全 文 ：园 　艺 　学 　报 　2002 , 29 (3) : 258～260
Acta Horticulturae Sinica
收稿日期 : 2002 - 01 - 23 ; 修回日期 : 2002 - 04 - 10
基金项目 : 北京市重点实验室项目 ; “教育部高等院校优秀青年教师教科奖励基金”资助项目3 通讯作者。
外源钙对苹果果实乙烯生成的影响
刘会超　韩振海 3 　许雪峰
(中国农业大学园艺学院园艺植物研究所 , 北京 100094)
摘　要 : 外源 Ca2 + 浓度低于 350 mmol ·L - 1 时 , 可促进‘红富士’苹果果实乙烯释放 , 在 400～
1 000 mmol·L - 1之间时 , 乙烯的释放速率仅为对照的 29. 8 %～41 %。分别用高浓度 (500 mmol·L - 1) 与低浓
度 (80 mmol·L - 1) CaCl2 处理果实 12 h , 随处理时间延长 , 低浓度钙促进乙烯释放量持续增加 , 12 h 时乙烯
释放量是 2 h 时的 2. 9 倍 , 而高浓度钙抑制乙烯生成的效应比较稳定 , 保持在 12. 6～14. 4 nL·g - 1。低浓度
的 Mg2 + 、Mn2 + 也有刺激乙烯生成的作用。Ca2 + 的胞内流动抑制剂La3 + 及 CaM的抑制剂 TFP (三氟啦嗪) 在
80 mmol·L - 1的 CaCl2 存在时 , 明显抑制乙烯释放。
关键词 : 苹果 ; 果实 ; 外源钙 ; 乙烯
中图分类号 : S 661. 1 　　文献标识码 : A 　　文章编号 : 05132353X (2002) 0320258203
1 　目的、材料与方法
乙烯是影响果实成熟的关键因子 , 钙对乙烯的产生有重要调控作用〔1〕。外源钙既有促进乙烯生成
的报道 , 也有抑制生成的报道〔2～4〕。本研究用不同浓度的外源钙处理苹果果实 , 试图确定其对乙烯产
生促进或抑制影响的浓度范围 , 并对其促进乙烯生成的机制进行探讨。
将采收的成熟‘红富士’苹果果实贮存在 0～4 ℃冷库中 , 一个月后取出进行外源钙处理 (参照
Ferguson 的方法〔2〕, 略有修改) 。将果实横剖 , 取果心线以外的果肉组织 , 用打孔器将其分割为直径
0. 7 cm、厚 0. 3 cm 的圆片 , 先在 50 mmol·L - 1的 MES 缓冲液 (含 0. 25 mol·L - 1甘露醇、1 % PVP , pH
3. 8) 中平衡 10 min , 称取 4. 0 g 果实圆片转入由MES 缓冲液配制的不同孵育液 (pH 3. 8 , 50 mL 三角
瓶密封) 中 , 25 ℃下保温震荡 8 h , 转速为 100 r/ min , 所有试验均重复 3 次。试验分 5 次进行。①不
同浓度 CaCl2 处理对果实乙烯生成的影响 : CaCl2 的浓度为 0、1、5、10、20、40、50、60、70、80、
100、200、300、400、500、600、700、800 及 1 000 mmol·L - 1。②以 80 mmol·L - 1 CaCl2 为低钙处理 ,
500 mmol·L - 1 CaCl2 为高钙处理 , 孵育 12 h , 每 2 h 测定乙烯释放量 , 比较两种浓度对乙烯生成影响
的动态变化。③三种二价阳离子对乙烯释放影响的比较 : 在 MES 缓冲液中 , 配制浓度为 5 或 50 mmol
·L - 1的 CaCl2、MgCl2、MnCl2 的三种溶液 , 处理果实圆片。④在 80 mmol·L - 1 CaCl2 下 , 分别加入 0. 1、
0. 5、1. 0、2. 0、5. 0 及 10. 0 mmol·L - 1的LaCl3 处理果实 , 探讨外源钙的作用位点。⑤以 TFP (三氟啦
嗪) 0. 5 mmol·L - 1 + LaCl31. 0 mmol·L - 1、TFP 0. 5 mmol·L - 1 + LaCl3 1 mmol·L - 1 + CaCl2 80 mmol·L - 1、
LaCl3 1 mol·L - 1 + CaCl2 80 mmol·L - 1、CaCl2 80 mmol·L - 1处理果实圆片 , 探讨外源钙是否进入胞内与
CaM 结合引发促进乙烯的反应。
乙烯的测定 : 用一次性医用注射器取气 0. 5 mL , 用岛津 GC217A 气相色谱仪测定 , 3 % Chrom104
柱 , FID 检测器 , N2 流速 50 mL·min - 1 , H2 流速 50 mL·min - 1 , 空气流速 375 mL·min - 1 , 柱温 50 ℃,
进口温度 125 ℃。
2 　结果分析与讨论
2. 1 　不同浓度 CaCl2 处理对乙烯释放的影响
经 CaCl2 处理的果实圆片 , 其乙烯产生量随着 CaCl2 处理浓度的变化出现以下趋势 , 当 Ca2 + 浓度
在 350 mmol·L - 1以内时 , 乙烯释放速率高于对照 ; 在 0～80 mmol·L - 1范围内 , 随着 Ca2 + 浓度升高 ,
　　　　　　乙烯释放速率逐渐增大 ; 至 Ca2 + 80 mmol·L - 1
