草莓果實采后衰老過程中花青苷含量和活性氧代謝的變化

杜曉東，司建利，及華，李麗梅，程玉豆

（1.河北省農(nóng)林科學院農(nóng)業(yè)信息與經(jīng)濟研究所，河北石家莊050051；2.河北省農(nóng)林科學院遺傳生理研究所，河北石家莊050051；3.日照港中學，山東日照276826）

草莓果實采后衰老過程中花青苷含量和活性氧代謝的變化

杜曉東1，司建利2，3，及華2，李麗梅2，程玉豆2

（1.河北省農(nóng)林科學院農(nóng)業(yè)信息與經(jīng)濟研究所，河北石家莊050051；2.河北省農(nóng)林科學院遺傳生理研究所，河北石家莊050051；3.日照港中學，山東日照276826）

以粉紅期的達賽萊克特草莓為試材，分別在常溫（25℃）和低溫（4℃）條件下進行貯藏，研究貯藏過程中草莓呼吸速率、花青苷含量以及活性氧代謝等指標的變化，并對這些生化指標的相關性進行了分析。結果表明，隨著貯藏時間的延長，草莓的呼吸速率呈先下降后上升趨勢，O2-·產(chǎn)生速率、花青苷含量和MDA含量呈增加趨勢，超氧化物歧化酶（SOD）活性呈先升高后降低趨勢；低溫（4℃）能降低草莓的呼吸速率和O2-·產(chǎn)生速率，減少花青苷和MDA含量，使SOD活性和類黃酮含量保持較高水平，從而延緩果實衰老；草莓花青苷合成與O2-·產(chǎn)生速率和MDA含量均呈極顯著的正相關（P＜0.01）。

草莓；活性氧代謝；花青苷；衰老

本研究以粉紅期成熟的草莓果實為試材，分別在室溫（25℃）和低溫（4℃）條件下進行貯藏，分析貯藏過程中草莓呼吸速率、花青苷含量和活性氧代謝等生理生化指標的變化，旨在為揭示草莓的成熟衰老機制提供新的依據(jù)。

1 材料和方法

1.1 試驗材料

供試草莓品種為達賽萊克特（Fragariananassa Duch.cv.Darselect），采自河北省石家莊市郊區(qū)學府路草莓采摘園，采后立即運回實驗室。挑選成熟度一致，無病蟲害和機械損傷，果形端正，紅色面積占果面40%～60%的粉紅期果實進行試驗。

1.2 試驗方法

將草莓果實分別置于低溫（4℃）和常溫（25℃）中進行貯藏。除測定呼吸速率使用完整果實以外，其余果實經(jīng)去皮和去籽后，將果肉剪碎，混合均勻，液氮速凍，-20℃下保存?zhèn)溆茫糜跍y定草莓的其他生理生化指標。

1.2.1 呼吸速率的測定將草莓果實600 g左右放置在密封的干燥器內(nèi)，靜置2 h后，采用NaOH吸收法測定果實呼吸產(chǎn)生的CO2。每天定時測定1次，直至果實開始出現(xiàn)腐爛為止。以單位時間內(nèi)呼吸產(chǎn)生CO2的量表示呼吸速率[10]。

《信號與系統(tǒng)》是電子信息工程、通信工程以及自動控制等專業(yè)本科學生的一門必修課程，該課程以高等數(shù)學、復變函數(shù)及電路分析等課程為基礎，同時又為后繼課程如數(shù)字信號處理、數(shù)字通信原理、等專業(yè)課程奠定基礎，是一門理論性比較強、涉及范圍比較廣的專業(yè)基礎課。[1]因此，學生應該通過專業(yè)學習較好地掌握相關的理論知識和專業(yè)技能。然而，經(jīng)調(diào)研，傳統(tǒng)的教學方法以及廣泛意義上的教學方法改革，如多媒體技術的使用等方法已經(jīng)不能從更大程度上吸引學生投入學習，取得應有的教學效果。據(jù)此，筆者開始探索將合適的教學方法運用到課程教學中，盡力使教學效果得到有效提升。

