果實(shí)損傷與乙烯釋放關(guān)系研究

袁洪超， 趙正棟， 鄭麗英， 曹小勇

(陜西理工學(xué)院生物科學(xué)與工程學(xué)院，陜西省資源生物重點(diǎn)試驗(yàn)室，陜西漢中 723000)

果實(shí)損傷與乙烯釋放關(guān)系研究

袁洪超， 趙正棟， 鄭麗英， 曹小勇

(陜西理工學(xué)院生物科學(xué)與工程學(xué)院，陜西省資源生物重點(diǎn)試驗(yàn)室，陜西漢中 723000)

研究損傷對果實(shí)乙烯合成及釋放的影響，為果蔬采后的貯存及運(yùn)輸技術(shù)提供理論依據(jù)。以成熟番茄果實(shí)及杜仲綠色翅果為材料，采用氣相色譜法測定乙烯釋放量，比較兩種不同植物處于不同發(fā)育狀態(tài)的果實(shí)，在受到損傷后乙烯生物合成及釋放的情況。結(jié)果表明:完整番茄乙烯釋放速率逐漸降低，而有損傷的乙烯釋放速率逐漸升高，兩個損傷面的比一個損傷面的速率變化明顯，最高約為1.74 nL/(g·h);完整杜仲果實(shí)的乙烯釋放檢測不到，而受損杜仲果實(shí)的乙烯釋放速率逐漸減小，最大值約為0.71 nL/(g·h)。試驗(yàn)顯示兩種果實(shí)乙烯釋放模式不同，不同損傷狀態(tài)對果實(shí)乙烯釋放影響不同。

果實(shí); 番茄; 杜仲; 乙烯

0引言

番茄(L.esculentum)果實(shí)營養(yǎng)豐富，具特殊風(fēng)味，是全世界栽培最為普遍的果菜之一。杜仲(E.ulmoides)的干燥樹皮是中國名貴滋補(bǔ)藥材，具補(bǔ)肝腎、強(qiáng)筋骨、降血壓、安胎等諸多功效，杜仲果殼由纖維素、木質(zhì)素和12%左右的杜仲膠組成，是提取杜仲膠的最佳原料［1］。

乙烯是一種植物激素，在調(diào)節(jié)果實(shí)成熟與促進(jìn)器官衰老方面發(fā)揮著重要作用，在植物的各種組織、器官和果實(shí)內(nèi)普遍存在，是由蛋氨酸在供氧充足條件下轉(zhuǎn)化而成［2-6］。它具有“自促作用”，也可以促進(jìn)RNA和蛋白質(zhì)的合成，加速呼吸作用。乙烯含量增加時，促進(jìn)有機(jī)物質(zhì)的轉(zhuǎn)化，加速果實(shí)成熟［7-9］。果實(shí)損傷會引起乙烯釋放量增加［10］，與細(xì)胞的活力、化學(xué)物質(zhì)、細(xì)胞內(nèi)(細(xì)胞間)新陳代謝功能的調(diào)節(jié)以及信息傳遞等密切相關(guān)［11-12］。本研究的目的是比較不同植物種類和處于不同發(fā)育狀態(tài)的果實(shí)，受到損傷后乙烯生物合成及釋放的情況。

1 材料與方法

1.1 試驗(yàn)材料的選取

番茄果實(shí)購自市場，為直徑約3 cm色澤良好的成熟果實(shí);杜仲果實(shí)采自校園，為正在發(fā)育，長約3 cm的翅果。

1.2 試驗(yàn)儀器、用具及試劑

試驗(yàn)儀器:島津GC2010氣相色譜儀(日本島津公司);250 μL微量進(jìn)樣器(上海高鴿工貿(mào)有限公司);DK-98-Ⅱ型電熱恒溫水浴鍋(天津泰斯特公司);AL204型電子天平(上海梅特勒-托利多公司);塑料小瓶(直徑5 cm，高7 cm);刀片。試劑:純凈水;體積分?jǐn)?shù)99.9%乙烯(北京兆格氣體科技有限公司);高純氫(西安衛(wèi)光氣體有限公司);高純氮(陜西寶光集團(tuán))。

