全 文 ：园 　艺 　学 　报 　2001 , 28 (3) : 200～205
Acta Horticulturae Sinica
收稿日期 : 2000 - 09 - 01 ; 修回日期 : 2001 - 01 - 18
苹果苦痘病的发生与钙、镁离子及抗氧化酶
活性的关系
汪良驹　姜卫兵　何岐峰　范黄斌
(南京农业大学园艺学院 , 南京 210095)
摘 　要 : 苹果苦痘病果实钙离子含量明显低于正常果实 , 镁离子含量只有果肉外部显著
高于正常果实。病果的超氧化物歧化酶 (SOD) 、抗坏血酸过氧化物酶 (APX) 、过氧化氢酶
(CAT) 和愈创木酚过氧化物酶 (POX) 等活性明显低于正常果实。用 CaCl2 溶液真空渗透处理
苹果果实明显提高 APX活性 , 降低正常果实酶活性 , 表明钙离子调节抗氧化物酶活性。苦痘
病果实缺钙富镁导致酶活性下降 , 病果丙二醛 (MDA) 含量和细胞膜透性明显高于正常果实 ,
表明细胞膜系统的过氧化作用是病害发生的重要原因。
关键词 : 苹果 ; 苦痘病 ; 钙 ; 镁 ; 抗氧化酶
中图分类号 : S 661. 1 ; S 432. 1 　文献标识码 : A 　文章编号 : 05132353X (2001) 0320200206
人们对苹果苦痘病的研究已经有百余年历史 , 发现果园肥水管理、树体养分、砧木种
类、树龄、树势、修剪时期、树体负载量、果实着生部位、果实大小、种子数量、采收时
期以及贮藏环境等因素都会影响发病率〔1〕。从发病的机理上看 , 多数研究表明〔2 ,3〕, 果实
缺钙或钙与其他元素之间失衡是病害发生的主要原因 , 所以在生长前期树体喷钙〔4〕或者采
收后果实浸钙〔5〕都能不同程度地降低发病率。但是缺钙引起苦痘病发生的生理机制还不清
楚〔6〕。从钙的生理功能上看 , 一般认为它具有维持离子平衡、细胞壁结构和膜功能等 3 个
方面作用〔7〕, 并且有试验表明 , 苹果果实采收后经渗钙处理可以防止胞间层的解体〔8〕。
本研究试比较苹果苦痘病果实与正常果实的钙、镁离子含量以及与活性氧自由基代谢
有关的酶类活性差异 , 探讨果实渗钙或渗镁处理对这些酶类活性的影响。
1 　材料与方法
1. 1 　材料
供试苹果品种为‘红富士’, 由江苏省农业资源开发局沛县禾达果园和丰县梁寨果园
提供。果实采收于 1999 年 11 月中旬 , 在室温条件下贮藏到次年 2 月下旬 , 其间陆续剔除
腐烂病、轮纹病等病原菌引起的病果 , 选出正常果实与苦痘病果 (病斑直径 0. 5～
1. 0 cm) , 分别分析无机营养元素含量和抗氧化酶活性。
1. 2 　方法
1. 2. 1 　钙、镁离子含量的测定 　将苹果果实纵向剖开 , 取出果核 , 挑出种子 , 并将果肉
分成外 (花托皮层的外半侧果肉) 、中 (花托皮层的内半侧果肉) 、内 (果心线以内的果
肉) 3 部分。分别取种子和果肉外、中、内各部分 , 称重烘干 , 在 550 ℃的茂福炉中灰化
24 h。然后用少量 HCl 1 mol·L - 1洗涤 , 再用去离子水定容至 50 mL。在原子吸收分光光谱
仪 422 nm 波长处测定钙离子的含量 , 在 285 nm 处测定镁离子含量。每处理重复测定 5
次 , 取平均值。
1. 2. 2 　抗氧化酶活性及丙二醛含量的测定 　测定超氧化物歧化酶 (SOD)〔9〕、抗坏血酸过
氧化物酶 (APX) 、过氧化氢酶 (CAT)〔10〕、愈创木酚过氧化物酶 ( POX)〔11〕活性和可溶性
蛋白质及丙二醛 (MDA) 含量。用 pH 7. 8 磷酸缓冲液 (PBS) 研磨提取苹果正常果实和病
果果肉外部组织 , 在 8 000 ×g 离心力下离心 15 min , 取上清液测定 SOD、CAT 和 POX 活
性。可溶性蛋白质含量用考马斯亮兰法〔12〕测定。APX 活性分析时 , 粗酶提取液 PBS 中加
入 0. 5 mmol·L - 1抗坏血酸 , 按Asada 法〔13〕测定酶活性。MDA 含量测定时用 3 %的磺基水杨
酸作提取液 , 按王爱国等〔14〕方法测定。抗氧化酶活性、可溶性蛋白质含量、MDA 含量各
测定 5 次 , 取平均值。
1. 2. 3 　真空渗透处理 　用Φ 0. 5 cm 的打孔器分别在苹果正常果实与病果的果肉外部取组
织块 , 清洗后浸泡于 CaCl2 100 mmol·L - 1或 MgCl2 100 mmol·L - 1溶液中 , 真空处理 10 min。
渗透平衡 4 h 后 , 去除渗透液 , 封口 , 在 4 ℃冰箱中过夜。然后用 pH 7. 8 的 PBS 磨碎提
取 , 在 8 000 ×g 下离心 15 min , 取上清液测定 SOD、APX、CAT、POX 活性 , 其中测定