1.2.2 超氧化物歧化酶（SOD）活性的測定參照文獻[11]，采用NBT光氧化還原法測定。

1.2.3 超氧自由基（O2-·）產(chǎn)生速度的測定參照王愛國等[12]的方法進行測定。

1.2.4 丙二醛（MDA）含量的測定參照趙世杰等[13]的改進硫代巴比妥酸（TBA）比色法，即雙組分分光光度計法進行測定。

1.2.5 花青苷含量的測定參照林植芳等[14]的鹽酸甲醇法，并予以改進。取1.0 g果肉，加入1%的HCl-甲醇溶液5 mL，研磨，然后6 000 r/min離心10 min，留提取液。用分光光度計，分別測定553，600 nm處的吸光值。以二者之差表示花青苷的相對含量，以0.01變化值為1單位（U）。

1.2.6 類黃酮含量的測定參照唐孟成等[15]的方法，略做修改。取果肉樣品2 g，加適量60%的乙醇溶液研磨，定容至25 mL，過濾后取濾液0.2 mL，以60%的乙醇溶液0.2 mL作對照，分別加入30%的乙醇溶液至5mL，然后加5%的NaNO2溶液0.3mL，搖勻，靜置6 min，再加入10%硝酸鋁溶液0.3 mL，6 min后再加入1 mol/L的NaOH溶液4 mL混勻，放置15 min后，于510 nm下測其光密度值。以槲皮素做標準曲線，計算類黃酮含量。

1.3 數(shù)據(jù)處理

利用Excel 2007軟件處理數(shù)據(jù)，GraphPad Prism 4軟件做圖；利用SPSS 20.0軟件進行單因素方差分析，比較各處理間的差異性，結果采用平均值±標準差表示。

2 結果與分析

2.1 不同溫度貯藏過程中草莓呼吸速率的變化

2種貯藏溫度下，隨著貯藏期的延長，草莓的呼吸速率均呈先降低后升高的變化趨勢（圖1），表現(xiàn)為典型非躍變型果實的呼吸特點。其中，常溫貯藏草莓的呼吸速率在貯藏后第1天有所下降，貯藏第4天快速升高。低溫貯藏草莓的呼吸速率在貯藏后第6天降到最低點，而后慢慢回升，貯藏12 d后持續(xù)升高，但是增速較常溫貯藏相對緩慢，至貯藏后第16天時果實開始腐爛，貯藏期較常溫貯藏延長了10 d。

在整個貯藏過程中，2個處理的草莓呼吸速率除第1天差異不顯著外，其他時間差異均達到了顯著水平。在貯藏后的5 d內(nèi)，低溫貯藏草莓的呼吸速率顯著低于常溫貯藏（P＜0.05）。說明低溫抑制了草莓的呼吸速率，能夠延緩果實衰老。

2.2 不同溫度貯藏過程中草莓SOD活性的變化

2種貯藏溫度下，隨著貯藏期的延長，草莓果肉的SOD活性均呈先升高后降低的變化趨勢，但是SOD活性高峰值出現(xiàn)的時間不同，其中，常溫貯藏草莓果肉SOD活性高峰出現(xiàn)的時間為貯藏后第4天，而低溫貯藏草莓果肉SOD活性高峰出現(xiàn)的時間為貯藏后第10天（圖2）。

在整個貯藏過程中，低溫貯藏草莓果肉的SOD活性始終高于常溫貯藏；但在冷藏第12天時到達最低，之后又有所回升?？傮w來看，低溫貯藏時，草莓能保持較高的SOD活性，進而減緩果實衰老進程，延長果實貯藏期。

