全 文 ：园艺学报，2016，43 (7)：1257–1266.
Acta Horticulturae Sinica
doi：10.16420/j.issn.0513-353x.2015-0923；http：//www. ahs. ac. cn 1257
收稿日期：2016–02–24；修回日期：2016–07–07
基金项目：国家自然科学基金项目（31371866）；浙江省自然科学基金项目（LQ15C200004）；宁波市自然科学基金项目（2015A610262）；
浙江省“生物工程”重中之重学科学生创新项目（CX2015001）
* 通信作者 Author for correspondence（E-mail：yangzf@zwu.edu.cn；Tel：0574-88222229）
桃果实 PpSIZ1 基因对低温和外源褪黑素处理的
响应
邵佳蓉，宋春波，卞 坤，陈 伟，杨震峰*
（浙江万里学院生物与环境学院，浙江宁波 315100）
摘 要：为了探索 SUMO E3 连接酶（SIZ1）基因与桃（Prunus persica L. Batsch）果实采后低温贮藏
期间冷害发生的关系，对桃基因组中的 SIZ1 基因进行生物信息学分析，同时采用 qRT-PCR 分析该基因在
‘湖景蜜露’桃果实低温贮藏以及外源褪黑素减轻冷害进程中的表达特征。结果表明，PpSIZ1 开放阅读
框全长 2 637 bp，编码 878 个氨基酸组成的蛋白质多肽。进化树分析发现，PpSIZ1 与梅 PmSIZ1 的同源性
最高，含有与拟南芥 AtSIZ1 相似的 SAP、PHD、PINIT、SP-RING 和 SXS 保守结构域，属于 SUMO E3
连接酶家族。qRT-PCR 分析表明，低温（0 ℃）胁迫能诱导桃果实 PpSIZ1 表达水平的提高；100 和 200
μmol · L-1褪黑素处理能显著减轻桃果实低温贮藏期间冷害的发生，其中 100 μmol · L-1褪黑素处理抑制冷
害的效果最好，这种效果可能与 PpSIZ1 介导的 SUMO 化有关。
关键词：桃；果实；冷害；褪黑素；PpSIZ1；SUMO E3 连接酶
中图分类号：S 662.1 文献标志码：A 文章编号：0513-353X（2016）07-1257-10

Expression Responses of SUMO E3 Ligase（SIZ1）to Low Temperature
Stress and Exogenous Melatonin in Postharvest Peach Fruit
SHAO Jia-rong，SONG Chun-bo，BIAN Kun，CHEN Wei，and YANG Zhen-feng*
（College of Biological and Environmental Sciences，Zhejiang Wanli University，Ningbo，Zhejiang 315100，China）
Abstract：To explore the role of SUMO E3 ligase（SIZ1）gene in chilling injury incidence of
postharvest peach fruit，PpSIZ1 gene was identified and analyzed by bioinformatics. Furthermore，the
effects of low temperature storage and exogenous melatonin treatments on PpSIZ1 expression were
investigated in‘Hujing Milu’peach fruit during storage. Results showed that SIZ1 gene was identified in
the peach genome and named as PpSIZ1，and the ORF of PpSIZ1 was 2 637 bp which encoded a predicted
protein of 878 amino acids. Phylogenetic analysis indicated that PpSIZ1 shared high similarity homology
with PmSIZ1. Bioinformatics analysis showed that PpSIZ1 possessed predicted SAP，PHD，PINIT，
SP-RING，and SXS domains，which were highly conserved in AtSIZ1，indicated PpSIZ1 could be
classified with SUMO E3 Ligase. Chilling injury index of the fruit stored at 0 increased ℃ with the
prolongation of storage. Exogenous melatonin treatments（100 and 200 μmol · L-1）could significantly

Shao Jia-rong，Song Chun-bo，Bian Kun，Chen Wei，Yang Zhen-feng.
Expression responses of SUMO E3 Ligase（SIZ1）to low temperature stress and exogenous melatonin in postharvest peach fruit.
1258 Acta Horticulturae Sinica，2016，43 (7)：1257–1266.
inhibited chilling injury incidence of peach fruit stored at 0 ℃，and 100 μmol · L-1 melatonin treatment
exhibits the best inhibitory effect. Low temperature stress at 0 ℃ could induce the expression of PpSIZ1，
and the transcription level of PpSIZ1 was strongly up-regulated when treated with 100 μmol · L-1
melatonin. These results suggest that PpSIZ1 protein possibly functioned as SUMO E3 ligase that
facilitated the SUMO modification pathway，which could be associated with chilling tolerance in
cold-stored peach fruit.
Key words：peach；fruit；chilling injury；melatonin；PpSIZ1；SUMO E3 ligase