APX活性时提取液中另外添加 0. 5 mmol·L - 1抗坏血酸〔13〕。重复测定 5 次 , 取平均值。
1. 2. 4 　细胞膜相对透性的测定 　用打孔器取苹果正常果实与病果果肉外、中、内不同部
位组织块 , 去离子水清洗 3 次 , 加入 10 mL 去离子水 , 真空抽气 10 min , 轻轻振荡平衡 30
min , 用电导仪测定出原初电导率 C0 ; 然后在沸水浴中加热 20 min , 测定电导率 , 得 C1。
重复测定 5 次 , 取平均值。组织相对电导率 RC = (C0/ C1) ×100 %。
2 　结果与分析
2. 1 　苹果苦痘病果实与正常果实不同部位钙、镁离子含量
如图 1 所示 , 苦痘病果实果肉外、中、内部以及种子的钙离子含量都极显著低于正常
果实相应部位 , 而且无论是绝对数量还是相对数量 , 种子和果肉外部的钙离子含量最低 ,
表明缺钙与苹果苦痘病发生有着密切关系。
　　镁离子含量测定表明 (图 2) , 苦痘病
果肉外部镁离子的含量极显著高于正常果
实 , 但是两类果实中部与内部的镁含量没
有达到显著差异水平 , 而且病果种子镁含
量还明显低于正常果 , 表明果肉外部镁离
子偏高与苦痘病发生有关。苦痘病果实果
肉外部、中部、内部以及种子的 Mg/ Ca 比
值明显高于正常果 , 其中以种子的差值最
大 (表 1) 。
表 1 　苹果苦痘病果实与正常果实不同
部位 Mg/ Ca 比值
Table 1 　The ratio of Mg/ Ca in various parts of
sound and bitter pitted apples
果 实
Fruit
外侧果肉
Outer flesh
中部果肉
Middle flesh
内侧果肉
Inner flesh
种 子
Seed
正 常 11. 38 15. 82 17. 30 56. 82
Sound
苦痘病 51. 89 14. 36 25. 82 107. 25
Pitted
2. 2 　苹果苦痘病果实与正常果实抗氧化酶活性
对苹果的果肉外部抗氧化酶活性研究表明 , 正常果实 SOD、CAT、POX和 APX活性均
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图 1 　苹果苦痘病果实与正常果实不同部位
钙离子含量比较
Fig. 1 　Calcium contents in the different parts of
bitter pitted apple fruits and sound ones
图 2 　苹果苦痘病果实与正常果实不同部位
镁离子含量比较
Fig. 2 　Magnesium contents in the different parts of
bitter pitted apple fruits and sound ones
图 3 　苹果苦痘病果实与正常果实 SOD 和 APX活性比较
Fig. 3 　Comparison of activities of superoxide dismutase
and ascorbate specific peroxidase between the sound
and bitter pitted fruits
图 4 　苹果苦痘病果实与正常果实 CAT和 POX活性比较
Fig. 4 　Comparison of activities of catalase and peroxidase
between the sound and bitter pitted fruits
显著高于病果 (图 3 和图 4) , 说明发病果实清除活性氧自由基的能力明显低于正常果实。
2. 3 　CaCl2 或 MgCl2 处理对苹果果肉外侧组织切块 SOD、APX活性的影响
图 5 表明 , 100 mmol·L - 1 CaCl2 或 MgCl2 处理均明显提高苹果果实 SOD 活性 , 表明
SOD 活性增加不是钙离子的特异性反应 , 可能是对渗透胁迫的响应。相反 , 苹果果实 APX
活性受到 CaCl2 促进 , 并被 MgCl2 抑制 , 说明 APX 活性上升是钙离子特异性调节的结果
(图 6) 。
2. 4 　苹果苦痘病果实细胞膜脂质过氧化程度与膜相对透性
从图 7 结果看 , 苦痘病果实的 MDA 含量约为正常果实的 3 倍 , 表明细胞膜脂质过氧
化程度明显高于正常果实。从图 8 结果看 , 苹果苦痘病果肉中部与内部的细胞膜相对透性
与正常果实没有明显差异 , 但是果肉外部的细胞膜相对透性明显高于正常果实 , 因而 , 苹