2.3 不同溫度貯藏過程中草莓MDA和O2-·含量的變化

2種貯藏溫度下，隨著貯藏期的延長，草莓果肉的MDA含量均呈上升趨勢（圖3），表明隨著果實逐漸衰老，膜脂過氧化程度逐步增強。同期相比，常溫貯藏草莓的MDA含量顯著高于低溫貯藏（P＜0.05），其含量上升速率亦較快，在貯藏后第4天時MDA含量即達最高值（8.5 mmol/g），是同期低溫貯藏草莓的2.8倍；而低溫貯藏草莓的MDA含量變化呈平緩增加趨勢，在貯藏后第16天時含量僅為4.4 mmol/g，低于常溫貯藏2 d時的MDA含量。說明低溫抑制了草莓的膜脂過氧化進程，延緩了果實衰老進程。

2種貯藏溫度下，隨著貯藏期的延長，草莓果肉的O2-·產(chǎn)生速率變化趨勢（圖4）與MDA含量變化趨勢相似。其中，常溫貯藏草莓果肉的O2-·產(chǎn)生速率在貯藏后第4天時達到高峰；相對而言，低溫貯藏草莓果肉的O2-·產(chǎn)生速率上升幅度較為平緩，且同期低于常溫貯藏（P＜0.05），這表明低溫貯藏過程能夠顯著抑制草莓果實O2-·的產(chǎn)生。

2.4 不同溫度貯藏過程中草莓果實花青苷和類黃酮含量的變化

花青苷積累是果實成熟衰老的重要指標之一，結果顯示，2種貯藏溫度下，隨著貯藏期的延長，草莓果肉的花青苷含量均呈增加趨勢（圖5），表明草莓果實在2種貯藏溫度下均呈現(xiàn)成熟衰老趨勢。其中，常溫貯藏草莓果肉的花青苷含量上升速率較快，在貯藏后第4天即升至最高；而低溫貯藏草莓果肉的花青苷含量始終低于常溫貯藏。這說明低溫抑制了草莓花青苷的合成，延遲了果實著色過程，減緩果實衰老。

隨著貯藏期的延長，常溫貯藏草莓果肉的類黃酮含量呈逐漸降低趨勢，且變化比較平穩(wěn)；而低溫貯藏草莓果肉的類黃酮含量則呈先升高后下降的變化趨勢（圖6）。在整個貯藏過程中，低溫貯藏草莓果肉的類黃酮含量始終大于常溫貯藏，其中，貯藏后的前6 d，類黃酮含量升幅較??；之后，上升較快，至貯藏后第12天達到高峰。

2.5 草莓生化指標之間的相關性分析

對草莓果肉的花青苷含量、MDA含量和O2-·產(chǎn)生速率進行相關性分析，結果顯示，花青苷含量與O2-·產(chǎn)生速率和MDA含量均呈極顯著的正相關（P＜0.01），說明花青苷合成與草莓果實的活性氧生成和膜脂過氧化有密切關系；而MDA含量與O2-·產(chǎn)生速率也呈極顯著正相關（P＜0.01），則印證了膜脂過氧化與活性氧二者密切相關（表1）。