低温贮藏是果实保鲜的最有效方法，但冰点以上的低温易导致许多冷敏性果实生理代谢失调而
发生冷害（Lurie & Crisosto，2005）。因此，研究采后果实对低温胁迫的生理响应及提高果实采后抗
冷性技术，一直是国内外采后生理及保鲜技术研究的热点（Yang et al.，2011）。桃果实低温下贮藏
极易发生冷害，其症状表现为果实色泽暗淡，香气减少，果心褐变，果肉粉质化或糠化，果汁减少，
失去后熟作用和丧失风味等（Nilo et al.，2010；宋春波 等，2015）。
在真核细胞中，很多泛素以及类泛素的小分子多肽，如 RUB/1Nedd8、SUMOs（Small ubiquitin-like
modifiers，小泛素类修饰物）、HUB、ISG15 和 ATG 对蛋白质的翻译后修饰起着重要的作用（Melchior，
2000；Gill，2004；Johnson，2004；张耸 等，2014）。翻译后修饰是蛋白质发挥生物学功能的重要
调节机制，其中 SUMO 化修饰是植物处于非生物胁迫条件时一种重要的形式。SUMOs 作为一种小
分子多肽，能够维持靶蛋白质的稳定，调节靶蛋白质在细胞内的定位和分布，并能改变蛋白质之间
的相互作用（Johnson，2004）。植物 SIZ1 是一种 SUMO E3 连接酶，在 SUMO 化的过程中起着关键
作用。SUMO E3 连接酶的基本功能是促进 SUMO 与靶蛋白的结合，SIZ1 基因编码 SUMO E3 连接
酶，它在植物中表现出了重要的功能，通过影响不同转录因子和蛋白质与 SUMO 的结合，调节植物
的 SUMO 化，从而影响植物的生理生化功能（Gill，2003；Girdwood et al.，2004）。SIZ1 是植物在
响应低温、干旱等胁迫时促进 SUMO 化所必不可少的（Gill，2003；Girdwood et al.，2004；张耸 等，
2014）。因此，可以通过对 SIZ1 基因的克隆、表达及功能分析，来研究植物体内的 SUMO 化，明确
SUMO 化在植物响应非生物胁迫中的功能。
N–乙酰基–5–甲基羟色胺，又名褪黑素，目前已发现其广泛存在于植物的不同组织中（Arnao
& Hernández-Ruiz，2015）。已有研究证实，褪黑素是一种高效自由基清除剂，参与调节植物的生长
发育和抵抗干旱、高温和低温等逆境胁迫（Zhang & Zhang，2014；Zhang et al.，2015）。前人的研
究主要集中在褪黑素在植物生长和发育阶段中的作用，而外源褪黑素能否减轻果实采后低温贮藏冷
害尚无报道。
本研究中以‘湖景蜜露’水蜜桃果实为试验材料，采用生物信息学方法对甄选获得的 PpSIZ1
基因全长 cDNA 序列进行分析，并结合实时荧光定量 PCR 分析外源褪黑素处理对 PpSIZ1 在果实采
后低温贮藏期间表达的影响，为揭示外源褪黑素处理减轻桃果实冷害发生的机理提供依据。
1 材料与方法
1.1 试验材料及处理
‘湖景蜜露’水蜜桃（Prumus persica L. Batsch）采自浙江省奉化市水蜜桃研究所实验基地。于
2015 年 7 月（硬熟期）采收，并在 1 h 内运回实验室。选择大小均匀、成熟度一致、无腐烂、无机
邵佳蓉，宋春波，卞 坤，陈 伟，杨震峰.
桃果实 PpSIZ1 基因对低温和外源褪黑素处理的响应.
园艺学报，2016，43 (7)：1257–1266. 1259

