全 文 ：园 　艺 　学 　报 　2009, 36 (7) : 1060 - 1064
Acta Horticulturae Sinica
收稿日期 : 2008 - 11 - 04; 修回日期 : 2009 - 05 - 31
基金项目 : 国家自然科学基金项目 (30771513)3 通讯作者 Author for correspondence ( E2mail: linchun@zju1edu1cn)
黄瓜果实不同部位的耐冷性差异
赵宇瑛 , 杨 静 , 陈金凤 , 茅林春 3
(浙江大学生物系统工程与食品科学学院 , 杭州 310029)
摘 　要 : 为了研究黄瓜果实采后的耐冷性 , 将 ‘津优 1号 ’黄瓜 (Cucum is sa tivus L. ) 果实在 2 ℃下
贮藏 9 d后 , 转移到 20 ℃下放置 2 d, 分别测定头部 (花萼端 )、中部、尾部 (果梗端 ) 3个部位的冷害指
数、电导率、磷脂酶 D ( PLD) 和脂氧合酶 (LOX) 活性、膜结合 Ca2 +含量。黄瓜果实的冷害最初在头部
出现 , 再逐渐蔓延到中部和尾部。冷藏以后的黄瓜果实冷害指数、电导率、PLD活性、LOX活性均呈现为
头部最高 , 中部次之 , 尾部最低。与膜结合的 Ca2 +含量则从黄瓜头部到尾部逐渐递增。结果表明 , 黄瓜果
实从尾部到头部的耐低温能力逐渐降低 , 果实冷害程度与 PLD和 LOX活性提高和膜结合钙离子浓度下降
显著相关。
关键词 : 黄瓜 ; 冷害 ; PLD; LOX; 钙
中图分类号 : S 64212　　文献标识码 : A　　文章编号 : 05132353X (2009) 0721060205
Changes of Ch illing Tolerance in D ifferen t Section s of Cucum ber Fru it
ZHAO Yu2ying, YANG J ing, CHEN J in2feng, and MAO L in2chun3
(College of B iosystem Engineering and Food Science, Zhejiang U niversity, Hangzhou 310029, China)
Abstract: To determ ine the chilling tolerance of cucumber fruit after harvest, cucumber (Cucum is sa tivus
L. ‘J inyou 1’) fruit were stored at 2 ℃ for 9 days before ripening at 20 ℃ for 2 days. Chilling injury index,
electrolyte leakage, activities of phospholipase D ( PLD ) and lipoxygenase (LOX ) , membrane2associated
Ca2 + content in the calyx, m iddle and stalk sections of cucumber fruitwere determ ined, respectively. Chilling
injury occurred initially in the calyx area, and developed toward the m iddle and stalk end. After storage,
chilling injury index, electrolyte leakage, activities of PLD and LOX in calyx section were highest, and lowest
in stalk section of the fruit. Content of membrane2associated Ca2 + increased from calyx to stalk. Date indicated
that increasing tolerance to chilling temperature from calyx to stalk of cucumber fruit was significantly related
with the stimulation of PLD and LOX activities and decrease of membrane2associated Ca2 + content.
