BABA處理對采后芒果果實抗病性的影響

弓德強　梁清志　黃光平　鄧立寶　李雄輝　王曉　朱世江

摘 要 以‘臺農(nóng)1號芒果為試材，研究采后分別用0、50、100、200、400 mg/L的β-氨基丁酸（BABA）處理對在常溫（22～25 ℃）貯藏條件下芒果果實抗病性的影響，并探討相關防御機制。結(jié)果顯示，與對照果實相比，BABA采后處理顯著降低了芒果果實的病情指數(shù)和病果率，從而提高了芒果的商品果率，對芒果采后抗病性具有明顯的誘導作用，其中100 mg/L的BABA處理效果最好。在貯藏過程中，BABA（100 mg/L）處理不僅顯著提高了芒果防御酶苯丙氨酸解氨酶（PAL）、過氧化物酶（POD）和多酚氧化酶（PPO）的活性，同時也提高了芒果抗性物質(zhì)總酚和木質(zhì)素的含量以及貯藏早期過氧化氫（H2O2）的水平。表明防御酶、抗性物質(zhì)及活性氧可能參與了BABA誘導芒果果實采后抗病性的過程。

關鍵詞 芒果；β-氨基丁酸；抗病性；防御酶；抗性物質(zhì)

中圖分類號 S667.7 文獻標識碼 A

Abstract The effect of β-aminobutyric acid（BABA）treatment with 0， 50， 100， 200 or 400 mg/L on disease resistance in harvested mango（Mangifera indica L. cv. Tainong No.1）fruits during storage at ambient temperature （22-25 ℃）and the possible defense mechanism involved were investigated to provide a theoretical basis for the new technological control of postharvest diseases. The results indicated that BABA significantly reduced the disease index and disease incidence， and enhanced the commodity fruit rate of mango fruits， compared to the control. BABA treatment was effective in inducing the resistance of mango fruits to postharvest diseases， and 100 mg/L BABA was the most effective treatment for the control of postharvest diseases. Compared with the control， BABA （100 mg/L）significantly enhanced the activities of defense enzymes phenylalanine ammonia-lyase（PAL）， peroxidase （POD）and polyphenol oxidase（PPO）in mango fruits during storage. Meanwhile， BABA significantly increased the contents of antifungal substance such as total phenolic and lignin in fruits during storage. In addition， BABA also significantly increased the level of hydrogen peroxide（H2O2）in fruits in the early stage of storage. These results suggest that defense enzymes， antifungal substance and reactive oxygen species were probably involved in the BABA-induced disease in harvested mango fruits.

Key words Mango； β-aminoisobutyric acid； Disease resistance； Defense enzymes； Antifungal substance

doi 10.3969/j.issn.1000-2561.2015.11.024

芒果（Mangifera indica L.）屬于熱帶亞熱帶水果，一般在高溫季節(jié)采收，果實呼吸代謝比較旺盛，常溫條件下不耐貯藏，容易發(fā)生病害而腐爛，因此成為芒果產(chǎn)業(yè)快速發(fā)展的瓶頸。目前，在生產(chǎn)中芒果果實的防病保鮮處理方法仍在用化學殺菌劑，雖然效果較好，但其藥物殘留、產(chǎn)生抗藥性等負面作用越來越引起廣大消費者的關注和擔心。因此，探索新的安全高效的防病保鮮劑成為研究熱點[1]。近年來，抗病性誘導技術已經(jīng)成為果蔬采后病害防治研究的熱點，被認為是最有前途能替代化學殺菌劑的控制果蔬采后病害的方法。果蔬誘導抗性是采用生物和非生物誘導因子處理采后果蔬產(chǎn)品，通過提高果蔬自身的免疫力間接減少病原菌的侵染，從而延長果蔬的貯藏壽命，因此具有很大的應用潛力。

