全 文 ：园 　艺 　学 　报 　2006, 33 (5) : 1055～1058
Acta Horticulturae Sinica
收稿日期 : 2005 - 12 - 11; 修回日期 : 2006 - 03 - 18
基金项目 : 国家自然科学基金资助项目 (30471181)3 通讯作者 Author for correspondence ( E2mail: wlj@ njau1edu1cn)
5 -氨基乙酰丙酸和金雀异黄素促进苹果果皮花青
素形成的效应
王中华　汤国辉　李志强　汪良驹 3
(南京农业大学园艺学院 , 江苏南京 210095)
摘 　要 : 无论是树上的苹果果实还是离体果皮 , 5 -氨基乙酰丙酸 (ALA) 处理均能显著促进果皮花青
素积累 , 而金雀异黄素 ( GNT) 促进离体果皮花青素积累的效应比 ALA还明显。光照、ALA和 GNT处理
均诱导果皮 PAL活性短时上升 , 表明花青素积累涉及到合成酶活性的诱导。
关键词 : 苹果 ; 花青素 ; 5 -氨基乙酰丙酸 (ALA) ; 金雀异黄素 ( GNT) ; PAL活性
中图分类号 : S 66111　　文献标识码 : A　　文章编号 : 05132353X (2006) 0521055204
Prom otion of 52am inolevulin ic Ac id and Gen iste in on An thocyan in Accum ula2
tion in Apples
W ang Zhonghua, Tang Guohui, L i Zhiqiang, and W ang L iangju3
(College of Horticulture, N an jing A gricu ltura l U niversity, N an jing, J iangsu 210095, China)
Abstract: Two p lant endogenous substances, 52am inolevulinic acid (ALA ) and genistein ( GNT) ,
were p roposed to p romote anthocyanin accumulation of app le fruits in the paper. W hen 300 mg·L - 1 ALA
was app lied to‘Fuji’app les 43 days before mature harvest, the rate of anthocyanin accumulation and the
final content were both almost doubled compared w ith that of the control. W hen ALA was app lied to the de2
tached fruit discs followed by 48 hour continuous white light irradiation about 160μmol·m - 2 ·s- 1 , the an2
thocyanin content rose about 2 times as high as that of the light contro l, and the latter 2 times as high as that
of the dark control. A significant p romotion on anthocyanin accumulation was firstly observed in treatment
w ith GNT, where the anthocyanin content in the treated‘Fuji’ app le discs was about 10 times as high as
that of the dark contro l, about 2 times as effective as ALA treatment. Furthermore, 80μmol·L - 1 GNT
treatment could significantly p romote anthocyanin accumulation in‘Golden Delicious’ app le discs, which
has seldom been reported before. Additionally, the results showed that p romotion of ALA and GNT on antho2
cyanin accumulation under continuous light was related w ith induction of phenylalanine ammonia2lyase
( PAL) activity, because it increased temporarily after ALA and GNT treatments. ALA and GNT are hopeful
to be potentially used in fruit p roduction.