Key words: cucumber; chilling injury; PLD; LOX; calcium
低温伤害是冷敏型水果和蔬菜冷藏保鲜的重要限制因素 ( Saltveit, 2000 )。黄瓜 (Cucum is sa tivus
L. ) 属冷敏型蔬菜 , 贮藏在 7～10 ℃以下 , 果面容易出现凹陷斑或水浸状斑点 , 严重时受病菌侵染
而腐烂 , 这种冷害症状一般是从低温冷库转移到较温暖的货架后才容易出现 (Hakim et al. , 1999)。
胁迫低温下 , PLD激活 ( Pinhero et al. , 1998) , LOX活性也明显升高 (侯建设 等 , 2006; Zhu et al. ,
2006)。Ca2 +与细胞膜的结合 , 尤其是与膜上磷脂的结合对维持膜的完整及调控膜的结构和功能都具
有很重要的作用 ( Sm ith, 1978)。低温容易引起 Ca2 +和 H十梯度的变化 , 同时也会对磷脂分解酶类产
生影响 , 造成脂质有害代谢产物的积累 ( Todd et al. , 1992)。
黄瓜果实采后容易失水而软化 , 果肉较多且含水量较少的尾部 (果梗端 ) 软化最为明显 , 其次
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是果实中部和头部 (花萼端 )。4 ℃贮藏的黄瓜头部的皮下细胞容易崩溃坏死 , 果肉和果瓤组织迅速
变褐 , 然后逐渐蔓延到果实中部和尾部 (姜松 等 , 2007 )。
本试验中测定黄瓜果实 PLD和 LOX酶活性以及膜结合 Ca2 +含量对胁迫低温的响应变化 , 研究黄
瓜果实不同部位耐冷性差异的机理 , 为进一步研究果实发育阶段和成熟度与耐冷性的关系 , 确定冷藏
黄瓜的采收期提供依据。
1　材料与方法
111　材料
试材 ‘津优 1号 ’黄瓜 (Cucum is sa tivus L. ) 于 2008年 5月 5日 (开花 15 d) 采自浙江省农业
科学院蔬菜研究所 , 采收时带 1 cm的果梗 , 采后立即运回实验室。挑选瓜条饱满、顺直、粗细均匀、
无机械损伤的黄瓜 , 每条用 13μm 厚的聚乙烯薄膜包装 , 在 2 ℃下贮藏 9 d后 , 再转移到 20 ℃下放
置 2 d, 观察冷害发生情况及测定各项生理指标。分析测定时 , 每条黄瓜切分成等长的 3段 , 从靠近
花萼端开始依次称为头部、中部和尾部。每次随机取 15条黄瓜用于冷害指数测定 , 取 5条黄瓜用于
生化测定 , 重复 3次。
112　冷害指数的计算
根据 Ryall和 L ip ton (1979) 的方法 , 依据冷害面积占表面积的百分率 , 将黄瓜的冷害分为 5级。
0, Ⅰ级 ; 1% ～25% , Ⅱ级 ; 26% ～50% , Ⅲ级 ; 51% ～75% , Ⅳ级 ; 76% ～100% , Ⅴ级。冷害指
数 = ∑[ (冷害级别 ×该级别果实数 ) ] /总果实数。
113　相对电导率的测定
采用 Campos等 (2003) 的方法 , 用直径为 015 cm的打孔器取样 , 取 10个 4 mm厚度黄瓜中果
皮小柱体 , 用去离子水冲洗 3次 , 放入 250 mL烧杯中 , 加入 50 mL去离子水 , 振荡 30 m in后 , 用
DDS2Ⅱ型数字式电导率仪 (杭州亚美电子仪器厂 ) 测定浸泡液的电导率 ( E1)。以样品在烧杯中煮
沸 10 m in后的电导率作为总电导率 ( E2)。相对电导率 (%) = (E1 /E2) ×100。
114　PLD和 LO X活性的测定
分别采用黄勇等 (1997) 和 Todd 等 ( 1990 ) 方法测定 PLD 和 LOX活性。 PLD活性以 nmol·
m in - 1 ·mg- 1蛋白表示 , LOX活性以 △A234 ·kg- 1 ·m in - 1表示。考马斯亮蓝法测定蛋白质含量 (李琳
和焦新之 , 1980)。
115　膜结合 Ca2 +含量的测定
采用 Yapa等 (1986) 方法提取黄瓜果实细胞的膜结合 Ca2 + , 用电感耦合等离子体原子发射光谱