械伤的果实在 0 ℃下预冷 24 h 后随机分为 6 组（每组 80 个果实，各组重复 3 次），其中两组分别在
0 ℃和 25 ℃贮藏 27 d 和 12 d，0 ℃贮藏条件下每 7 d 取样 1 次，25 ℃贮藏条件下每 3 d 取样 1 次；
另外 4 组进行外源褪黑素处理，将果实在 50、100 和 200 μmol · L-1 的褪黑素溶液中浸泡 30 min，以
相同条件下清水处理的果实为对照。待果实自然晾干后置于 0 ℃环境下贮藏 28 d，每 7 d 取样 1 次。
果肉用液氮速冻，置于–80 ℃超低温冰箱储存备用。
1.2 冷害指数测定
参照 Yang 等（2011）的方法，以桃果肉褐变程度表示受冷害的严重程度。随机取 5 个果实，
沿果实缝合线纵切，按褐变程度分为 4 级。0 级：无褐变；1 级：轻度褐变（褐变面积 < 25%）；2
级：中度褐变（褐变面积 25% ~ 50%）；3 级：重度褐变（褐变面积 > 50%）。
冷害指数 = ∑[（褐变级别 × 该级别果实个数）/（3 × 测定果实个数）]。
1.3 桃果实 RNA 提取及 cDNA 合成
随机取桃果肉组织，用植物 RNA 提取试剂盒（Omega）提取 RNA。为避免混杂微量 DNA，加
入无 RNase 活性的 DNaseⅠ（Omega）对 RNA 进行处理。利用 NanoDrop 2000 核酸蛋白分析仪
（Thermo）测定总 RNA 浓度，用 1.5%的琼脂糖凝胶电泳测定总 RNA 完整性。
利用 Phytozome 基因组数据库（http：//www.phytozome.net/search.php）中 Prunus persica v1.0
的 Keyword search 检索功能，获得 GDR 登录号为 ppa001221m 的 SIZ1 全长序列。根据基因编码序
列（CDS Sequence）用 Primer Premier 6 软件设计基因全长引物：上游引物 GAAGAAGCAGGATC
TTGTTG，下游引物 TCAGAGTCCGAGTCAATAGA。以桃果实果肉总 RNA 为模板，采用康为世纪
cDNA 合成试剂盒（CWBIO）合成反转录第 1 链 cDNA。PCR 反应程序为：70 ℃ 10 min，4 ℃ 2 min；
42 ℃ 50 min，85 ℃ 5 min。PCR 产物采用 1.5%的琼脂糖凝胶电泳法检测条带位置，送至上海立菲
生物技术公司测序。
1.4 生物信息学分析
利用 ExPASy 在线分析 PpSIZ1 蛋白质基本性质、疏水性，并推导氨基酸序列和三级结构模型以
及对氨基酸序列进行跨膜区预测（http：//web.expasy.org/）；采用 Predictprotein 在线分析蛋白二级
结构及亚细胞定位（https： //www.predictprotein.org）；蛋白功能域采用 CDD（http： //www.
ncbi.nlm.nih.gov/Structure/cdd/cdd.shtml）进行分析；采用 GeneDoc 软件进行氨基酸序列分析，并利
用 MEGA 4.1 软件绘制系统进化树。
1.5 实时荧光定量 PCR 分析
根据桃基因库里的基因序列，采用 Primer 6 软件设计 q-PCR 引物（表 1）。以反转录第一链 cDNA
为模板，利用 CFX96 Touch Real-Time PCR 仪（CFX96 Touch，Bio-Rad，USA）进行扩增分析。
q-PCR 体系：0.5 μL cDNA，0.5 μL 上游引物（10 μmol · L-1），0.5 μL 下游引物（10 μmol · L-1），
6.25 μL FastStart SYBR Green Master（Roche）和 4.75 μL 双蒸水。
PCR 反应条件：95 ℃ 7 min，95 ℃变性 10 s，退火 30 s，72 ℃延伸 15 s，重复 40 个循环。每
个样品进行 3 次生物学重复，每次反应均以 PpTEF2 作为内参基因（Tong et al.，2009），并设置阴
性对照。
qRT-PCR 的数据分析采用 2-ΔΔCT 方法，每个样品设置 4 次生物学重复。

Shao Jia-rong，Song Chun-bo，Bian Kun，Chen Wei，Yang Zhen-feng.
Expression responses of SUMO E3 Ligase（SIZ1）to low temperature stress and exogenous melatonin in postharvest peach fruit.
1260 Acta Horticulturae Sinica，2016，43 (7)：1257–1266.












