全 文 ：园 　艺 　学 　报 　2003 , 30 (1) : 15～18
Acta Horticulturae Sinica
收稿日期 : 2002 - 04 - 25 ; 修回日期 : 2002 - 06 - 23
基金项目 : 国家自然科学基金资助项目 (30270933) ; 河北省农林科学院博士基金资助项目3 通讯联系作者　E2mail : junfeng2guan @263. net
草莓采后微粒体膜 Ca2 +2ATPase 活性与膜脂过氧
化水平
樊秀彩1 ,2 　关军锋1 3 　张继澍2 　李广敏1
(1 河北省农林科学院农业物理生理生化研究所 , 石家庄 050051 ;　2西北农林科技大学生命科学学院 , 杨凌 712100)
摘 　要 : 测定了常温 (25 ℃) 和低温 (4 ℃) 贮藏的草莓果实中微粒体膜 Ca2 + 2ATP 酶 (Ca2 + 2ATPase)
与超氧化物歧化酶 (SOD) 活性、超氧阴离子 (O -·2 ) 产生速率和丙二醛 (MDA) 含量的变化。结果显示 ,
随果实衰老 , 低温贮藏的果实微粒体膜 Ca2 + 2ATPase 总活性和质膜、线粒体膜及液泡膜上的 Ca2 + 2ATPase 活
性 , 微粒体膜 SOD 活性和 O -·2 产生速率呈先升高后降低的趋势 , MDA 含量变化与之相反 ; 常温贮藏的果实
Ca2 + 2ATPase 活性和 O -·2 产生速率变化较为迅速 , 与低温类似 , 而 SOD 活性逐步下降 , MDA 含量不断升高。
这些表明 , 草莓果实衰老与细胞质内 Ca2 + 稳态的破坏和膜脂过氧化作用的加强有密切关系。
关键词 : 草莓 ; 果实 ; 衰老 ; 微粒体膜 ; Ca2 + 2ATPase ; 膜脂过氧化
中图分类号 : S 668. 4 　　文献标识码 : A 　　文章编号 : 05132353X (2003) 0120015204
维持细胞质 Ca2 +浓度的稳态是细胞内 Ca2 +发挥其信使作用的前提条件 , 定位于质膜和细胞器外
膜的 Ca2 +2ATP 酶 (Ca2 +2ATPase) 在维持细胞质内 Ca2 +稳态方面起重要作用 , 它能够把细胞质过多的
Ca2 + 转运到细胞外或细胞器贮藏起来 , 使细胞质 Ca2 + 浓度恢复到正常水平。因此 , 细胞质内 Ca2 + 浓
度的变化与细胞膜上的 Ca2 +2ATPase 密切相关〔1〕。目前 , 钙泵在钙信使功能中的作用已得到公认 , 位
于细胞膜上的 Ca2 +2ATP 酶是 Ca2 + 的主动转运系统〔1 ,2〕。细胞质内 Ca2 + 增加会促进植物组织乙烯合成 ,
并加速这些组织的衰老〔3〕。而自由基学说认为衰老过程即活性氧代谢失调与活性氧自由基积累的过
程 , 自由基启动并促进膜脂过氧化 , 对细胞膜产生伤害作用〔4〕。果实成熟衰老过程中 , 细胞膜脂过氧
化增强〔5～7〕, 但尚未见到深入分析果实衰老与 Ca2 +2ATPase 和膜脂过氧化水平关系的报道。以微粒体
膜为材料〔3 ,8～10〕, 作者探讨了草莓果实衰老过程中微粒体膜 Ca2 +2ATPase 活性及膜脂过氧化水平的变化。
1 　材料与方法
从河北省农林科学院石家庄果树研究所采集处于粉红期的‘春星’草莓果实 , 立即将其分别置于
低温 (4 ℃) 和常温 (25 ℃) 环境中贮藏。每天取样 (至少 30 个果实) , 将果实去皮、去籽后 , 把果
肉剪碎混合均匀 , 液氮速冻 , - 25 ℃下保存备用。常温贮藏的果实在采后 3 d 腐烂 , 低温贮藏的果实
采后 7 d 腐烂 , 终止取样。
微粒体膜的制备 : 参考文献 〔8 , 9〕的方法略加修改。取 5. 0 g 冷冻材料加 10 mL 提取介质 (内
含 EDTA 5 mmol·L - 1 , DTT 5 mmol·L - 1 , Tris 80 mmol·L - 1 , 5 %甘油 , PMSF 1 mmol·L - 1 , 10 mmol·L - 1
维生素 C , 250 mmol·L - 1蔗糖 , pH 8. 9) , 研磨后匀浆液经 4 层纱布过滤 , 滤液在 10 000 g 离心
15 min , 上清液再经 100 000 g 离心 1 h , 沉淀用少量悬浮液 (内含 250 mmol ·L - 1 蔗糖 , Tris2MES
5 mmol·L - 1 , DTT 1 mmol·L - 1 , PMSF 0. 5 mmol·L - 1 , pH 7. 0) 悬浮 , 即得微粒体膜制剂 , 立即进行各
项指标测定。测定均重复 3 次。
Ca2 +2ATP 酶活性的测定 : 参考张子莲等〔8〕的方法 , 以 pH 6. 5、对钒酸盐敏感的 ATP 酶 (VO3 -4 2
ATPase) 为质膜标志酶 ; 以 pH 8. 0 , 对硝酸盐敏感的 ATP 酶 (NO -3 2ATPase) 为液泡膜标志酶 , 以对
叠氮化钠敏感的 ATP 酶 (NaN32ATPase) 为线粒体膜标志酶 , 抑制剂浓度分别为 Na3VO4 100μmol·L - 1、
KNO3 50μmol·L - 1、NaN3 1 mmol·L - 1。酶活性测定参照李扬瑞〔11〕的方法。
O -·2 产生速度的测定 : 参照王爱国等〔12〕的方法。