1.3 試驗(yàn)方法

1.3.1 材料處理

完整番茄果實(shí):4顆果實(shí)置于1個小瓶中;受損番茄果實(shí):用刀片切割，分別形成一個和兩個損傷面。完整杜仲果實(shí):約13.5 g，裝入塑料小瓶，占瓶的2/3;受損杜仲果實(shí):用刀片將杜仲翅果切分成兩半。

不同處理的果實(shí)置于小瓶中，放入25℃水浴鍋，每隔一個小時利用氣相色譜儀對瓶內(nèi)氣體中乙烯含量進(jìn)行檢測，共檢測4次。

1.3.2 色譜操作條件

色譜柱:GS-GasPro(30 m×0.32 mm)。輔氣:氫氣流量40 mL/min;空氣流量400 mL/min。載氣:氮?dú)鈮簭?qiáng)112.8 kPa，流量64 mL/min;柱流量:2 mL/min;吹掃流量:2 mL/min。溫度:進(jìn)樣口溫度200℃;柱溫100℃保留3.5 min，以30℃/min升溫至230℃;檢測器溫度:230℃。分流進(jìn)樣，分流比:4.0。

2 結(jié)果與分析

2.1 番茄果實(shí)的乙烯釋放

完整及損傷番茄果實(shí)的乙烯釋放速率檢測結(jié)果見表1。

表1 完整及損傷番茄果實(shí)的乙烯釋放速率 單位:nL/(g·h)

試驗(yàn)結(jié)果表明:完整番茄乙烯釋放速率在4 h內(nèi)有所降低，而損傷果實(shí)的乙烯釋放速率升高，兩個損傷面的比一個損傷面的速率變化明顯，最高約為1.76 nL/(g·h)。顯示不同損傷狀態(tài)對果實(shí)乙烯釋放影響不同。

2.2 杜仲果實(shí)的乙烯釋放

完整和損傷杜仲翅果的乙烯釋放速率檢測結(jié)果見表2。完整杜仲果實(shí)的乙烯釋放檢測不到，而受損果實(shí)的乙烯釋放速率逐漸減小，最大值約為0.71 nL/(g·h)。

表2 完整及損傷杜仲翅果的乙烯釋放速率 單位:nL/(g·h)

試驗(yàn)結(jié)果表明:(1)完整番茄果實(shí)可以檢測到乙烯釋放而杜仲翅果沒有檢測到，這反映出不同植物種類及發(fā)育狀態(tài)的果實(shí)乙烯合成及釋放存在明顯差異;(2)通過番茄和杜仲的受傷果實(shí)與完整果實(shí)的對比可以得出:損傷明顯促進(jìn)了乙烯的釋放;(3)通過番茄一個損傷面與兩個損傷面的比較可以得出:受傷面積大可以促進(jìn)乙烯的釋放。試驗(yàn)結(jié)果是否適用于其它植物果實(shí)的乙烯釋放模式還有待研究。