表1 草莓花青苷含量、MDA含量和O2-·產(chǎn)生速率的相關性分析

3 結論與討論

本研究結果顯示，與常溫（25℃）貯藏相比，低溫（4℃）貯藏草莓的呼吸速率較低，代謝緩慢，故衰老進程較慢。

隨著果實的成熟與衰老，在代謝過程中產(chǎn)生O2-·，引起脂質過氧化作用，使MDA在細胞內(nèi)積累，破壞膜的結構和功能，造成電子滲漏，活性氧自由基產(chǎn)生速率提高，產(chǎn)生更多的活性氧自由基，進一步加速了果實的衰老[1]。SOD是植物體內(nèi)清除氧自由基的重要細胞保護酶，是一種誘導酶[16-18]，O2-·的產(chǎn)生誘導了SOD活性上升；SOD在淬滅這些活性氧過程中，活性下降。本研究結果顯示，草莓果肉的SOD呈先升高后降低的變化趨勢；隨著貯藏期的延長，MDA含量和O2-·產(chǎn)生速率均呈逐漸增加。在貯藏前期，SOD活性較高，能及時清除體內(nèi)的O2-·，使O2-·維持在較低水平。隨著果實衰老程度的加大，SOD活性逐漸降低，清除O2-·的能力下降，導致O2-·大量積累，而O2-·是性質非?；钴S、對機體生物膜有極強破壞力的一類氧自由基[19]，極易與膜的多聚不飽和脂肪酸（UPFA）反應，產(chǎn)生一系列過氧化脂質，而過氧化脂質還會進一步分解為丙二醛（MDA）等膜脂過氧化產(chǎn)物，破壞細胞膜結構，干擾正常的生理代謝[20]。MDA是膜脂過氧化的中間產(chǎn)物，其含量高低能反映出膜脂過氧化程度的大小。本研究結果顯示，草莓的O2-·產(chǎn)生速率與其MDA含量呈極顯著的正相關，驗證了活性氧代謝與膜質過氧化關系密切。低溫冷藏條件下，SOD活性高，清除活性氧的能力強，與MDA含量和O2-·產(chǎn)生速率上升緩慢相吻合，表明低溫能顯著延緩膜脂過氧化產(chǎn)物的產(chǎn)生與積累，有利于延長果實貯藏期。

草莓成熟衰老過程中，類黃酮及酚類等物質轉化為花青苷等[21]，使花青苷含量逐漸增加。低溫冷藏草莓的花青苷含量增加緩慢，且一直處于較低水平，可能與花青苷合成中的酶促反應受到抑制有關。在本研究中，草莓的花青苷含量與O2-·產(chǎn)生速率和MDA含量均呈極顯著的正相關，說明草莓活性氧代謝與花青苷的積累密切相關，這一結果與王海云[9]的觀點一致。

總之，草莓果實在成熟衰老過程中，呼吸作用增強，SOD活性降低，清除O2-·能力的下降，致使O2-·過度積累，膜脂過氧化作用增強，引起細胞活性氧傷害，導致細胞膜結構的完整性遭到破壞，最終使生物體走向衰亡。因此，為延緩草莓果實衰老進程，應采取適當方法，使其保持較高的SOD酶活性和較低的呼吸速率，亦可能有效延長貯藏期及貨架壽命。

［1］陸定志，傅家瑞，宋松泉.植物衰老及其調(diào)控[M].北京：中國農(nóng)業(yè)出版社，1997：221.

［2］關軍鋒，高敏，樊秀彩，等.草莓果實成熟衰老與Ca2+、CaM、Ca2+-ATPase和活性氧代謝的關系[J].中國農(nóng)業(yè)科學，2002，35（11）：1385-1389.

［3］顧采琴，朱冬雪，李棋.草莓果實采后NAD激酶活性與NAD（H）、NADP（H）含量及活性氧代謝的關系[J].中國農(nóng)業(yè)科學，2007，40（2）：352-357.

［4］劉更森，樊連梅，李淑萍，等.外源水楊酸處理對貯藏期桃果實褐變的影響[J].華北農(nóng)學報，2014，29（2）：193-198.

［5］李建黎，韓濤，李麗萍，等.外源乙醛對中熟和晚熟桃果實采后活性氧代謝的影響[J].中國農(nóng)業(yè)科學，2009，42（10）：3617-3624.

［6］陳學紅，鄭永華，楊震峰，等.高氧處理對草莓果實采后活性氧代謝和腐爛的影響[J].南京農(nóng)業(yè)大學學報，2005，28（1）：99-102.

［7］杜正順，鞏惠芳，汪良駒，等.熱水預處理對草莓果實采后生理與品質的影響[J].江西農(nóng)業(yè)學報，2008，20（1）：52-55.

［8］趙英虎，閻小艷，高莉，等.丁香乙醇提取液對草莓保鮮效果的影響[J].山西農(nóng)業(yè)科學，2012，40（6）：677-681.

［9］王海云.棗果采后轉紅與果皮活性氧代謝[J].荊楚理工學院學報，2015，30（6）：48-53.