时 , 乙烯释放速率达到最大值 , 为 12. 9 nL·g - 1·
h - 1 , 是对照的 3 倍 ; 当 Ca2 + 浓度在 350 mmol·
L - 1以上时 , 抑制乙烯的生成 (图 1) , 在 400～
1 000 mmol·L - 1范围内 , 乙烯释放速率保持在
1. 4～2. 4 nL·g - 1·h - 1之间。说明外源钙对果实
乙 烯 的 生 成 具 有 两 种 特 性 , 在 低 浓 度
( < 350 mmol·L - 1) 时促进乙烯产生 , 在高浓度
( > 400 mmol·L - 1) 时产生抑制作用。
图 1 　不同浓度 CaCl2 对乙烯释放的影响
Fig. 1 　Effects of different concentration of CaCl2
on ethylene production
2. 2 　高浓度及低浓度钙处理对乙烯生成影响的动态变化
由图 2 可以看出 , 低钙处理的乙烯释放量皆高于高钙处理及对照 , 随着处理时间延长 , 这种趋势
更加明显。2 h 时 , 低钙处理及对照的乙烯释放量分别为 49. 3 nL·g - 1和 20. 5 nL·g - 1 , 两者相差
28. 8 nL·g - 1 ; 12 h 时 , 分别为 132. 7 nL·g - 1和 42. 5 nL·g - 1 , 两者相差 90. 2 nL·g - 1 , 说明低钙对刺激
果实中乙烯的释放有累加效应。高钙处理的乙烯释放量低于对照 , 从第 4 h 开始 , 高钙处理的乙烯释
放量稳定在 12. 6～14. 4 nL·g - 1之间 , 说明从处理后 4 h 开始 , 高钙能稳定地抑制乙烯释放。
2. 3 　三种二价阳离子对乙烯释放的影响比较
由图 3 看出 , 在 5 mmol·L - 1及 50 mmol·L - 1两种浓度下 , Ca2 + 、Mg2 + 、Mn2 + 三种二价阳离子均能
促进乙烯的生成 , 乙烯生成速率均高于对照 , 三种处理之间差异不显著。在浓度为 5 mmol·L - 1时 ,
Mg2 + 比 Ca2 + 、Mn2 +乙烯生成速率高 ; 在浓度为 50 mmol·L - 1时 , Ca2 +比 Mg2 + 、Mn2 + 高。说明 Ca2 + 刺
激乙烯生成不是专一的 , 其它二价阳离子也有此功能。
图 2 　CaCl2 处理对乙烯释放影响的动态变化
Fig. 2 　Effect of CaCl2 on dynamic changes of
ethylene production
图 3 　二价阳离子对乙烯释放的影响
Fig. 3 　Effect of cations on ethylene production
2. 4 　外源钙刺激乙烯生成的机制
使用 Ca2 + 抑制剂LaCl3 及刺激乙烯生成的最大效应浓度 80 mmol·L - 1CaCl2 处理果实 , 结果如图 4
所示。0. 1 mmol·L - 1 LaCl3 不能抑制 80 mmol·L - 1 CaCl2 所刺激的乙烯生成 , 与 80 mmol·L - 1 CaCl2 处理
相比无明显差异。0. 5～10 mmol·L - 1 La3 +均能抑制 80 mmol·L - 1 CaCl2 所刺激的乙烯生成 , 与 80 mmol
·L - 1 CaCl2 处理相比有明显差异 (P < 0. 05) 。说明 Ca2 +刺激乙烯的生成的作用位点在胞内。
用 TFP 判断进入胞内的外源钙是否通过与 CaM 结合启动生成乙烯的反应。由图 5 可以看出 , 在
80 mmol·L - 1 CaCl2 孵育液中加入 CaM 的抑制剂 TFP , 降低了外源 Ca2 + 的作用 , 乙烯释放量高于对照 ,
9523 期 　　　　　　　　　　　　　刘会超等 : 外源钙对苹果果实乙烯生成的影响 　　　　　　　　　　　　　
低于单独 80 mmol·L - 1 CaCl2 处理 , 在 TFP 和La3 + 的共同作用下 , 乙烯释放量明显低于对照 , 是对照
的 1/ 2 左右 , 与其它处理相比 , 有明显差异 (P < 0. 05) 。在 TFP 存在而无La3 + 的情况下 , 抑制乙烯释
放的效果不显著 , 与 80 mmol/ L CaCl2 处理相比 , 无显著差异。
图 4 　钙抑制剂 ( La3 + ) 对乙烯释放速率的影响
Fig. 4 　Effects of inhibitor of Ca2 + ( La3 + )
on ehtylene production
1.LaCl30. 1 mmol·L - 1 + CaCl2 80 mmol·L - 1 ; 2. LaCl30. 5 mmol·L - 1
+ CaCl2 80 mmol·L - 1 ; 3. LaCl3 1 mmol·L - 1 + CaCl2 80 mmol·L - 1 ;
4. LaCl3 2 mmol·L - 1 + CaCl2 80 mmol·L - 1 ; 5. LaCl3 5 mmol·L - 1 +
CaCl2 80 mmol·L - 1 ; 6. LaCl3 10 mmol·L - 1 + CaCl2 80 mmol·L - 1 ;