SOD 活性测定 : 按文献 〔13〕用 NBT光氧化还原法 , 以抑制光氧化还原 NBT 50 %为一个酶活单位。
MDA 含量的测定 : 参照赵世杰等〔14〕的改进 TBA 法 , 用双组分分光光度计法。
2 　结果与分析
2. 1 　微粒体膜 Ca2 +2ATPase 活性的变化
在草莓果实采后衰老过程中 , 微粒体膜 Ca2 +2ATPase 活性呈现先升高后下降的趋势。与常温贮藏
相比 , 低温贮藏能显著提高微粒体膜 Ca2 +2ATPase 活性的峰值 , 推迟其高峰出现 (图 1) 。从 3 种抑制
剂处理后体现的质膜、液泡膜和线粒体膜 Ca2 +2ATPase 活性来看 , 质膜 Ca2 +2ATPase 活性最高。显然 ,
质膜是 Ca2 +2ATPase 的主要存在场所 , 因此 , 质膜 Ca2 +2ATPase 活性的变化基本体现了微粒体膜 Ca2 +2
ATPase 的变化。虽然质膜、液泡膜和线粒体膜 Ca2 +2ATPase 活性变化趋势相似 , 但变化幅度以后二者
较小 , 而后二者的变化因贮藏温度的不同也存在差异 (图 1) 。这说明 , 液泡膜和线粒体膜 Ca2 +2
ATPase 在对细胞质 Ca2 + 浓度的稳态的微调方面具有重要的作用。
图 1 　草莓果实衰老过程中微粒体膜 Ca2 +2ATPase 活性变化
Fig. 1 　Changes of Ca2 +2ATPase activities in microsomal membrane during senescence of stra wberry fruit
2. 2 　微粒体膜 MDA含量的变化
MDA 是膜脂过氧化的产物 , 是衡量膜伤害程度的重要指标之一。常温贮藏草莓果实衰老时 , 微
粒体膜 MDA 含量迅速升高 , 而低温贮藏的果实则先下降再升高 (图 2) , 同期相比 , 常温贮藏的果实
MDA 含量明显高于低温贮藏的果实 , 反映了常温贮藏衰老进程快的果实膜脂过氧化程度迅速加重。
2. 3 　微粒体膜 O -·2 产生速率的变化
常温贮藏的草莓果实微粒体膜 O -·2 产生速率迅速升高 , 之后下降 , 而低温贮藏的草莓果实 O -·2 产
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生速率变化与之类似 , 但出现两个峰值 , 并明显推迟 (图 3) 。同期相比 , 常温贮藏的果实微粒体膜
O -·2 产生速率明显高于低温贮藏的果实。
图 2 　草莓果实衰老过程中微粒体膜 MDA含量变化
Fig. 2 　Changes of MDA content in microsomal membrane
during senescence of stra wberry fruit
图 3 　草莓果实衰老过程中微粒体膜 O -·2 产生速率变化
Fig. 3 　Changes of O -·2 production rate in microsomal membrane
during senescence of stra wberry fruit
2. 4 　微粒体膜 SOD 活性的变化
常温贮藏的果实微粒体膜 SOD 活性迅速下
降 , 而低温贮藏的果实微粒体膜 SOD 活性先升
高 , 后呈下降趋势 (图 4) 。同期相比 , 常温贮
藏的果实微粒体膜 SOD 活性明显低于低温的。
3 　讨论
一般认为 , 胞外 Ca2 + 在维持质膜功能的同
时抑制乙烯生成 , 延缓衰老 ; 过量 Ca2 + 进入胞
质 , 促进乙烯生成和衰老〔3 ,15〕。Ca2 + 信使功能是
通过调控植物细胞内游离 Ca2 + 浓度来实现的 ,
维持胞质 Ca2 + 的稳态则是发挥其信使作用的前
提。定位于细胞膜上的 Ca2 +2ATPase 对维持胞内
　　　　
图 4 　草莓果实衰老过程中微粒体膜 SOD 活性变化
Fig. 4 　Changes of SOD activities in microsomal
membrane during senescence in stra wberry fruit
低钙水平起着重要的调控作用〔1 ,2〕。草莓果实衰老过程中 , 微粒体膜 Ca2 +2ATPase 总活性和质膜、液
泡膜及线粒体膜上的 Ca2 +2ATPase 活性先上升而后下降 , 并且低温贮藏果实的 Ca2 +2ATPase 活性峰值
明显提高 , 以液泡膜及线粒体膜上的 Ca2 +2ATPase 活性增加幅度较大 (图 1) , 这种酶活性的升高可能
是钙信使系统对细胞质 Ca2 + 浓度升高的一种反馈调控机制 , 反映出此时细胞膜维持 Ca2 + 稳态的能力
较强 , 其中液泡膜及线粒体膜也具有重要的作用。Ca2 +2ATPase 活性峰值与微粒体膜 O -·2 产生速率的
峰值相吻合 (图 1 , 图 3) , 说明微粒体膜中 Ca2 +2ATPase 活性激活与 O -·2 大量生成同步 , 此后 Ca2 +2
ATPase 活性的下降反映出维持胞质 Ca2 + 稳态的能力下降 , 这与苹果贮藏期间果肉细胞溶质内 Ca2 +2
ATPase 活性下降的趋势是一致的〔17〕, 这些变化将导致细胞 Ca2 + 信使系统紊乱 , 引起胞内 Ca2 + 累积 ,