仪 (美国 , Jar2rell2A sh ICP29000 N +M ) 测定 Ca2 +浓度。
116　数据处理方法
试验数据均采用 Excel进行处理 , 用 SPSS1115统计软件进行方差分析、多重比较、线性相关分
析。
2　结果与分析
211　冷害指数和电导率的变化
黄瓜果实在 2 ℃贮藏 9 d后 , 表皮开始出现微小的凹陷斑点 , 尤其是靠近头部最为明显。当黄瓜
从 2 ℃转移到 20 ℃下放置 2 d后 , 冷害的症状更为明显 , 冷害程度加重。从果实表皮看 , 黄瓜的头
部表皮出现离散的水渍状区域 , 并且严重软化 , 中部和尾部相对较好。各部位冷害指数从头部到尾部
呈现下降趋势 , 不同部位之间的冷害指数存在明显差异 ( P < 0105) (图 1)。
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　　发生冷害的黄瓜果实不同部位的电导率从头部到尾部逐渐降低 (图 2)。贮藏前黄瓜头部、中部、
尾部的电导率分别为 : 1713%、1213%、1117% , 在 2 ℃下贮藏 9 d再转移至 20 ℃下放置 2 d后 , 分
别提高了 3211%、2714%、1910% , 且不同部位之间的电导率存在明显差异 ( P < 0105)。冷害指数
与电导率之间显著正相关 (头部 r = 01983, 中部 r = 01982, 尾部 r = 01993)。
212　PLD和 LO X活性变化
在 2 ℃下贮藏 9 d再转移至 20 ℃下放置 2 d后 , 黄瓜果实头部、中部、尾部的 PLD活性比贮藏
前分别升高 3513%、3219%、2511% , 分别达到 9148、8113、4115 nmol·m in - 1 ·mg - 1 蛋白 (图
3)。3个部位的 PLD活性存在明显差异 ( P < 0105)。冷害指数与 PLD活性之间显著正相关 (头部
r = 01978, 中部 r = 01996, 尾部 r = 01999)。
在 2 ℃下贮藏 9 d再转移至 20 ℃下放置 2 d后的黄瓜各个部位 LOX酶活性存在明显差异 ( P <
0105)。头部、中部和尾部的 LOX活性分别为 4191、3188和 2190 △A234 ·kg- 1 ·m in - 1 , 比贮藏前分
别提高 1419%、1318%、1214% (图 4)。黄瓜不同部位 LOX酶活性在遭受冷害后显著升高 , 不同部
位的 LOX酶活性从尾部到头部逐渐增高 , 冷害指数与 LOX活性之间显著正相关 (头部 r = 01964, 中
部 r = 01994, 尾部 r = 01993)。
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213　膜结合 Ca2 +含量变化
如图 5所示 , 黄瓜果实在 2 ℃下贮藏 9 d, 再
转移至 20 ℃下放置 2 d后 , 其头部、中部、尾部
的膜结合 Ca2 + 含量分别为 3197、 6154、 7153
mg·kg- 1 FW , 明显低于贮藏前的水平 , 贮藏后头
部的膜结合 Ca2 + 含量明显低于中部和尾部
( P < 0105)。
低温贮藏后黄瓜从尾部到头部的膜结合 Ca2 +含
量逐渐降低 , 冷害指数与膜结合钙离子含量之间显
著负相关 (头部 r = - 01901, 中部 r = - 01980, 尾
部 r = - 01988)。 图 5　黄瓜果实头部、中部和尾部的膜结合 Ca2 +含量F ig. 5　M em brane2a ssoc ia ted Ca2 + con ten ts in top, m iddle,
and end section s of cucum ber fru it
3　讨论
本试验中发现 , 黄瓜果实不同部位的冷敏性存在明显差异 , 抵抗低温的能力从尾部到头部逐渐下
降 , 这种冷敏性的差异与 PLD和 LOX的活性以及膜结合 Ca2 +含量存在着密切的联系。胁迫低温下 ,
