Shuangjiuhong’ were used to
study changes of fruit firmness, ethylene production and active oxygen metabolism during 20 days before and
after ripening. The results showed that, the O2·¯ production rate, H2O2 content, MDA content and LOX activity
continuously increased and these indexes of ‘Shuangjiuhong’ were obviously lower than those of ‘Kawanakajima
Hakuto’. The activities of SOD and POD decreased during 20 days before ripening. The activity of SOD firsty
increased then went down and the activity of POD continuously increased during 20 days after ripening. The
activity of CAT increased from 20th to 10th before ripening, and afterward it decreased. The activities of
SOD, POD and CAT of ‘Shuangjiuhong’ were higher those of ‘Kawanakajima Hakuto’ during 20 days after
ripening.
Key words: crisp peach (Prunus persica); fruit firmness; ethylene; active oxygen metabolism
收稿 2008-06-03 修定 2008-09-09
资助 青岛农业大学科技攻关课题(66 10 31 5)。
* 通讯作者 ( E-ma i l : dx yl p h@ 1 6 3 .c o m; T e l : 0 5 3 2 -
8 6 0 8 0 1 9 3 )。
大多数品种桃的果实成熟后, 变软快, 硬肉性
差, 货架期较短直接影响桃树栽培效益的提高。因
此选育成熟后果实硬度大、软化慢和硬肉的新品
种是桃树育种中的重要目标之一。已有的研究表
明, 果实成熟软化与活性氧代谢密切相关, 膜质过
氧化作用是引起果实软化的因素之一。以往对这
方面的研究多是在果实采后贮藏期间进行的, 而对
常温条件下硬肉桃果实成熟前后变软的研究甚少。
本文中的 ‘双久红 ’是一个综合性状优良的硬肉桃
新品种, 具有成熟后长期(30 d)挂树、果实硬度
大、变软慢和耐贮运的特点(董晓颖等 2006)。本
文以其果实为试材, 以常规品种‘川中岛白桃’为对
照, 分别对两品种果实成熟前后 20 d内的果肉硬
度、乙烯释放量、丙二醛含量与活性氧代谢有关
的生理指标进行了测定, 探讨硬肉桃品种果实成熟
后软化慢的原因, 为硬肉桃新品种的选育提供参
考。
材料与方法
试验于 2007年 7月~2008年 4月在本校进行。
两品种桃[Prunus persica (L.)]果实均采自山东省临
朐县龙岗镇双埠村桃试验园。试验园为丘陵地, 沙
壤土, pH 6.8。‘川中岛白桃 ’为对照, ‘双久红 ’
为试材, 两品种的砧木均为青州蜜桃(Prunus persica
Stoke.)。树龄 7年, 株行距 4 m×3 m。随机区组
设计, 两者均选 10株生长势基本一致的树取样。
从成熟(成熟期以两品种各自果实的发育天数计算:
‘川中岛白桃 ’ 120 d, ‘双久红 ’ 130 d)前 20 d开始,
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每隔 5 d取样一次, 直到成熟后 20 d结束。每次
均随机取座果部位相同、成熟期一致的果实, 洗
净、切分, 以液氮处理后, 置于-70 ℃超低温冰箱
中保存备用。
测定果实硬度时, 每次每品种现场选取果实5
个, 撕去果实胴部的皮, 用HHP-2001型果实硬度
计测定, 重复 3次, 果实硬度为 15个硬度值的平
均值。乙烯释放量的测定参考 Kato (2002)等
文中的方法, 用岛津 GC-2010 气相色谱仪测定。
脂氧合酶( l ipoxygenase, LOX)活性和丙二醛
(malondialdehyde, MDA)含量分别参照Axelrod和
Cheesebrouqh (1981)以及赵世杰和许长成(1994)文
中的方法测定。O2－· 产生速率和H2O2含量分别参
照王爱国和罗广华(1992)以及林植芳(1988)文中的
方法测定。超氧化物歧化酶(superoxide dismutase,
SOD)和过氧化物酶(peroxidase, POD)活性测定参照
李合生(2000)书中的方法, 准确称取 0.5 g左右新
鲜样品, 加入 5 mmol·L-1 (pH 7.8)的磷酸缓冲液, 于
冰浴中研磨匀浆, 4 ℃下以 10 000×g 离心 20 min,
上清液为粗酶液; POD活性测定: 反映体系包括
2.9 mL 0.05 mol·L-1磷酸缓冲液、1.0 mL 2% H2O2、
1.0 mL 0.05 mol·L-1愈创木酚和 0.1 mL酶液, 用加
热煮沸 5 min的酶夜为对照, 反应体系加入酶夜后,
立即于 37 ℃水浴中保温 15 min, 然后迅速转入冰
浴中, 并加入 2.0 mL 2%三氯乙酸终止反应, 然后
5 000×g离心 10 min, 适当稀释后在 470 nm波长下
测定吸光度, 以U·g-1 (FW)·min-1表示 POD酶活性;
S O D 用氮蓝四唑光还原法测定。过氧化氢酶
