全 文 ：园 　艺 　学 　报 　2005, 32 (4) : 620～623
Acta Horticulturae Sinica
收稿日期 : 2004 - 10 - 08; 修回日期 : 2004 - 12 - 30
基金项目 : 国家重点基础研究发展规划 ‘973’项目 ( G2000046806) ; 国家自然科学基金项目 ( 30270917) ; 浙江省自然科学基
金重点项目 ( ZD0004) ; 高等学校博士点学科专项科研基金项目 (20040335022)3 通讯作者 Author for correspondence ( E2mail: akun@zju1edu1cn)
12M CP处理对不同成熟度番茄果实 L e2ETR4表达
的影响
魏绍冲 1, 2 　李　鲜 1 　陈昆松 13 　徐志豪 3 　罗云波 4
(1 浙江大学果实分子生理与生物技术实验室 , 农业部园艺植物生长发育与生物技术重点开放实验室 , 杭州 310029; 2 山
东农业大学园艺科学与工程学院 , 泰安 271018; 3 浙江省农业科学院蔬菜研究所 , 杭州 310021; 4 中国农业大学食品科
学与营养工程学院 , 北京 100083)
摘 　要 : 以樱桃番茄 (Lycopersicon esculen tum ) 品种 ‘卡罗 ’果实为材料 , 研究了 12MCP处理对不同
成熟度果实采后 20℃贮藏过程中乙烯受体 L e2ETR4表达和乙烯释放水平的影响。结果表明 : 12MCP处理可
以抑制跃变上升期 (破色期 ) 番茄果实乙烯释放及 L e2ETR4表达 ; 对跃变前期 (绿熟 ) 和跃变高峰期 (粉
红期 ) 果实 Le2ETR4表达也有抑制作用 , 但对乙烯释放无明显影响 ; 对跃变下降期 (红熟期 ) 果实 Le2
ETR4表达不仅无明显影响 , 反而促进了乙烯释放。
关键词 : 番茄 ; 果实 ; 成熟 ; 乙烯受体 ; 12MCP
中图分类号 : S 64112　　文献标识码 : A　　文章编号 : 05132353X (2005) 0420620204
Effect of 12M CP Trea tm en t on L e2ETR4 Expression of Harvested Toma to
Fru it a t D ifferen t M a tura tion Stages
W ei Shaochong1, 2 , L i Xian1 , Chen Kunsong13 , Xu Zhihao3 , and Luo Yunbo4
(1Laboratory of F ruit M olecular Physiology and B iotechnology; The S tate A gricu ltura l M in istry Labora tory of Horticu ltura l P lant
Grow th, D evelopm ent and B iotechnology, Zhejiang U niversity, Hangzhou 310029, China; 2 College of Horticulture Science and
Engineering, Shandong A gricu ltura l U niversity, Ta ipian 271018, Ch ina; 3V egetable Research Institu te, Zhejiang A cadem y of A gri2
cu ltura l Sciences, Hangzhou 310021, Ch ina; 4 College of Food Science and N utrition Engineering, China A gricu ltura l U niversity,
B eijing 100083, Ch ina)
Abstract: Effects of 12MCP on exp ression of ethylene recep tor Le2ETR4 and ethylene p roduction rate in
harvested cherry tomato (Lycopersicon esculentum ) fruit at different maturation stages were investigated in this
study. 12MCP treatment reduced Le2ETR4 exp ression and ethylene p roduction rate of turning fruit, and inhibited
the Le2ETR4 exp ression of green mature and p ink fruit at 20℃. However, 12MCP treatment had no significant
influence on ethylene p roduction rate of green mature and p ink fruit at 20℃. Furthermore, 12MCP treatment ac2
celerated ethylene p roduction rate but had no obvious effect on the Le2ETR4 exp ression in red ripe fruit.