7. CaCl2 80 mmol·L - 1 ; 8. 对照 Control .
图 5 　CaM 抑制剂 TFP (三氟啦嗪) 对乙烯释放的影响
Fig. 5 　Effects of TFP on ethylene production
1. TFP 0. 5 mmol·L - 1 + LaCl3 1 mmol·L - 1 + CaCl2 80 mmol·L - 1 ;
2. TFP 0. 5 mmol·L - 1 + CaCl2 80 mmol·L - 1 ;
3. LaCl3 1 mmol·L - 1 + CaCl2 80 mmol·L - 1 ;
4. CaCl2 80 mmol·L - 1 ; 5. 对照 Control .
参考文献 :
1 　Bush D S. Calcium regulation in plant cells and its role in signaling. Annu. Rev. Plant Physiol . Plant Mol . , 1995 , 46 : 95～112
2 　Ferguson I B. Calcium stimulation of ethylene production induced by 12aminocyclopropane212carboxylic acid indole232acetic acid. J . Plant Growth
Regul . , 1983 , 2 : 205～214
3 　Burns J K, Evensen K B. Ca2 + effects on ethylene , carbon dioxide and 12aminocyclopropane212carboxylic acid synthase activity. Physiol . Plant ,
1986 , 66 : 609～615
4 　关军锋 , 束怀瑞 , 黄天栋. 钙对新红星苹果乙烯生成的作用. 园艺学报 , 1991 , 18 (3) : 205～209
The Effect of Exogenous Calcium on Ethylene Production of Apple Fruit
Liu Huichao , Han Zhenhai , and Xu Xuefeng
( Institute for Horticultural Plants , College of Horticultural Science of China Agricultural University , Beijing 100094 , China)
Abstract : Slices of‘Fuji’apple fruit which was stored at 0 - 4 ℃for 1 month were treated with different
concentrations of CaCl2 to evaluate the influence of exogenous Ca2 + on changes of their ethylene productions. The
results showed that Ca2 + enhanced the ethylene production when CaCl2 concentrations were lower than 350 mmol·
L - 1 , while it inhibited the ethylene production when Ca2 + concentration was higher than 350 mmol·L - 1 . During
0 - 12 h period of treatment , lower level of Ca2 + (80 mmol·L - 1) produced more ethylene continuously , while
the higher level of Ca2 + (500 mmol·L - 1) inhibited ethylene production steadily. Not only low concentration of
Ca2 + is a factor of cation to stimulate ethylene production , but Mg2 + and Mn2 + also showed the similar effect as
Ca2 + did. La3 + (the inhibitor of Ca2 + ) and trifluoperazine (the inhibitor of CaM) inhibited ethylene production
in the presence of low Ca2 + (80 mmol·L - 1) treatment .
Key words : Apple ; Fruit ; Exogenous calcium ; Ethylene
062 　　　　　　　　　　　　　　　　　园 　　艺 　　学 　　报 　　　　　　　　　　　　　　　　　　29 卷