β-氨基丁酸（β-amino-butyricacid，BABA）是一種由番茄根系分泌的非蛋白氨基酸，具有廣譜的誘抗活性，可誘導植物組織由病毒、細菌、卵菌、真菌、線蟲以及其他非生物脅迫引起的傷害產(chǎn)生抗性，從而保護植物的葉部、根部和果實免受危害[2]。BABA雖然不能直接作用于病原菌，但可以誘導植物防御酶活性的升高、木質(zhì)素合成的增強，以防止病原菌的侵入、菌絲的生長和孢子的形成，從而達到防病作用。BABA具有對環(huán)境安全、高效誘抗作用，被認為是一種應用前景極為廣泛的植物化學誘導劑[1]。有報道表明，BABA能誘導馬鈴薯[2]、番茄[3]、葡萄[4-5]和辣椒[6]等多種作物產(chǎn)生對多種病害（如干腐菌、晚疫病、霜霉病和炭疽?。┑目剐浴Ｔ谡T導采后水果抗病性方面，采后BABA處理能夠誘導沙糖桔[1]、香蕉[7]、葡萄柚[8]和蘋果[9]等果實產(chǎn)生抗病性，有效減輕采后病害的發(fā)生。目前有關BABA處理提高芒果采后抗病性及相關機理的研究尚未見報道。因此，本試驗以‘臺農(nóng)1號芒果為試材，研究BABA處理對采后芒果果實抗病性的影響，并探討防御相關酶（PAL、POD和PPO）、抗菌物質(zhì)（總酚、木質(zhì)素）含量及活性氧（過氧化氫）水平的變化規(guī)律，為探索控制芒果采后病害的新技術提供理論依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 材料及預處理

本試驗供試品種為‘臺農(nóng)1號芒果（Mangifera indica L. cv. Tainong No.1），于2014年8月2日采自廣西百色市田陽縣百育鎮(zhèn)一芒果生產(chǎn)園，樹齡12年生，生長勢良好，采收成熟度為7～8成，帶果柄采收后裝入紙箱，用中型貨柜車運回湛江南亞熱帶作物研究所實驗室冷庫中進行預冷。

1.2 方法

1.2.1 試驗處理方法 處理時剪留果柄約1～2 cm，選取大小均勻，無病蟲害，無機械損傷，色澤、成熟度基本一致的果實，先用自來水沖洗，晾干后進行處理。芒果果實隨機分成5組，進行BABA（含0.05% Tween-80）處理，處理濃度分別為0、50、100、200、400 mg/L，其中蒸餾水作為對照（CK），以果面達到均勻噴淋為準。自然風干后將果實放入塑料筐內(nèi)，每筐10個果，外套厚0.02 mm的打孔聚乙烯薄膜袋，封口后貯藏于室溫（22～25 ℃、RH 85%～95%）的庫中。每個處理共30個果實，重復3次。調(diào)查貯藏10 d后果實的發(fā)病情況，統(tǒng)計果實的發(fā)病率、病情指數(shù)和商品果率，篩選出BABA的最佳處理濃度。處理與對照果每3 d取樣1次，每次選取5個果實，分離果皮，切成小片后立即用液氮速凍處理，于-80 ℃冰箱中保存用于生化指標的測定。

1.2.2 病情指數(shù)、病果率及商品果率統(tǒng)計 參照Hofman等[10]的方法，將病情按輕重分為5級。0級：無病斑；1級：出現(xiàn)零星腐爛斑點；2級：病斑面積占果實總面積的25%以下；3級：病斑面積占果實總面積的25%～50%；4級：病斑面積占果實總面積的50%以上。

病情指數(shù)=[∑（病害級值×病害果數(shù)）×100]/（病害最高級值×總果數(shù)）。根據(jù)公式，病情指數(shù)的值取0～100。

病果率=[（總果數(shù)-0級果數(shù)）×100%]/總果數(shù)。

商品果率=[（0級果數(shù)+1級果數(shù)）×100%]/總果數(shù)。

1.2.3 防御酶活性的測定 PAL活性參照Tian等[11]的方法測定，以OD290每小時增加0.01表示一個酶活力單位（U）；POD活性參考Mo等[12]的方法測定，略有修改，以OD470每分鐘增加0.01表示一個酶活力單位（U）；PPO活性參考Lin等[13]的方法測定，略有修改，以OD398每分鐘增加0.01作為一個酶活性單位（U）；可溶性蛋白含量采用考馬斯亮藍G-250法[14]測定；酶活性均以U/mg pro表示。以上指標測定均重復3次。

1.2.4 過氧化氫（H2O2）、總酚和木質(zhì)素含量的測定

過氧化氫（H2O2）含量參照Prochazkova等[15]的方法測定，結(jié)果以μmol/g FW（鮮重）表示；總酚含量參照Gong等[16]的方法測定，用沒食子酸做標準品，結(jié)果表示為每克鮮樣質(zhì)量含有沒食子酸等效物的毫克數(shù)；木質(zhì)素含量參照Lee等[17]的方法測定，結(jié)果以OD280/mg DW（干重）表示。以上指標測定均重復3次。