Key words: Tomato; Fruit; R ipening; Ethylene recep tor; 12MCP
植物激素乙烯在植物生长发育和成熟衰老〔1〕以及逆境反应〔2〕等过程中起重要调节作用。乙烯作
用是通过调节乙烯受体及其一系列信号转导过程 , 最终调控相关基因的表达来实现的〔3〕。12甲基环丙
烯 (12methylcyclop ropene, 12MCP) 是一种新型乙烯受体抑制剂 , 具有无毒无味 , 使用方便 , 成本低
廉 , 安全高效等优点 , 能强烈竞争植物体内的乙烯受体 , 阻断内源乙烯的生理效应 , 延缓果实成熟衰
老进程 , 在园艺植物上已有较广泛的应用〔4〕。番茄属于典型的呼吸跃变类型果实 , 对乙烯十分敏感 ,
是研究果实成熟衰老机理和乙烯信号转导途径的理想模式植物材料〔5〕。目前已分离出 6个番茄乙烯受
体基因家族成员 , 即 L e2ETR1、L e2ETR2、N R (L e2ETR3 )、L e2ETR4、L e2ETR5和 L e2ETR6, 这些受体
　4期 魏绍冲等 : 12MCP处理对不同成熟度番茄果实 L e2ETR4表达的影响 　
基因在果实中的表达模式各不相同〔6〕。其中 , N R和 L e2ETR4在成熟番茄果实中具有相对较高的表达
水平 , 特别是 L e2ETR4, 在成熟果实中可占乙烯受体总表达量 50%左右〔7〕, 其反义番茄植株呈现出乙
烯组成型反应 , 主要表现在叶偏上性 , 花瓣脱落和果实成熟提前等方面〔8〕, 这些研究说明 L e2ETR4在
番茄果实成熟过程中可能起调控作用。本文探讨了 12MCP处理对不同成熟度番茄果实采后 20℃贮藏
过程中 L e2ETR4表达和乙烯生成的影响 , 以期进一步了解 12MCP对果实成熟过程中 L e2ETR4的调控
机理。
1　材料与方法
试材为樱桃番茄 (L ycopersicon escu len tum ) 品种 ‘卡罗 ’果实 , 采后当天运抵实验室。选取大小
均匀的果实 , 按果皮颜色分成绿熟、破色、粉红和红熟 4个时期 , 分别代表呼吸跃变前期、跃变上升
期、跃变高峰期和跃变下降期。果实经 15℃预冷 3 h后进行 12MCP处理 : 将果实置于密闭容器中 ,
以 500 nL·L - 1的 12MCP 20℃下处理 12 h; 以密闭 12 h果实作为对照 , 于 20℃下贮藏。定期每次随
机取 10个果 , 检测果实乙烯释放水平 , 重复 3次 , 并取各处理果实外果皮部位 , 用液氮速冻后贮于
- 70℃, 用于 RNA提取。乙烯测定采用 SP6800气相色谱仪 (山东鲁南瑞虹化工仪器有限公司 )。取
015 kg果实置密闭容器 , 在 20℃下放置 1 h后抽取 110 mL气体 , 按 Zhang等〔9〕的方法测定乙烯含量 ,
重复 3次。番茄果实 RNA提取采用异硫氰酸胍法 , RNA甲醛变性凝胶电泳及转移至尼龙膜、杂交、洗
膜等按 Sambrook等〔10〕的方法进行。以 594 bp大小的乙烯受体基因 (Le2ETR4) 片段为探针进行 Northern
杂交 , α∃32 P2dCTP放射性同位素探针标记按照 TaKaRa公司随机引物标记试剂盒说明书进行。
2　结果与分析
211　12M CP处理对乙烯跃变前期 (绿熟 ) 果实乙烯释放速率和 L e2ETR4表达的影响
由图 1可以看出 , 绿熟番茄果实在处理后的 72 h内 , 对照和 12MCP处理果实乙烯释放水平一直
较低 , 且两者变化趋势一致 , 无明显差异。在处理后 3 h内 , 乙烯释放水平均有所降低 , 随后一直上
升 , 至处理后 72 h分别达 1147和 1157 nL·g- 1 ·h - 1。12MCP处理可以显著抑制处理后 3～12 h的
L e2ETR4表达 , 至处理后 24 h, 这种抑制效应逐渐被解除 (图 2)。
图 1　20℃下 12M CP处理对绿熟番茄果实乙烯释放速率的影响
F ig. 1　Ethylene production ra te in green fru it trea ted
w ith 12M CP a t 20℃ 图 2　在 20℃下 12MCP处理对绿熟番茄果实 L e2ETR4表达的影响F ig. 2　L e2ETR4 expression in green fru it trea tedw ith 12M CP a t 20℃
212　12M CP处理对乙烯跃变上升期 (破色期 ) 果实乙烯释放速率和 L e2ETR4表达的影响
破色期番茄果实在采后 24 h时 , 乙烯释放出现一个高峰 , 随后逐渐下降 , 直至处理后 72 h。
12MCP处理可以不同程度地抑制该成熟度果实的乙烯释放 , 以高峰前的抑制效应最为明显 (图 3)。
对照果实中的 L e2ETR4表达从处理后 12 h开始呈持续增强变化 , 经 12MCP处理果实中的 L e2ETR4表
达受到强烈抑制 , 直到处理后 72 h才得以恢复 (图 4)。可见 , 12MCP处理可以降低乙烯跃变上升期
番茄果实的乙烯释放和 L e2ETR4表达水平。
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园 　　艺 　　学 　　报 32卷