果苦痘病发生实际上是膜脂质过氧化导致膜透性增大的结果。
202　　　　　　　　　　　　　　　园 　　艺 　　学 　　报 　　　　　　　　　　　　　　　28 卷
图 5 　CaCl2 和 MgCl2 处理对苹果果实组织
切块 SOD 活性的影响
Fig. 5 　The effects of CaCl2 and MgCl2 treatment
on the SOD activity of apple fruits
图 6 　CaCl2 和 MgCl2 处理对苹果果实组织
切块 APX活性的影响
Fig. 6 　The effects of CaCl2 and MgCl2 treatment
on the APX activity of apple fruits
图 7 　苹果苦痘病果与正常果丙二醛含量比较
Fig. 7 　Comparison of malonaldehyde contents between
sound and bitter pitted apple fruits
图 8 　苹果苦痘病果与正常果细胞膜相对透性比较
Fig. 8 　Comparison of cell membrane permeability of
various parts between sound and bitter pitted apples
3 　讨论
长期以来 , 缺钙导致苹果苦痘病发生的病理生理过程没有明确 , 近年来有人怀疑缺钙
与苦痘病发生有关〔15〕。本研究结果表明 , 苹果苦痘病果实中钙离子含量的确明显低于正
常果 , 而且不仅仅某一部位低于正常果实 , 而是包括种子在内的所有部位钙含量都低于正
常果实 (图 1) , 因而 , 钙缺乏导致苹果苦痘病发生是无容怀疑的。除此之外 , 镁离子含
量过高也是造成苹果苦痘病的重要原因。曾有人报道在花后喷 1 % MgCl2 降低苹果果实钙
含量 , 并使苦痘病发生率增加 4 倍〔16〕。但本研究结果表明 , 苦痘病果实中镁含量高于正
常果实仅仅表现在果肉外部 , 果肉中部、内部无明显差异 , 而且在种子中 , 病果镁含量还
低于正常果实 (图 2) , 因而 , 不能笼统地认为苹果果实镁离子含量高导致苦痘病的发生 ,
而是果肉外部的镁离子含量高导致了苦痘病的发生。
3023 期 　　　　　汪良驹等 : 苹果苦痘病的发生与钙、镁离子及抗氧化酶活性的关系 　　　　　　
有学者用 Mg/ Ca 比值来推测苹果苦痘病发生机率〔17〕, 但是 Mg/ Ca 不能说明苦痘病发
生的机理。从本研究结果看 , 苦痘病果肉外部、内部以及种子的 Mg/ Ca 比值的确明显高
于正常果 , 其中以种子的差值最大 (表 1) 。但是为何苦痘病的发生只表现在果实表面 ,
而不表现在种子中 , 显然 , 用 Mg/ Ca 比不能解释这一现象。
笔者认为 , 苹果果实缺钙富镁并不直接导致苦痘病发生 , 而是通过其他病理生理过程
表现出来。一般认为 , 钙与果实细胞膜稳定性有关。果实采收后虽然水分供应切断 , 但是
水分耗散并未减少 , 果肉外部受到明显的水分胁迫〔18〕。本研究结果表明 , 苦痘病果实抗
氧化酶活性明显低于正常果实 (图 3 和图 4) , 因而细胞抗氧化能力较弱 , 膜脂质过氧化
产物 MAD 含量高 (图 7) , 膜相对透性 , 特别是果肉外部细胞膜的相对透性明显高于正常
果实 (图 8) 。人为渗钙可以提高抗氧化物酶活性 , 而用 MgCl2 处理则降低了 APX 等酶活
性 (图 6) 。因而苹果果实中钙可以调节细胞抗氧化酶活性 , 防止膜脂质过氧化 , 维护细
胞膜正常功能 , 防止胞间层的解体。
参考文献 :
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402　　　　　　　　　　　　　　　园 　　艺 　　学 　　报 　　　　　　　　　　　　　　　28 卷
Studies on the Relationship of the Development of Bitter Pit in Apple
Fruits with the Contents of Calcium and Magnesium and the Activities
of Antioxidant Enzymes
Wang Liangju , Jiang Weibing , He Qifeng , and Fan Huangbin
( College of Horticulture , Nanjing Agricultural University , Nanjing 210095)