3 討論

所有的植物器官都能夠產(chǎn)生乙烯，但在衰老組織及成熟果實(shí)中最高(＞1.0 nL/(g·h));乙烯的生物合成會被幾個因子所促進(jìn)，包括發(fā)育狀態(tài)、環(huán)境條件、其它植物激素以及物理和化學(xué)傷害(physical and chemical injury)、環(huán)境脅迫，如干旱、淹水、冷害、臭氧及機(jī)械損傷;在上述條件下乙烯是通過正常生物合成途徑生成，這種乙烯被稱為“脅迫乙烯”，它涉及植物對脅迫反應(yīng)的開始，包括脫落、衰老、損傷修復(fù)(wound healing)，及增強(qiáng)對病害抵抗［13］。果實(shí)成熟是一個由遺傳所控制的，涉及色、香、味多種變化的復(fù)雜過程，番茄被認(rèn)為可以作為研究乙烯生物合成及作用機(jī)制的躍變型果實(shí)的模式代表［14］。Kende等［15］比較研究了番茄果實(shí)由綠色到紅色7個不同發(fā)育狀態(tài)，完整及損傷狀態(tài)下乙烯合成速率，他們的結(jié)果顯示:完整綠色果實(shí)乙烯合成幾乎為零，隨著發(fā)育逐漸增大，第五階段最高，接著有所回落;果實(shí)損傷后乙烯釋放均明顯增加，第五階段最高，而綠色果實(shí)比成熟果實(shí)高。Yokotani等［16］比較研究了番茄果實(shí)對乙烯及損傷誘導(dǎo)的反應(yīng)，他們的結(jié)果顯示，野生型和rin、nor突變體果實(shí)，在損傷處理后的4 h乙烯合成由接近零增大到最高值，約8 nL/(g·h)，隨后逐漸下降;他們使用的番茄果實(shí)為開花后20 d的幼嫩未成熟果實(shí)。我們試驗(yàn)所用番茄果實(shí)為成熟果實(shí)，完整果實(shí)乙烯合成速率較低，在損傷后明顯升高，結(jié)果與Kende等［15］的相近。對兩種果實(shí)乙烯釋放試驗(yàn)結(jié)果顯示番茄、杜仲乙烯釋放模式不同。完整番茄果實(shí)有乙烯釋放且速率逐漸減小;受損后乙烯釋放速率增加，且損傷越重乙烯的釋放速率越快。而完整杜仲果實(shí)沒有乙烯的釋放，受損后乙烯釋放速率逐漸減小。吳主蓮等［10］利用蘋果的試驗(yàn)結(jié)果顯示受損傷的乙烯釋放速率會有明顯的增加，本文的試驗(yàn)結(jié)果也同樣有這一現(xiàn)象。但是，她只是檢測了一種果實(shí)，我們利用兩種果實(shí)進(jìn)行試驗(yàn)，能夠更有力地說明:果實(shí)損傷均會導(dǎo)致乙烯釋放速率增加，但不同的果實(shí)乙烯釋放模式存在不同。研究受損果實(shí)與乙烯釋放量的關(guān)系，可以為果實(shí)的采后、運(yùn)輸及貯存提供一些理論依據(jù)。

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［責(zé)任編輯:謝 平］

Study on the relationship between ethylene and fruit injury

YUAN Hong-chao， ZHAO Zheng-dong， ZHENG Li-ying， CAO Xiao-yong
(School of Bioscience and Engineering，Shaanxi Province Key Laboratory of Biological Resources，Shaanxi University of Technology，Hanzhong 723000，China)

The effects of fruit damage on ethylene synthesis and release were researched and the results can provide the theoretical foundation for fruit and vegetable post-harvest storage and transportation technology.Ripe fruit of tomato(Lycopersicon esculentum)and green growing eucommia(Eucommia ulmoides)samara were used as materials，releasing ethylene were determinated with gas chromatography，and the ethylene biosynthesis and release were comparatively studied with these two different species and different developmental stage fruit after being damaged.The intact and damaged(splited with a small blade)fruit of tomatoes and eucommia were put in sealed plastic vials，the ethylene content in vials were determined at fixed time，and calculate ethylene release rate.The results showed:ethylene release rate of intact tomatoes fruit decreased progressively，but that of damaged fruit increased gradually，the change of two damaged surface is more obvious than that of a single damaged surface with the highest value being about 1.74 nL/(g·h);it is hard to detect ethylene release in intact eucommia samara，and the ethylene release rate of damaged samara began to decrease，the maximum was about 0.71 nL/(g·h).The experiment results shows that ethylene release pattern is different between two type fruit and different damage states show a different effects on fruit ethylene release.

fruit; tomato; eucommia; ethylene

Q946.885+.7

A

1673-2944(2014)05-0056-03

2014-04-04

陜西省油脂深加工工程技術(shù)研發(fā)中心科研基金資助項(xiàng)目(2009ZDGC-03);陜西省重點(diǎn)學(xué)科專項(xiàng)建設(shè)經(jīng)費(fèi)資助項(xiàng)目

袁洪超(1992—)，男，陜西省寧強(qiáng)縣人，陜西理工學(xué)院學(xué)生，主要研究方向?yàn)橹参锷锛夹g(shù);［通信作者］曹小勇(1964—)，男，陜西省涇陽縣人，陜西理工學(xué)院教授，碩士，碩士研究生導(dǎo)師，主要研究方向?yàn)橹参锷锛夹g(shù)。