213　12M CP处理对乙烯跃变高峰期 (粉红期 ) 果实乙烯释放速率和 L e2ETR4表达的影响
如图 5所示 , 粉红期番茄果实在处理后 72 h内 , 乙烯释放水平一直维持在较高的水平 , 12MCP
处理对果实乙烯释放影响较小 , 从总体来看 , 对照和处理之间无显著差异。从果实 L e2ETR4表达变化
看 (图 6) , 对照在处理后 72 h内呈现逐渐增强的趋势 ; 而 12MCP处理在 3 h和 12 h时表达受到明显
抑制 , 随着时间推移 , 抑制作用相应被解除 , 在 24 h和 72 h时 L e2ETR4的表达表现出较高水平。
图 3　在 20℃下 12M CP处理对破色期番茄乙烯释放速率的影响
F ig. 3　Ethylene production ra te in break ing fru it trea ted
w ith 12M CP a t 20℃ 图 4　在 20℃下 12MCP处理对破色期番茄果实 Le2ETR4表达的影响F ig. 4　L e2ETR4 expression in break ing fru it trea tedw ith 12M CP a t 20℃
图 5　在 20℃下 12M CP处理对粉红期番茄乙烯释放速率的影响
F ig. 5　Ethylene production ra te in p ink fru it trea ted
w ith 12M CP a t 20℃ 图 6　在 20℃下 12MCP处理对粉红期番茄果实 L e2ETR4表达的影响F ig. 6　L e2ETR4 expression in p ink fru it trea tedw ith 12M CP a t 20℃
图 7　20℃下 12M CP处理对红熟期番茄乙烯释放速率的影响
Fig. 7　Ethylene production rate in red fruit treated with 12MCP at 20℃ 图 8　在 20℃下 12MCP处理对红熟期番茄果实 L e2ETR4表达的影响Fig. 8　L e2ETR4 expression in red fruit treated with 12MCP at 20℃
214　12M CP处理对乙烯跃变下降期 (红熟期 ) 果实乙烯释放率和 L e2ETR4表达的影响
由图 7可看到 , 红熟期番茄果实在采后 72 h内的乙烯释放水平逐渐下降 , 这与果实已经越过呼
吸跃变高峰有关。此时的 12MCP处理可以促使乙烯释放量的增高。红熟果实中 L e2ETR4表达强度一
直维持在一个较高的水平 , 12MCP处理对 L e2ETR4表达总体上影响不大 (图 8)。
3　讨论
成熟度是影响 12MCP对果实处理效应的重要因素。Fan等〔11〕发现 12MCP的作用随着杏果实成熟
226
　4期 魏绍冲等 : 12MCP处理对不同成熟度番茄果实 L e2ETR4表达的影响 　
度的增加而下降。12MCP处理对不同成熟度番茄果实的软化、乙烯生成和色泽形成等的影响各不相
同〔12〕。12MCP处理可以降低绿熟番茄果实 N R和 L e2ETR1受体的表达水平〔13〕, 但尚未见 12MCP处理
对番茄果实 L e2ETR4表达的影响。本研究结果表明 , 12MCP处理可以不同程度地抑制跃变前期 (绿
熟期 ) 至跃变高峰期 (粉红期 ) 番茄果实的 L e2ETR4表达水平 , 但这种抑制效应均有一定时效性 ,
即随着 12MCP处理后时间的延长 , 抑制效应趋于减弱 , 以跃变上升期 (破色期 ) 果实中的持续效应
最长 ; 12MCP处理对采后番茄果实乙烯合成抑制效应主要表现在跃变上升期 (破色期 ) , 而对绿熟期
和粉红期果实的乙烯合成无明显的影响。当果实进入乙烯跃变下降期 (红熟期 ) 后 , 12MCP处理效
应明显丧失 , 对 L e2ETR4表达的抑制效应消失 , 且促使了乙烯的生物合成。其可能的原因是 : 跃变上
升期 (破色期 ) 番茄果实正处于系统 I乙烯向系统 II乙烯转变时期 , 12MCP处理可以通过抑制
L e2ETR4表达而有效抑制乙烯的生成 , 进而延缓果实衰老进程 ; 尽管 12MCP处理也明显抑制跃变前期
(绿熟期 ) 和跃变高峰期 (粉红期 ) 番茄果实 L e2ETR4表达 , 但此时果实本身的乙烯生成水平较低
(绿熟期 ) 或较高 (粉红期 ) , 可能是造成 12MCP处理对果实乙烯合成影响不显著的主要原因 ;
12MCP处理促进红熟期 (跃变下降期 ) 果实乙烯合成的原因可能与乙烯生物合成的正、负反馈调控机
制有关 , 12MCP阻止了乙烯对自身合成的负反馈调节 , 促使乙烯的生成增加。
目前 , 关于 12MCP处理效应的持久性尚未确定。12MCP的作用因植物种类和植物组织而异 , 新
的乙烯受体产生可能是影响其作用的主要因素。12MCP处理对桃果实 Pp2ETR1基因表达无明显影响 ,
但可以抑制 Pp2ERS1基因表达 , 这种抑制作用在 12MCP处理后 24 h即被解除〔14〕。持续 12MCP处理
可以抑制鳄梨果实 PA 2ERS1基因的表达水平 , 当终止处理后 , 基因的表达水平便很快恢复〔15〕。可见
12MCP处理效应持久性的相关研究尚需深入。
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