黄瓜果实细胞膜结合钙离子含量降低 , 相应的 PLD和 LOX活性明显升高。这种低温胁迫生理响应从
黄瓜果实的尾部到头部呈梯度增强 , 冷害程度也相应提高。
PLD酶既参与细胞膜的降解 , 又参与其合成。所以 , PLD的基本功能是维持细胞膜磷脂的动态平
衡 , 从而维持细胞膜的结构和功能。植物细胞膜中脂质成分的不断变化和调整 , 有助于调整细胞膜的
生理生化特性 , 从而发挥最佳的生物学功能。然而 , 植物细胞膜对不良环境的忍耐性有一定的限度。
PLD活性失控就会造成细胞膜功能紊乱 , 失去动态平衡 , 导致不可逆的膜伤害 ( Pinhero et al. ,
1998)。本研究表明 , 黄瓜果实各部位的冷害程度与 PLD酶活性一致 , PLD活性高 , 冷害严重。 Par2
kin和 Kuo (1989) 研究发现 , 黄瓜果实冷藏 7 d后再转移到较温暖的环境中 , 在出现冷害的同时 ,
PLD活性明显提高。小麦根 (W illemot, 1983) 和玉米叶片 ( Pinhero et al. , 1998) 在受冷情况下 ,
也有类似的现象。这些研究结果均表明 , PLD与植物对冷害和冻害条件的响应存在着密切的联系。
脂氧合酶 (LOX) 是一种广泛存在于植物体内的含非血红素铁的蛋白质 , 它可催化植物中亚油
酸和亚麻酸等多元不饱和脂肪酸的加氧反应 , 破坏磷脂双分子层 , 从而引起细胞膜破坏 ( Todd et
al. , 1990)。黄瓜果实在出现明显冷害现象的同时 , LOX活性显著升高 , 各部位的冷害程度与 LOX活
性密切相关 , 靠近花萼的头部的 LOX活性最高 , 其冷害也最为严重。Pinhero等 (1998) 报道 , 耐冷
玉米品种的 LOX酶活性则较低 , 较低的 LOX活性与耐冷性相关 , 冷害发生时 LOX酶活性明显升高。
LOX活性异常升高 , 可能参与低温胁迫引起的脂质过氧化反应 , 导致细胞膜的伤害。
钙在果实内的分配有一定规律。在果实生长初期 , 细胞分裂旺盛 , 对钙竞争能力强 ; 在中后期 ,
细胞停止分裂 , 对钙竞争能力弱 , 且维管束逐渐变细 , 尾部区域草酸较多 , 与钙形成草酸钙沉淀 , 对
钙进入果实有一定障碍。因此造成初期在果肉中分布均匀 , 后期出现差异 , 果皮和尾部区域钙含量
高 , 头部含量较低 (张承林 , 1996)。黄瓜果实细胞内与膜结合 Ca2 +含量也与这种规律基本一致。
Ca2 +多数以结合态的形式存在 , 能防止细胞膜受损伤和电解质渗漏 , 并能保持完整的细胞壁结
构。Ca2 +与细胞膜的结合 , 尤其是与膜上磷脂的结合对维持膜的完整及调控膜的结构及功能都具有很
重要的作用 (Hanger, 1979)。Ca2 +是植物 PLD重要的活性调节因子 , 大多数植物 PLD为 Ca2 +依赖
型 , 缺 Ca2 +不表现活性 , 最大活性的 Ca2 +浓度为 50 mol·L - 1 ( Pappan &W ang, 1999)。冷害条件下
黄瓜果实中 PLD的激活 , 可能与 Ca2 +从细胞膜上游离有关。Ca2 +从细胞膜上游离后 , 引起细胞质及
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各种细胞器质液中的 Ca2 +异常增加 , 从而激活 PLD。Ca2 +对 LOX活性的影响是间接而复杂的。细胞
质中相对较高的 Ca2 +浓度在激活细胞膜自身催化脂质降解的同时 , 也提高了 LOX活性 , 因此导致可
用来新合成磷脂的游离脂肪酸的不足 ( Pinhero et al. , 1998)。冷害发生时黄瓜各部位的细胞膜结合钙
离子含量降低 , 相应地 PLD和 LOX活性也明显升高。
本研究结果表明 , 冷胁迫诱导 Ca2 +脱离细胞膜 , 提高了细胞质 Ca2 +浓度 , 诱导 PLD活性升高 ,
在 PLD催化细胞膜脂质降解的同时 , 也刺激了 LOX活性 , 两者的协同作用导致冷害的发生。
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