图 1 PpSIZ1 蛋白三维结构预测模型
Fig. 1 Predicted 3D structure model of PpSIZ1 protein
表 1 q-PCR 扩增引物序列
Table 1 Primer sequences used for q-PCR and amplicon characteristics
基因
Gene name
GDR/NCBI 登录号
GDR/NCBI accession No.
引物序列（5′–3′）
Forward and Reverse Primer Sequence
退火温度/℃
Annealing temperature
扩增子长/bp
Amplicon size
PpTEF2 JQ732180 F：GGTGTGACGATGAAGAGTG
R：TGAAGGAGAGGGAAGGTGA
59 129
PpSIZ1 ppa001221m F：ACAAGACAAGTAGGCAGAG
R：TTCAGAGTCCGAGTCAATAG
54.2 101
2 结果与分析
2.1 PpSIZ1 基因编码蛋白基本性质
经比对，全长引物扩增得到的 PpSIZ1 蛋白序列与桃基因组检索获得序列一致性达 100%。PpSIZ1
的 cDNA 序列全长包含 1 个 ATG 起始密码子和 TAG 终止密码子，ORF 阅读框全长 2 637 bp，编码
1 个含有 878 个氨基酸残基的蛋白。PpSIZ1 蛋白分子式为 C4163H6593N1179O1347S51，分子量为 96.35 kD，
其中包含 126 个酸性氨基酸（Asp + Glu）和 94 个碱性氨基酸（Arg + Lys）。预测的等电点为 4.85，
不稳定指数为 38.24，脂溶指数为 73.80，总平均亲水性（GRAVY）为–0.472，由此推测 PpSIZ1 蛋白
是一种比较稳定的亲水性蛋白。跨膜预测分析发现，PpSIZ1 基因编码的蛋白C 末端位于膜外，696 ~ 718
位氨基酸由外向内形成一个可能的跨膜螺旋，
推测 PpSIZ1 基因编码的蛋白为跨膜蛋白。
通过 Predictprotein 在线分析 PpSIZ1 蛋白
二级结构表明，PpSIZ1 蛋白含有 83.03%的环
状结构、9.00%螺旋结构和 7.97%的折叠结构，
可推测 PpSIZ1 蛋白属于分泌蛋白，并且有可
能定位于细胞核中。通过 ExPASy 在线推测蛋
白的三维结构模型，结果表明，PpSIZ1 蛋白大
部分为环状结构，而螺旋结构和折叠结构比例
接近（图 1），预测得到的二、三级结构相似，
这说明 PpSIZ1 蛋白的预测结果是合理可信的。
2.2 PpSIZ1 蛋白多序列对比分析
采用 GeneDOC 软件对 PpSIZ1 氨基酸序列与其他 9 种真核生物 SIZ1 氨基酸序列进行多序列比
对分析，发现其一致性相对较高（图 2）。通过 CDD 结构域预测在线分析结果表明，PpSIZ1 蛋白的
氨基酸序列包含 SIZ 家族的 5 个高度保守的结构域 SAP、PHD、PINIT、SP-RING 和 SXS，其中 PHD
结构域是植物所特有的锌指结构域，可参与含溴区结构域的蛋白靶蛋白结合（Garcia-Dominguez et
al.，2008）。SAP 功能域可以形成螺旋—环—螺旋结构，能够促进核微小区染色质之间的相互作用
（Sharrocks，2006）。而 SP-RING 是一种 C2HC3 型锌指结构（Ishida et al.，2012），这赋予了它 SUMO
E3 连接酶的活性，并且它能与 PINIT 协同作用（Reindle et al.，2006），从而调节 SUMO E3 连接酶
的活性。SXS 是 SUMO 结合区域，用于启动 SUMO 与 SUMO E3 连接酶的结合（Minty et al.，2000）。
这表明，PpSIZ1 蛋白属于 SUMO E3 连接酶家族，可能在调控植物抵御逆境等方面具有与拟南芥
AtSIZ1 相似的功能。
邵佳蓉，宋春波，卞 坤，陈 伟，杨震峰.
桃果实 PpSIZ1 基因对低温和外源褪黑素处理的响应.
园艺学报，2016，43 (7)：1257–1266. 1261

图 2 桃果实 PpSIZ1 的氨基酸序列比对
Fig. 2 Alignment of the deduced amino acid sequence of PpSIZ1 with other plants
PpSIZ1：桃 Prunus persica XP_007208100；PmSIZ1：梅 Prunus mume XP_008225245；MdSIZ1：苹果 Malus × domestica XP_008385287；
PbSIZ1：白梨 Pyrus bretschneideri XP_009338273；FvSIZ1：草莓 Fragaria vesca subsp. vesca XP_004309876；CsSIZ1：甜橙 Citrus sinensis
XP_006488140；CmSIZ1：甜瓜 Cucumis melo XP_008463667；VvSIZ1：葡萄 Vitis vinifera XP_010651133；
PeSIZ1：胡杨 Populus euphratica XP_011008844；SlSIZ1：番茄 Solanum lycopersicum XP_010313400.
Shao Jia-rong，Song Chun-bo，Bian Kun，Chen Wei，Yang Zhen-feng.
Expression responses of SUMO E3 Ligase（SIZ1）to low temperature stress and exogenous melatonin in postharvest peach fruit.
1262 Acta Horticulturae Sinica，2016，43 (7)：1257–1266.
2.3 系统进化树分析
利用 MEGA 4.1 对 PpSIZ1 编码的氨基酸与其他 22 种双子叶植物分别构建邻接法 NJ（neighbor
joining）系统进化树（图 3）。
结果表明，桃果实 PpSIZ1 与梅（Prunus mume）PmSIZ1 亲缘关系最近，可能是直系亲缘蛋白；
与苹果（Malus × domestica）MdSIZ1 和白梨（Pyrus bretschneideri）PbSIZ1 聚类于同一个分支内，
亲缘关系较近；与番茄 SlSIZ1（Solanum lycopersicum）的亲缘关系较远；而与双子叶植物欧洲油菜
BnSIZ1（Brassica napus）的亲缘关系最远。