1.3 數(shù)據(jù)分析

采用 Excel 軟件以及DPS v3.01數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)進行數(shù)據(jù)分析和差異性檢驗。

2 結(jié)果與分析

2.1 不同濃度BABA處理對控制芒果采后病害的影響

BABA處理對控制芒果采后病害和提高商品性具有明顯的效果。從圖1-A可以看出，在貯藏10 d時，不同濃度BABA采后處理均在一定程度上降低了芒果果實的病情指數(shù)，50～200 mg/L的BABA處理果實的病情指數(shù)顯著低于對照果（p<0.05），并且100和200 mg/L的BABA處理優(yōu)于50 mg/L的BABA處理。從圖1-B可以看出，在0～400 mg/L的范圍內(nèi)，BABA處理均顯著降低了芒果果實貯藏10 d時的病果率（p<0.05），其中100 mg/L的BABA處理效果最好，其病果率顯著低于50和400 mg/L的BABA處理果。BABA處理在控制芒果采后病害的同時也相應提高了芒果的商品性。從圖1-C可以看出，在貯藏10 d時，不同濃度BABA采后處理均顯著提高了芒果的商品果率（p<0.05），其中100和200 mg/L的BABA處理效果最好。以上結(jié)果表明，BABA采后處理能夠降低芒果果實貯藏期的病情指數(shù)和病果率，提高芒果的商品果率，從而有效控制芒果果實的采后病害，其中100 mg/L的BABA處理效果最好。

2.2 采后BABA處理對芒果PAL、POD和PPO活性的影響

在貯藏過程中，BABA（100 mg/L）采后處理和對照組芒果防御酶PAL、POD和PPO活性的變化，如圖2～4所示。BABA處理和對照組芒果的PAL和POD活性的變化趨勢基本一致，均為先上升后下降，在貯藏6 d時酶活性達到最高（圖2和圖3）。其中，BABA處理的PAL和POD活性分別在貯藏前期（3～6 d）和后期（6～12 d）顯著高于對照（p<0.05）。BABA處理和對照組芒果PPO活性變化趨勢也基本相似（圖4），在貯藏前期（0～3 d），芒果PPO活性逐漸上升，貯藏3 d時出現(xiàn)一個高峰，然后逐漸下降，后期趨于平緩。其中BABA處理果的PPO活性上升和下降速度均較快，并且在貯藏3～6 d的PPO活性顯著高于對照（p<0.05）。以上結(jié)果表明，BABA采后處理均能提高芒果果實在采后貯藏過程中的防御酶活性。

2.3 采后BABA處理對芒果H2O2、總酚和木質(zhì)素含量的影響

在貯藏過程中，BABA（100 mg/L）采后處理和對照組芒果H2O2、總酚和木質(zhì)素含量的變化，如圖5～7所示。在貯藏過程中，對照組芒果H2O2含量呈先下降后升高的變化趨勢（圖5），在貯藏6 d時達到最低，然后又升高；而BABA處理果H2O2含量在貯藏前期（0～3 d）呈現(xiàn)上升趨勢，3 d時達到峰值后迅速下降，9 d后又略有回升。并且BABA處理果的H2O2含量在貯藏前期（3 d）和后期（9～12 d）分別顯著高于和低于對照組果（p<0.05）。從圖6可知，在貯藏過程中，芒果總酚含量整體呈下降趨勢，其中BABA處理芒果的總酚含量下降速度較緩，并且在貯藏6～12 d內(nèi)顯著高于對照（p<0.05）。從圖7可知，在貯藏過程中，BABA處理和對照組芒果木質(zhì)素含量的變化趨勢基本一致，整體呈逐漸上升的趨勢，BABA處理芒果的總酚含量在貯藏3～12 d內(nèi)均顯著高于對照（p<0.05）。以上結(jié)果表明，BABA采后處理能提高芒果果實貯藏前期的H2O2含量，貯藏中后期（6～12 d）的總酚含量及整個貯藏期的木質(zhì)素含量。