Key words: App le; Anthocyanin; 52am inolevulinic acid (ALA) ; Genistein ( GNT) ; PAL activity
1　目的、材料与方法
如何改善果品外观品质 , 特别是促进红色品种着色一直是国内外果树工作者普遍关心的重要
问题。20世纪 30年代有人建议喷布硫氰酸盐可以促进果实着色〔1〕, 但是后来发现 , 硫氰酸盐喷布
不当会造成严重的叶片药害。60年代又有人提出 , B9可以促进苹果花青素积累。然而近年来人们
对食品安全问题的关注 , 使得对此类植物生长调节剂的使用已经十分谨慎〔2〕, 乙烯利安全无毒 ,
可以促进苹果着色 , 但会导致果实耐贮性下降。因而 , 需要寻找新的安全、环保、高效、低毒、
经济、方便的方法来改善果实品质。我们率先报道〔3〕5 - 氨基乙酰丙酸 (ALA ) 能够明显促进富士
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苹果花青素积累 , 提高固酸比 , 且不影响果实耐贮性 , 具有推广应用价值。在此基础上 , 作者进
一步研究了 ALA对富士苹果色泽发育过程的影响 , 并且提出一种新的植物内源物质 ———金雀异黄
素 ( Genistein, GNT) , 能够更为有效地促进苹果花青素形成。
树上处理部分在江苏省沛县禾达果园进行 , 试验树为 13年生的富士苹果。2004年 9月 17日
(果实着色始期 ) 选择长势和负载量均相似树 20株 , 在树冠上随机选取 200果 , 其中一半用 300
mg·L - 1 ALA溶液 (含 Tween 0101% , 西北大学化学系试制 ) 浸果 , 另一半用清水浸果为对照。
分别于处理当天 ( 9月 17日 )、9月 21日、25日、10月 3日、15日和 25日各采果 20个 (处理与
对照各半 ) , 剩余果实于 10月 30日全部采完 , 并分别用数码相机拍照 , 然后测定果皮花青素含
量〔4〕。
离体果皮处理试验则利用禾达果园未着色的富士苹果 , 或者从市场上购买的金冠苹果为材料 , 用
直径为 112 cm的打孔器在果实胴部钻取果实圆柱 , 长度约 1 cm, 置于垫有两层经蒸馏水湿润过的滤
纸的培养皿中 , 用毛笔醮取 300 mg·L - 1 ALA或 20、40、80μmol·L - 1 GNT ( Sigma产品 , 大豆提取
物 ) 溶液涂抹于果皮 , 而后置于光照强度约 160μmol·m - 2 ·s- 1的光照培养箱内连续光照 , 温度设
定为 (18 ±2) ℃, 并分别于 0 、24和 48 h取出 , 去除果肉 , 测定果皮花青素含量〔4〕和苯丙氨酸解氨
酶 ( PAL) 活性〔5〕。所有试验数据均重复 3次以上 , 并利用 Excel数据分析工具进行邓肯氏测验。
2　结果分析与讨论
211　 ALA处理对富士苹果果皮花青素积累进程
的影响
前文已经报道 , 采收前 20 d用 ALA处理可
以使苹果最终花青素含量成倍增加〔3〕。本文不
仅验证了这一效应 , 而且还观察到 ALA能够提
高早期花青素积累的速率和总平均速率。如图
1, 富士苹果于 9月中旬开始着色 , 但是开始时
比较缓慢 , 9月 21日以后着色速度加快 , 并且
于采收前 ( 10月下旬 ) 着色速度进一步加快 ,
说明生产上提倡延迟果实采收确实有促进果皮
增色的作用。
ALA (300 mg·L - 1 ) 处理后 , 果实花青素合
成速率迅速提高 , 并且极显著增加采收时果皮花
青素积累总量 (图 1) 和果实亮丽程度 (图 3)。
对照果实在 9月 17日至 21日花青素的积累速率
为 0149 nmol·d - 1 ·g- 1 FM , 而 ALA处理果实为
5106 nmol·d - 1 ·g- 1 FM , 即提高了 10倍左右。
采收时 ALA处理果实花青素含量比对照高 78%
(图 1)。
212　 ALA和 GNT对苹果离体果皮花青素合成
的效应
图 2结果表明 , 在光照强度约 160 μmol·
m
- 2 ·s- 1的培养箱中连续光照 24 h, 富士苹果离
体果皮花青素含量有所增加 , 但是在其后的 24 h
内 , 却几乎不再增加。ALA (300 mg·L - 1 ) 处理
图 1　ALA处理对富士苹果花青素积累的促进效应
F ig. 1　Prom otion of ALA on accum ula tion of
an thocyan in of‘Fuji’apple
图 2　ALA处理富士苹果 43 d后
着色情况与对照的比较
F ig. 2　Com par ison of‘Fuji’apples trea ted w ith