进一步刺激 O -·2 产生〔16〕。由于微粒体成分单纯 , 减免了组织研磨液和组织中的物质干扰 , 是研究脂
类过氧化作用的理想材料〔18〕。因此 , 从微粒体膜 MDA 水平的变化更能反映膜脂过氧化的真实情况。
常温贮藏的草莓果实采后迅速衰老时 , 微粒体膜 MDA 含量增加也较为迅速 (图 2) , 显然 , 果实衰老
与膜脂过氧化作用的加强密切相关 ; 同时伴随着 O -·2 迅速升高 (图 3) 和 SOD 活性迅速下降 (图 4) ,
O -·2 积累对细胞结构和功能产生伤害作用 , 并对生物大分子产生伤害 , 启动膜脂过氧化 , 加上 SOD 活
性的下降 , 清除活性氧自由基的能力减弱 , 促进衰老〔4 ,19～21〕。综合研究结果表明 , 草莓果实衰老过
711 期 　　　　　　　　　樊秀彩等 : 草莓采后微粒体膜 Ca2 + 2ATPase 活性与膜脂过氧化水平 　　　　　　　　　
程中 , 微粒体膜 Ca2 +2ATPase 活性先上升而后下降 , 导致细胞 Ca2 + 信使系统紊乱 , 胞内 Ca2 + 累积 , 同
时伴随活性氧自由基的产生与积累 , SOD 活性下降 , 膜脂过氧化作用增强 , 加剧了膜脂过氧化产物对
膜的伤害 , 进一步促进果实衰老。
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Microsomal Membrane Ca2 +2ATPase Activity and Lipid Peroxidation Level
during Senescence of Postharvest Stra wberry Fruit
Fan Xiucai1 ,2 , Guan Junfeng1 , Zhang Jishu2 , and Li Guangmin1
(1 Institute of Agro2Physics , Plant Physiology and Biochemistry , Hebei Academy of Agricultural and Forestry Sciences , Shijiazhuang
050051 , China ;　2 Northwestern Science and Technology University of Agricultural and Forestry , Yangling 712100 , China)
Abstract : Changes in activities of Ca2 +2ATPase and SOD , O -·2 production rate and MDA content in
microsomal membrane of strawberry fruit stored at normal temperature (25 ℃) and cold temperature (4 ℃) were
investigated. The results showed that the activities of total microsomal membrane Ca2 +2ATPase , plasmolemma2
Ca2 +2ATPase , mitochondria2Ca2 +2ATPase and tonoplast2Ca2 +2ATPase , and of SOD , and O -·2 production rate all
increased at first and then decreased , and MDA content changed in the contrary trend during senescence in fruit
stored at 4 ℃. The changing trends in Ca2 +2ATPase activities and O -·2 production rate of microsomal membrane in
fruit stored at 25 ℃were consistent with the fruit stored at 4 ℃. However , a gradual decrease in SOD activity and
increase in MDA content were found during room temperature storage. It is suggested that the fruit senescence was
closely correlated with the damage of cytoplasmic Ca2 + homeostasis and the enhancement of membrane lipid
peroxidation in strawberry fruit .
Key words : Strawberry ; Fruit ; Senescence ; Microsomal membrane ; Ca2 +2ATPase ; Lipid peroxidation
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