［10］高俊風.植物生理學試驗技術[M].西安：世界圖書出版公司，2000：26.

［11］中國科學院上海植物生理研究所.現(xiàn)代植物生理學實驗手冊[M].上海：上?？茖W技術出版社，1999：314-315.

［12］王愛國，羅廣華.植物的超氧物自由基與羥胺反應的定量關系[J].植物生理學通訊，1990，26（6）：94-95.

［13］趙世杰，許長成，鄒琦.植物組織中丙二醛測定方法的改進[J].植物生理學通訊，1994，30（3）：207-210.

［14］林植芳，李雙順，張東林，等.采后李子果皮色素、總酚及有關酶活性的變化[J].植物學報，1988，30（1）：40-45.

［15］唐孟成，賈之慎，朱祥瑞，等.春秋桑葉中黃酮類化合物總量及提取方法比較[J].浙江農(nóng)業(yè)大學學報，1996，26（4）：394-398.

［16］孫存普，張建忠.自由基生物學導論[M].北京：中國科學技術出版社，1999：18-19.

［17］馮鑫煒，喬帥帥，曹丹妮，等.鹽分脅迫對白刺幼苗生長及生理指標的影響[J].山西農(nóng)業(yè)科學，2015，43（8）：927-931.

［18］馬艷，鄧彩萍，劉靜，等.棗黑頂病發(fā)病程度與相關生理指標的關系[J].山西農(nóng)業(yè)科學，2012，40（3）：267-269.

［19］Yu H J，Zhao W C，Wang M，et al.The exogenous application of spermidine alleviates photosynthetic inhibition and membrane lipid peroxidation under low-light stress in tomato（Lycopersicon esculentum Mill.）seedlings[J].Plant Growth Regulation，2016，78（3）：413-420.

［20］Ashrafi E，Zahedi M，Razmjoo J.Effects of salt stress on lipid peroxidation and antioxidative enzymes of alfalfa（Medicago sativa L.）cultivars[J].Bangladesh Journal of Botany，2015，43（2）：191-196.

［21］馮晨靜，關軍鋒，楊建民，等.草莓果實成熟期花青苷、酚類物質和類黃酮含量的變化[J].果樹學報，2003，20（3）：199-201.

Changes of Anthocyanin Content and Reactive Oxygen Metabolism in Strawberry Fruits during Postharvest Senescence

DUXiaodong1，SI Jianli2，3，JI Hua2，LI Limei2，CHENGYudou2
（1.Institute of Agricultural Information and Economy，Hebei Academy of Agriculture and Forestry Sciences，Shijiazhuang050051，China；2.Institute of Genetics and Physioliogy，Hebei Academy o fAgriculture and Forestry Sciences，Shijiazhuang050051，China；3.Rizhaogang Middle School，Rizhao276826，China）

The changes of respiration rate,anthocyanin content and reactive oxygen metabolism in harvested pink-stage strawberry（Fragariananass a Duch.cv.Darselect）fruit under different temperatures（25，4℃）storage were studied,and the correlations among the related biochemical parameters were analyzed.The result showed that as the storage time prolonged，the respiration rate showed a decreased trend at first and then increased,the O2-·production rate,anthocyanin and MDA content increased,while SOD activity increased at first and then decreased in strawberry fruit.Low temperature at 4℃storage decreased the respiration rate and O2-· production rate,and reduced the contents of anthocyanin and MDA,kept higher SOD activity and flavonoids content,thus postponed the fruit senescence.A significant positive relationship existed in anthocyanin content and O2-·production rate,as well as in anthocyanin content and MDA content.

strawberry;reactive oxygen metabolism;anthocyanin;senescence

S668.4

A

1002-2481（2016）10-1529-05

10.3969/j.issn.1002-2481.2016.10.26

2016-08-23

河北省財政專項項目（2013055001）

杜曉東（1967-），女，河北趙縣人，副研究員，主要從事農(nóng)業(yè)信息與果樹生理研究工作。李麗梅為通信作者。