图 3 PpSIZ1 与其他植物 SIZ1 蛋白的系统进化关系
Fig. 3 Phylogenetic relationship among PpSIZ1 and SIZ1 proteins of other species


2.4 低温贮藏对桃果实冷害和 PpSIZ1 表达的影响
低温（0 ℃）贮藏期间，桃果实冷害指数随着贮藏时间的延长而显著升高（图 4）。
常温（25 ℃）贮藏的桃果实中 PpSIZ1 的相对表达量贮藏前 9 d 无显著变化（P > 0.05），随后
下降（图 5）。低温（0 ℃）贮藏显著诱导了贮藏前 12 d 果实中 PpSIZ1 表达水平的提高（P ≤ 0.01），
并在贮藏第 12 d 时达到峰值；随后，PpSIZ1 表达强度随着贮藏时间的延长而逐渐下降。这表明，
低温能诱导贮藏前期桃果实 PpSIZ1 的表达。
邵佳蓉，宋春波，卞 坤，陈 伟，杨震峰.
桃果实 PpSIZ1 基因对低温和外源褪黑素处理的响应.
园艺学报，2016，43 (7)：1257–1266. 1263

图 4 低温贮藏对桃果实冷害指数的影响
Fig. 4 Effect of storage temperature on chilling injury
index in peach fruit
图 5 低温贮藏对 PpSIZ1 表达量的影响
Fig. 5 Effect of storage temperature on expression of
PpSIZ1 in peach fruit
图 6 外源褪黑素 50、100 和 200 μmol · L-1 处理对
桃果实冷害指数的影响
Fig. 6 Effect of 50，100 and 200 μmol · L-1 melatonin
treatment on chilling injury index in peach fruit
图 7 外源褪黑素 50、100 和 200 μmol · L-1 处理对
PpSIZ1 表达量的影响
Fig. 7 Effect of 50，100 and 200 μmol · L-1 melatonin
treatment on expression of PpSIZ1 in peach fruit

2.5 外源褪黑素处理对桃果实冷害和 PpSIZ1 表达的影响
不同浓度外源褪黑素处理对桃果实低温贮藏期间冷害发生的影响如图 6 所示。对照和 50
μmol · L-1 褪黑素处理果实冷害指数随着贮藏时间的延长而逐渐升高，整个贮藏期间二者无显著差
异。100 μmol · L-1 褪黑素处理果实在贮藏 14 d 时开始发生冷害，但显著低于 200 μmol · L-1 处理（P ≤
0.05）。这表明，100 和 200 μmol · L-1 褪黑素处理能显著减轻桃果实低温贮藏期间冷害的发生，其中
100 μmol · L-1 褪黑素处理效果最好。
对照果实和褪黑素处理果实中 PpSIZ1 的表达在贮藏前期逐渐升高，贮藏 14 d 达到峰值后开始
下降（图 7）。贮藏 0 ~ 14 d，100 μmol · L-1 褪黑素处理果实 PpSIZ1 的表达水平显著高于其他处理
（P ≤ 0.01）；贮藏后期，各褪黑素处理之间无显著差异，但显著高于对照（P ≤ 0.05）。这表明，
外源褪黑素处理能诱导桃果实低温贮藏期间 PpSIZ1 的表达，且在贮藏期间维持较高水平，其中 100
μmol · L-1 的诱导能力较强。