ALA for 43 d w ith the con trol
6501
　5期 王中华等 : 5 -氨基乙酰丙酸和金雀异黄素促进苹果果皮花青素形成的效应 　
在 24 h时与单纯光处理对照相比果皮花青素含量
没有明显差异 , 但在其后的 24 h内其含量能继续
增加 , 48 h达光对照的 2倍。GNT ( 80 μmol·
L - 1 ) 处理不仅在 24 h时花青素含量明显高于单
纯光处理的 , 而且在随后的 24 h内大幅度增加。
48 h后的最终结果是 , 暗处理果皮花青素含量为
0149 nmol ·cm - 2 , 单纯光处理为 1107 nmol·
cm
- 2
, ALA处理为 2122 nmol·cm - 2 , GNT处理
为 4114 nmol·cm - 2。因而凭肉眼即可观察到不同
处理间的差异 (图 4)。我国许多苹果产区正是由
于光照不足才导致果实着色不良。有人提出 , 相
对光强低于 40%时苹果着色明显受抑〔6〕。图 4所
显示的 GNT促进花青素合成的光照强度低于田间
全光照的 10% , 说明了 GNT作用的高效性。
另一方面 , 当以 ‘金冠 ’苹果为材料研究
光照与 GNT对果皮花青素形成的效应时 , 观察
到单纯光照或者辅以 GNT 20～40μmol·L - 1处
理 , 均有增加果皮花青素含量的趋势 , 但是在
48 h内没有达到显著水平 (图 5)。但若以 GNT
图 3　ALA和 GNT对富士苹果离体果皮花青素形成的促进效应
F ig. 3　Prom otion of ALA or GNT on an thocyan in
accum ula tion of‘Fuji’apple d iscs
80μmol·L - 1处理 , 则在连续光照 48 h后果皮
花青素含量极显著高于光照对照 , 更高于黑暗
对照 , 说明一定浓度的 GNT处理可以诱导黄色
苹果果皮花青素积累。这是以前所报道过的外
源物质 , 如 B9、 PP333、乙烯利等处理很少观察
到的现象〔7〕。
213　ALA和 GNT促进花青素形成的可能机理
目前尚不了解 ALA和 GNT促进花青素合成
的确切机理。有人报道 , 苹果着色与抗氧化酶活
性有关〔8〕, 而 ALA能够诱导细胞抗氧化反应〔9〕。
图 4　GNT和 ALA对苹果离体果皮花青素形成的促进作用
F ig. 4　Prom otion of GNT and ALA on an thocyan in
forma tion of apple d iscs
我们分析了 ALA处理后苹果抗氧化酶活性变化 ,
却未证实这一假说 (资料未列出 )。另外 , ALA
是光敏素生物合成前体〔9〕, 而花青素合成依赖于
光敏素活性〔7〕, 因而可以假定 ALA增加苹果着色
可能与其转化为光敏素有关。不过这还有待于证
实。
GNT是细胞酪氨酸蛋白激酶抑制剂 , 与 G蛋
白活化以及 cGMP信号系统有关。有人提出 GNT
抑制光敏素介导的尾穗苋苋红素合成〔10〕。但本试
验结果与此正好相反 , 于是我们提出 “酪氨酸蛋
白激酶负调节光敏素介导的花青素合成 ”假说。
其中细节有待进一步阐明。
现在能够确定的是 , ALA和 GNT能够诱导
图 5　不同浓度 GNT处理对金冠苹果花青素形成的效应
F ig. 5　Effect of GNT w ith d ifferen t concen tra tion s on
an thocyan in forma tion of‘Golden D elic ious’apple d iscs
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PAL活性短时间上升。如图 6, 黑暗中果皮 PAL
活性几乎检测不出 , 而光处理 24 h后 , 果皮
PAL活性为 0159 U·h - 1 ·g- 1 FM , ALA处理为
9173 U ·h - 1 ·g- 1 FM , GNT处理为 68175 U ·
h - 1 ·g- 1 FM。显然 , 光照以及 ALA和 GNT处理
诱导富士果皮花青素积累与 PAL活性瞬时上升
有密切关系。
尽管一些学者认为 PAL不是花青素合成的限
速酶〔11〕, 但是由于它是莽草酸代谢途径的第 1个
酶 , 因而缺少该酶活性不可能导致花青素积累。
图 6　ALA和 GNT处理对富士离体果实果皮 PAL活性的影响
F ig. 6　Effect of ALA or GNT trea tm en t on PAL activ ities
of‘Fuji’apple d iscs
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