Abstract : The calcium contents in all parts of bitter pit apples were significantly lower than that
of the sound ones , but only the contents of magnesium at the outer cortex significantly higher than the
sound ones. The activities of superoxide dismutase ( SOD) , peroxidase ( POX) , catalase (CAT)
and ascorbate specific peroxidase (APX) in the pitted fruits were significantly lower than that of the
sound. Vacuum infiltration of apples with CaCl2 100 mmol/ L increased activities of the above antioxi2
dant enzymes , and the treatment of MgCl2 decreased the activities of POX , APX and CAT , implying
the activities of these three enzymes were regulated by calcium. The contents of malonaldehyde and the
relative conductivity were higher in bitter pit apple fruits , which showed that the peroxidation of mem2
brane might be the important reason of the physiological disorder in apple with lower level of calcium.
Key words : Apple ; Bitter pit ; Calcium ; Magnesium ; Antioxidant enzyme
征 　文 第 26 届国际园艺大会将在加拿大多伦多举行
大会由国际园艺学会主办 , 美国园艺学会、美国马铃薯协会、美国果树学会协办 , 加拿大园艺学会
承办 , 将于 2002 年 8 月 11～17 日在加拿大多伦多市举行。会议内容有园艺作物育种、栽培、植物保护、
生物技术、园艺工程、采后技术、保护地栽培、城郊型园艺、教育培训、经济管理、无土基质、热带及
亚热带园艺等。会议设大会、分组会、墙报和贸易展览 , 并安排 2～3 天的专业参观。此届会议主席诺尔
曼·卢尼 (Norman E. Looney) 博士表示尽力为中国与会专家寻找经费 , 欢迎中国同行参加大会。
2001 年 10 月 15 日为论文摘要投稿截止日期 , 2001 年 12 月 1 日通知论文摘要接受与否 , 2002 年 3 月
1 日正式通知论文作者是口头发言还是墙报展示。2002 年 4 月 15 日为论文代表注册截止日期。收到论文
全文截止日期为 2002 年 8 月 17 日。联系人地址 :
1. XXVIth IHC
Congress Canada
49 Bathurst Street , Suite 101
Toronto , ON
Canada M5V 2P2
Phone : + 1 416 504 4500
Fax : + 1 416 504 4505
E2mail : IHCreg @congresscan. com 2. Dr. Yves DesjardinsDeartement de phytologiePavillon Paul2Comtois , Local 3236CUniversit LavalQueec , CanadaG1K 7P4Phone : + 1 418 656 2131 , Poste 2359Fax : + 1 418 656 7871
E2mail : Yves. Desjardins @plg. ulaval . ca 3. 刘广树单位 : 中国农业科学院　　　蔬菜花卉研究所科研处地址 : 北京市海淀区中关村南大街12号邮编 : 100081电话 : 010268919531 　010268975140传真 : 010262174123电子信箱 :ivfcass @public3. bta. net . cn
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