Shao Jia-rong，Song Chun-bo，Bian Kun，Chen Wei，Yang Zhen-feng.
Expression responses of SUMO E3 Ligase（SIZ1）to low temperature stress and exogenous melatonin in postharvest peach fruit.
1264 Acta Horticulturae Sinica，2016，43 (7)：1257–1266.
3 讨论
本试验中从桃基因组中筛选到的 PpSIZ1 与拟南芥 AtSIZ1 的 5端核酸序列和氨基酸序列同源性
较高。对 PpSIZ1 核酸、氨基酸序列以及理化性质进行初步的预测分析，推测其可能是 SIZ/PIAS-type
SUMO E3 连接酶。多重序列比对发现，它们均包含典型的 SAP、PHD、PINIT、SP-RING 和 SXS
保守结构域。SUMO 化过程需要 SUMO E1、SUMO E2 和 SUMO E3 这 3 种酶的作用（Colby et al.，
2006）。SUMOs 前体被翻译出来之后，首先在类泛素蛋白加工酶的作用下成熟，由 SUMO E1 激活
酶激活 SUMO 的 C–端，将 SUMO 活化；活化后的 SUMO 通过转酯反应转移到 SUMO E2 结合酶
上，形成 SUMO-E2 中间体，此时 SUMO 可以直接与底物蛋白结合；大多数的 SUMO 化过程都需
要在 SUMO E3 连接酶的作用下将 SUMO 从 E2 结合酶上转移到底物蛋白质上与底物结合。目前，
在动物、酵母和真菌中发现多种不同的 SUMO E3 连接酶，其中研究较多的是含有 SP-RING 结构域
的 SIZ/PIAS（SAP 和 MIZ/protein inhibitor of activated STAT）家族蛋白（Verger et al.，2003）。SIZ/PIAS
家族蛋白比较保守，含有 SAP、PINIT、SP-RING、SUMO binding 和 NLS 典型结构域（Bienz，2006）。
AtSIZ1（SIZ/PIAS-type SAP 和 Miz1）作为拟南芥里最早被鉴定的 SUMO E3 连接酶，是从 NaCl 敏
感突变体 sos3（salt over sensitive 3）表型抑制剂中分离而来，含有 SAP、PINIT、SP-RING、SXS
和 PHD 结构域（Miura et al.，2005）。与此同时，同源进化分析也揭示了 PpSIZ1 可能类似于 AtSIZ1
的功能，进而为探索 PpSIZ1 功能及其作用的分子机制提供新的线索和思路。
本研究中发现，桃果实采后 0 ℃贮藏期间，果实冷害指数随着贮藏时间的延长而显著升高；100
和 200 μmol · L-1 褪黑素处理能显著减轻桃果实低温贮藏期间冷害的发生，其中 100 μmol · L-1 褪黑素
处理抑制桃果实低温贮藏冷害发生的效果最好。上述结果表明，外源褪黑素不但能增强植物发育和
生长期间抵御低温胁迫的能力，还能抑制冷敏型果实采后低温贮藏过程中冷害的发生，但其作用机
制尚不清楚。低温胁迫会引发植物体内一系列的生化和生理变化，改变细胞壁组成，损伤植物细胞
膜结构（Kratsch & Wise，2000）。研究表明，外源褪黑素处理能提高低温胁迫下黄瓜种子的发芽率
（Zhang et al.，2013），促进 5 ℃下绿豆幼苗根的发育和生长（Szafranska et al.，2013）；还能通过
抑制膜脂过氧化进而缓解低温对番茄幼苗（包宇 等，2013）和菘蓝种子幼苗（潘红艳 等，2013）
细胞的损伤作用。这表明，外源褪黑素可通过维持细胞膜的稳定性来提高植物抵抗低温胁迫的能力。
许多逆境胁迫因子如干旱、低氧、极端 pH、高盐和低温等都能诱导植物内源褪黑素的合成，且内源
褪黑素水平的提高与胁迫程度呈正相关关系（Zhang et al.，2015）。植物中的内源褪黑素能高效地清
除活性氧自由基（Zhang & Zhang，2014），减轻由自由基引发的细胞膜脂过氧化、DNA 损伤、蛋白
质变性和酶活性丧失等（Bose et al.，2014），维持细胞中 ROS 代谢平衡。因此，本试验中发现的 100
μmol · L-1 褪黑素处理能有效减轻桃果实低温贮藏冷害可能与抑制果实中 ROS 的积累有关，但仍需
进一步试验证实。
本研究中发现，外源褪黑素处理能诱导桃果实低温贮藏期间 PpSIZ1 的表达，维持整个贮藏期
间果实中较高的 PpSIZ1 表达水平，其中 100 μmol · L-1 褪黑素处理在贮藏前期的诱导能力最强。这
表明，合适浓度的外源褪黑素处理减轻桃果实冷害发生可能与诱导提高低温胁迫下 PpSIZ1 的水平有
关。在桃果实基因组中筛选到了 3 个编码 PpVTC1 的家族基因，且每个基因序列均存在 SUMO 化位
点（数据未报道），预示着 PpVTC1 也有可能会被 SUMO 修饰。植物体内含有一些低分子量的抗氧
化物质，如抗坏血酸（Ascorbic acid，AsA）、谷胱甘肽、类黄酮等，它们通过非酶促方式来调节植
物的抗氧化能力。其中，AsA 是植物体内最主要的抗氧化物质。VTC1（GDP–甘露糖焦磷酸化酶）
邵佳蓉，宋春波，卞 坤，陈 伟，杨震峰.
桃果实 PpSIZ1 基因对低温和外源褪黑素处理的响应.
园艺学报，2016，43 (7)：1257–1266. 1265

是 AsA 合成过程中的关键酶，拟南芥 vtc1-1 突变体中 AsA 含量明显下降，并且 VTC1 在黑暗情况
下会被泛素修饰（Park et al.，2011）。泛素和 SUMOs 修饰过程类似，这表明 VTC1 极有可能也会被
SIZ1 介导的 SUMO 化修饰。PpSIZ1 可能介导 PpVTC1 的 SUMO 化，延缓桃果实低温贮藏期间体内
AsA 的损失，进而维持果实采后低温胁迫下细胞中 ROS 的代谢平衡。