3 討論與結(jié)論

近年來，抗病性誘導技術在水果采后抗病保鮮中的研究取得了一定的進展，茉莉酸甲酯（MeJA）和水楊酸（SA）及其功能類似物苯并噻重氮（BTH）對多種水果包括芒果的采后病害具有良好的防治效果，誘導了采后果實的抗病性[13，18-19]。BABA作為一種抗病性誘導劑在很多作物或采后果實上也得到了研究應用，具有明顯的防病效果，并且不同作物、不同處理濃度效果也存在差異。徐蘭英等[1]研究表明BABA（0.5 g/L）處理不僅能誘導沙糖桔果實的抗病性，還能提高果實的貯藏品質(zhì)。張維等[9]在蘋果上的研究表明，在0.25～1 g/L的濃度范圍內(nèi)，BABA處理對蘋果采后青霉菌具有明顯的防治效果，其中0.75 g/L的BABA處理效果最好，對接菌果實病斑直徑擴張的抑制效果優(yōu)于1 g/L BABA處理。本試驗的結(jié)果表明，在50～400 mg/L的濃度范圍內(nèi)，BABA采后處理均能降低芒果果實貯藏期間的病情指數(shù)和病果率，提高芒果的商品果率，從而有效控制芒果果實的采后病害，其中100 mg/L的BABA處理效果最好，200 mg/L的BABA處理效果次之。表明BABA在芒果上應用較低的濃度也達到了良好的防病效果，因此在生產(chǎn)上將具有廣闊的應用前景。BABA處理降低芒果采后病害的重要原因可能是其誘導了對芒果炭疽菌等病原菌侵染的抗性。BABA能夠提高采后果實對病原菌的抗性已在香蕉[7]、蘋果[9]和砂糖桔[20]果實上均得到了驗證。因此，BABA處理芒果對病原菌侵染的反應有必要做進一步的深入研究。

已有研究表明，果實采后抗病性的增強與防御酶（如PAL、POD和PPO等）活性的提高密切相關[18]。PAL、POD和PPO都參與了內(nèi)生次生代謝物質(zhì)如酚類物質(zhì)和木質(zhì)素的生物合成，這些物質(zhì)與植物的防衛(wèi)反應及抗病性密切相關[13，21]。另外，H2O2作為抗病信號分子在抗病反應中起著重要作用；同時，H2O2本身可參與抗菌物質(zhì)的合成，并參與POD作用下的細胞壁物質(zhì)的氧化交聯(lián)反應，形成結(jié)構性屏障以阻止病原菌的進一步擴展[22]。BABA處理誘導采后果實抗病性的機理可能在于激活了果實自身的防御系統(tǒng)。汪躍華等[20]研究表明0.5 g/L BABA處理能提高采后砂糖桔對青霉菌的抗病性，不僅誘導果實PAL、POD、PPO等防御酶活性的提高，而且促進了H2O2含量的大量累積。本試驗結(jié)果表明，BABA處理不僅顯著提高了貯藏前期（0～6 d）的PAL和PPO活性及后期（6～12 d）的POD活性，并且提高了抗性物質(zhì)總酚和木質(zhì)素的含量，同時誘導了貯藏前期（0～3 d）H2O2水平的積累。這些防御酶活性、抗性物質(zhì)含量及活性氧水平的提高有利于增強果實對采后病害的抗性。而貯藏后期POD活性的迅速升高有利于清除果實中過量的H2O2，維持H2O2的動態(tài)平衡，減輕過量的H2O2對果實的膜質(zhì)傷害，從而延緩采后芒果病害的發(fā)生。因此H2O2可能是作為信號分子在BABA誘導的抗病過程中起著重要作用。這與譚衛(wèi)萍等[7]在香蕉果實上的研究結(jié)果相似，活性氧參與了BABA誘導香蕉抗病性的過程，BABA處理啟動了香蕉活性氧的保護機制，包括活性氧水平提高、清除酶活性協(xié)同增強和抗病相關蛋白應答等，從而增強了香蕉果實的抗病性。

綜上所述，BABA采后處理能明顯誘導芒果果實產(chǎn)生抗病性，達到良好的防病保鮮效果，在生產(chǎn)中具有廣闊的應用前景。防御系統(tǒng)（包括防御酶的激活、活性氧的積累及抗菌物質(zhì)的合成）與芒果果實抗病性之間具有一定的相關性，在BABA誘導芒果果實對采后病害的抗性中可能起著重要的作用。

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