(catalase, CAT)活性参照高俊凤(2006)书中的方法测定。
结果与讨论
1 果实成熟前后的果肉硬度和乙烯释放量的变化
果实硬度是反映果实软化的重要外在指标, 呼
吸跃变型果实成熟期间最显著的变化特征就是果实
硬度的变化, 乙烯在果实软化过程中起非常重要的
调节作用。从图 1可见, (1)两品种果实硬度在成
熟前 20 d下降较快, 但差异不显著(P>0.05)。‘双
久红 ’果实成熟后下降较慢, 成熟后 20 d的硬度仍
达 4.90 kg·cm-2; 而 ‘川中岛白桃 ’则下降迅速, 成
熟后 20 d的硬度仅有 0.9 kg·cm-2。成熟后 20 d内
‘双久红’果实的硬度始终高于‘川中岛白桃’的, 同
期两者硬度差异极显著(P<0.01)。(2)两品种桃果实
成熟前乙烯释放量一直处于较低水平, 成熟时两者
的乙烯释放量分别为 1.43 µL·kg-1·h-1和 0.25 µL·kg-1 ·
h-1, ‘双久红 ’成熟后第 10天出现乙烯小高峰, 而
‘川中岛白桃 ’则在成熟后第5天出现乙烯高峰, 峰
值是 ‘双久红 ’的 5.09倍。一般认为果实硬度变
化与乙烯释放量有关系, 这可能是 ‘双久红 ’果实
图 1 两品种桃果实的硬度和乙烯释放量的变化
Fig.1 Changes in fruit hardness and ethylene production of two peach cultivars
负数表示果实成熟前, 正数表示果实成熟后, 下图同此。
成熟后变软慢的原因之一。
2 果实成熟前后的MDA含量和LOX活性变化
从图 2 可见, (1 )两品种桃果实成熟前后的
MDA含量均呈上升趋势, 但 ‘川中岛白桃 ’果实的
始终高于 ‘双久红 ’的。‘川中岛白桃 ’果实的MDA
含量升幅是 ‘双久红 ’的 1.8倍。(2)成熟前 ‘川中岛
白桃’果实的LOX活性显著高于‘双久红’的(P< 0.05),
成熟后极显著高于同期 ‘ 双久红 ’ 的(P<0 . 0 1 )。
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LOX和MDA在果实成熟过程中都与膜质过氧化作
用有关, 膜质过氧化的启动需要 LOX, MDA则是
膜质过氧化的产物(Fobel等 1987)。MDA能强烈
地与细胞内各种成分发生反应, 严重损伤酶和膜, 膜
电阻及膜的流动性降低, 最终导致膜的结构及生理
完整性的破坏 , 加速果实成熟软化(杨淑慎等
2001)。相关分析表明, ‘川中岛白桃 ’的果肉硬度
与MDA含量和LOX活性均呈极显著负相关(相关
系数分别为 r=-0.95和 r=-0.95)。‘双久红 ’的果
肉硬度与MDA含量呈极显著负相关, 与LOX活性
呈显著负相关(相关系数分别为 r=-0.87和 r=-0.71)。
因此认为较低的MDA含量和LOX活性可能是导致
‘双久红 ’ 果实成熟后变软慢的因素。
3 果实成熟前后O2－· 产生速率和H2O2含量的变化
从图 3可见, ‘双久红 ’和 ‘川中岛白桃 ’果实
的O2－· 产生速率和H2O2含量的变化趋势基本上一
致, 在果实成熟后两者均有一高峰值出现, 但高峰
出现的时期不同, ‘川中岛白桃 ’果实的高峰比 ‘双
久红 ’的早 5 d出现。‘川中岛白桃 ’的O2－· 产生速
率和H2O2含量在出现高峰下降后又会升高但其值
低于高峰值, ‘双久红 ’的O2－· 产生速率和H2O2含量
则在出现高峰后保持下降趋势。在整个成熟过程
中, ‘双久红 ’果实的O2－· 产生速率和H2O2含量始终
低于 ‘川中岛白桃 ’的。已有研究表明: O2－· 可作为
ACO的激活剂, 而H2O2做为一种中间产物参与蛋氨
酸生成乙烯的过程, 由此可引起乙烯释放量的增加
(柯德森等 1995)。本文中成熟后 20 d内 ‘川中岛
白桃 ’的乙烯释放量与O2－· 产生速率和H2O2含量均
呈极显著相关(相关系数分别为 r=0.89和 r=0.91);
‘双久红’的乙烯释放量与O2－· 产生速率和H2O2含量
分别呈极显著和显著相关(相关系数分别为 r=0.98
和 r=0.79)。
图 2 两品种桃果实中MDA含量和 LOX活性的变化
Fig.2 Changes in MDA content and LOX activity of two peach cultivars
图 3 两品种桃果实中O2－· 产生速率和H2O2含量的变化
Fig.3 Changes in O2－· roduction rate and H2O2 content of two peach cultivars
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4 果实成熟前后 SOD、CAT和 POD活性的变化
从图 4可见, 成熟前两品种桃果实的 SOD活
性差异不显著(P>0.05), ‘川中岛白桃 ’的 SOD活
性略高于 ‘双久红 ’的。成熟后两品种的 SOD活
性均呈先上升后下降的趋势, 但 ‘双久红 ’的SOD
活性极显著高于同期 ‘川中岛白桃 ’的(P<0.01)。
SOD是生物体内专一清除O2－· 的酶, 能减轻O2－· 对
生物体的毒害(宋纯鹏等 1998)。两品种桃SOD活
图 4 两品种桃果实的 SOD、CAT和 POD活性变化
Fig.4 Changes in SOD, CAT and POD activities of two peach cultivars
性在成熟后至第 10天快速上升可能是因为O2－· 的
急剧上升诱导了 SOD活性的增强。POD与 CAT
协同作用清除植物体内的 H2O2, 两品种桃果实的
CAT活性在成熟前后20 d内先上升后下降且变化
趋势一致, 两者之间差异不明显。两品种桃在成
熟后 POD活性急剧上升, 成熟前后 20 d期间 ‘双
久红 ’的POD活性极显著高于同期的 ‘川中岛白桃 ’
(P<0.01)。
参考文献
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