References
Arnao M B，Hernández-Ruiz J. 2015. Function of melatonin in plants：a review. Journal of Pineal Research，59 (2)：133–150.
Bao Yu，Luo Qing-xi，Huang Juan，Chi Hao. 2013. Effect of exogenous melatonin on physiological indexes of tomato seedling under low
temperature stress. Journal of Southwest China Normal University：Natural Science Edition，38 (10)：57–61. (in Chinese)
包 宇，罗庆熙，黄 娟，池 浩. 2013. 外源褪黑素对低温胁迫下番茄幼苗生理指标的影响. 西南师范大学学报：自然科学版，38 (10)：
57–61.
Bienz M. 2006. The PHD finger，a nuclear protein-interaction domain. Trends in Biochemical Sciences，31 (1)：35–40.
Bose J，Rodrigo-Moreno A，Shabala S. 2014. ROS homeostasis in halophytes in the context of salinity stress tolerance. Journal of Experimental
Botany，65 (5)：1241–1257.
Colby T，Matthäi A，Boeckelmann A，Stuible H P. 2006. SUMO-conjugating and SUMO deconjugating enzymes from Arabidopsis. Plant
Physiology，142 (1)：318–332.
Garcia-Dominguez M，March-Diaz R，Reyes J C. 2008. The PHD domain of plant PIAS proteins mediates sumoylation of bromodomain GTE
proteins. Journal of Biological Chemistry，283 (31)：21469–21477.
Gill G. 2003. Post-translational modification by the small ubiquitin-related modifier SUMO has big effects on transcription factor activity. Current
Opinion in Genetics & Development，13 (2)：108–113.
Gill G. 2004. SUMO and ubiquitin in the nucleus：different functions，similar mechanisms? Genes & Development，18 (17)：2046–2059.
Girdwood D W H，Tatham M H，Hay R T. 2004. SUMO and transcriptional regulation. Seminars in Cell & Developmental Biology，15 (2)：
201–210.
Ishida T，Yoshimura M，Miura K，Sugimoto K. 2012. MMS21/HPY2 and SIZ1，two Arabidopsis SUMO E3 ligases，have distinct functions in
development. PloS ONE，7(10)：e46897.
Johnson E S. 2004. Protein modification by SUMO. Annual Review of Biochemistry，73 (1)：355–382.
Kratsch H，Wise R. 2000. The ultrastructure of chilling stress. Plant Cell and Environment，23 (4)：337–350.
Lurie S，Crisosto C H. 2005. Chilling injury in peach and nectarine. Postharvest Biology and Technology，37 (3)：195–208.
Melchior F. 2000. SUMO-nonclassical ubiquitin. Annual Review of Cell and Developmental Biology，16 (1)：591–626.
Minty A，Dumont X，Kaghad M，Caput D. 2000. Covalent modification of p73alpha by SUMO-1. Two-hybrid screening with p73 identifies novel
SUMO-1-interacting proteins and a SUMO-1 interaction motif. The Journal of Biological Chemistry，275 (46)：36316–36323.
Miura K，Rus A，Sharkhuu A，Yokoi S，Karthikeyan A S，Raghothama K G，Baek D，Koo Y D，Jin J B，Bressan R A，Yun D J，Hasegawa
P M. 2005. The Arabidopsis SUMO E3 ligase SIZ1 controls phosphate deficiency responses. Proceedings of the National Academy of Sciences
of the United States of America，102 (21)：7760–7765.
Nilo R，Saffie C，Lilley K，Baeza-Yates R，Cambiazo V，Campos-Vargas R，González M，Meisel L A，Retamales J，Silva H，Orellana A. 2010.
Proteomic analysis of peach fruit mesocarp softening and chilling injury using difference gel electrophoresis（DIGE）. BMC Genomics，11 (1)：
43–62.
Pan Hong-yan，Zhang Xiao-qing，Li Jie，Zhao Jia，Bu Huai-yu. 2013. Effects of exogenous melatonin on antioxidant activities in Isatis indigotica
fort. seedlings after lower temperature stress. Journal of Northwest University：Natural Science Edition，43 (2)：238–242. (in Chinese)
潘红艳，张晓庆，李 婕，赵 佳，步怀宇. 2013. 褪黑素对低温胁迫后菘蓝种子苗抗氧化性影响. 西北大学学报：自然科学版，43 (2)：
238–242.
Park H C，Choi W，Park H J，Cheong M S，Koo Y D，Shin G，Chung W S，Kim W Y，Kim M G，Bressan R A，Bohnert H J，Lee S Y，
Shao Jia-rong，Song Chun-bo，Bian Kun，Chen Wei，Yang Zhen-feng.
Expression responses of SUMO E3 Ligase（SIZ1）to low temperature stress and exogenous melatonin in postharvest peach fruit.
1266 Acta Horticulturae Sinica，2016，43 (7)：1257–1266.
Yun D J. 2011. Identification and molecular properties of SUMO-binding proteins in Arabidopsis. Molecules and Cells，32 (2)：143–151.
Reindle A，Belichenko I，Bylebyl G R，Chen X L，Gandhi N，Johnson E S. 2006. Multiple domains in Siz SUMO ligases contribute to substrate
selectivity. Journal of Cell Science，119 (22)：4749–4757.
Sharrocks A D. 2006. PIAS proteins and transcriptional regulation–more than just SUMO E3 ligases? Genes & Development，20 (7)：754–758.
Song Chun-bo，Chao Qing-qing，Liang Min-hua，Shao Jia-rong，Chen Wei，Yang Zhen-feng. 2015. Molecular cloning of PpOAT and PpP5CS and
their expression profile in responses to exogenous GABA in postharvest peach fruit. Acta Horticulturae Sinica，42 (11)：2133–2143. (in Chinese)
宋春波，晁青青，梁敏华，邵佳蓉，陈 伟，杨震峰. 2015. 桃果实 PpOAT 和 PpP5CS 的克隆及其对外源 GABA 处理的响应表达. 园
艺学报，42 (11)：2133–2143.
Szafranska K，Glinska S，Janas K M. 2013. Ameliorative effect of melatonin on meristematic cells of chilled and re-warmed Vigna radiate roots.
Biologia Plantarum，57 (1)：91–96.
Tong Z G，Gao Z H，Wang F，Zhou J，Zhang Z. 2009. Selection of reliable reference genes for gene expression studies in peach using real-time PCR.
BMC Molecular Biology，10 (1)：71.
Verger A，Perdomo J，Crossley M. 2003. Modification with SUMO. A role in transcriptional regulation. EMBO Reports，4 (2)：137–142.
Yang A P，Cao S F，Yang Z F，Cai Y T，Zheng Y H. 2011. γ-aminobutyric acid treatment reduces chilling injury and activates the defence response
of peach fruit. Food Chemistry，129 (4)：1619–1622.
Zhang H M，Zhang Y. 2014. Melatonin：a well-documented antioxidant with conditional pro-oxidant actions. Journal of Pineal Research，57 (2)：
131–146.
Zhang N，Sun Q Q，Zhang H J，Cao Y Y，Weeda S，Ren S X，Guo Y D. 2015. Roles of melatonin in abiotic stress resistance in plants. Journal of
Experimental Botany，66 (3)：647–656.
Zhang N，Zhao B，Zhang H J，Weeda S，Yang C，Yang Z C，Ren S X，Guo Y D. 2013. Melatonin promotes water-stress tolerance，lateral root
formation，and seed germination in cucumber（Cucumis sativus L.）. Journal of Pineal Research，54 (1)：15–23.
Zhang Song，Li Xiao-dong，Meng Qing-wei. 2014. Research advancement of SIZ1 SUMO E3 ligase in Plants. Plant Physiology Journal，50 (4)：
365–372. (in Chinese)
张 耸，李晓东，孟庆伟. 2014. 植物 SIZ1 SUMO E3 连接酶的研究进展. 植物生理学报，50 (4)：365–372.
.

《Horticultural Plant Journal》
（《园艺学报》英文版）征稿

《园艺学报》英文版《Horticultural Plant Journal》由中国科学技术协会主管，中国园艺学会、中国农业科学院
蔬菜花卉研究所和中国农业科学技术出版社共同主办，于 2015 年 7 月创刊，国内统一连续出版物编号 CN10-1305/S，
国际标准连续出版物编号 ISSN 2095-9885，Online ISSN 2468-0141，双月刊，大 16 开，与国际出版商 Elsvier 合作，
在 ScienceDirect 网络出版平台实现全文开放存取（主页网址 http://www.journals.elsevier.com/horticultural-plant-journal/）。
办刊宗旨：准确、全面、及时地报道园艺学科领域重大研究成果和科研进展，反映学科研究水平和发展动向，
为学术交流服务，为促进学科发展作贡献。
刊载范围：有关园艺作物遗传学、基因组学、育种学、栽培学、园艺作物的起源及驯化、生物技术、生物化学、
生理学和细胞与分子生物学等原创性学术论文、研究报告、简报及专题综述等。
欢迎投稿：投稿网址 https://www.evise.com/evise/faces/pages/navigation/NavController.jspx?JRNL_ACR=HPJ，也
可以发送至编辑部电子邮箱 hortjournal@caas.cn。同时请将纸质稿件（连同作者授权协议）挂号信寄至：北京中关村
南大街 12 号，中国农业科学院蔬菜花卉研究所《园艺学报》编辑部（邮编 100081）。联系电话：010-82109523；
010-62192388。
征 稿