丁改秀，王保明，安曉寧，張鵬飛，蘇 琪，溫鵬飛

新型生物防裂劑對(duì)棗果實(shí)抗氧化酶系統(tǒng)活性及脯氨酸含量的影響

丁改秀1，王保明1，安曉寧1，張鵬飛2，蘇 琪2，溫鵬飛2

（1.山西省農(nóng)業(yè)科學(xué)院園藝研究所，山西太原030031；2.山西農(nóng)業(yè)大學(xué)園藝學(xué)院，山西太谷030801）

以壺瓶棗（Ziziphus jujuba Mill.cv.Huping）為試驗(yàn)材料，在果實(shí)不同發(fā)育期分別噴施生物防裂劑I和防裂劑II，以噴施等量的清水為對(duì)照，通過測(cè)定不同處理?xiàng)椆煌l(fā)育時(shí)期抗氧化酶活性和脯氨酸含量的變化，研究不同生物防裂劑對(duì)棗果實(shí)發(fā)育過程中抗氧化酶活性及脯氨酸含量的影響，探討防裂劑的防裂機(jī)制。結(jié)果表明，防裂劑I可促使脯氨酸含量增加，膨大期之后增加顯著，脯氨酸含量明顯高于對(duì)照組，而防裂劑II可使脯氨酸含量降低，膨大期之后降低顯著，脯氨酸含量明顯低于對(duì)照組；與對(duì)照組相比，噴施防裂劑I處理的SOD，POD，CAT活性都有不同程度的降低，噴施防裂劑II處理的SOD，POD，CAT活性高于對(duì)照組和噴施防裂劑I處理。防裂劑I可促使棗果實(shí)脯氨酸含量增加，防裂劑II可使脯氨酸含量減少，防裂劑I，II可有效提高棗果實(shí)中抗氧化酶活性，防裂劑II的效果更明顯。

生物防裂劑；壺瓶棗；抗氧化酶；脯氨酸

抗氧化酶類（SOD，POD，CAT）是植物中重要的保護(hù)系統(tǒng)[1]，對(duì)于細(xì)胞衰老[2-5]、凋亡[6-8]有著重要的影響。棗果表皮細(xì)胞發(fā)生衰老死亡，會(huì)造成果皮破裂應(yīng)力降低，導(dǎo)致裂果。SOD，POD，CAT作為最重要的清除氧自由基的保護(hù)酶系統(tǒng)[9]，能有效延緩植物組織的衰老、凋亡，其參與調(diào)控植物體衰老活性氧代謝，維持細(xì)胞代謝平衡[10]；當(dāng)其活性降低時(shí)，植物則會(huì)加速衰老、凋亡[11]。植物體內(nèi)的脯氨酸含量與植物逆境生理密切相關(guān)，在低溫、鹽漬、干旱、大氣污染、微生物感染等環(huán)境脅迫及衰老加快時(shí)，植物體內(nèi)游離的脯氨酸含量會(huì)明顯增加[12]。在植物發(fā)育過程中，SOD，POD和CAT活性以及脯氨酸含量的變化都可作為植物組織衰老、凋亡的評(píng)價(jià)指標(biāo)。研究外源棗防裂劑對(duì)抗氧化酶活性的影響對(duì)于進(jìn)一步完善棗裂果機(jī)理具有重要意義。有研究認(rèn)為，好氧生物呼吸、代謝過程中會(huì)產(chǎn)生氧自由基，而氧自由基的積累會(huì)使質(zhì)膜產(chǎn)生脂質(zhì)過氧化物、氧自由基及MDA，造成機(jī)體損傷，加速組織衰老或凋亡[6]。高梅秀等[13]研究表明，噴施SOD制劑可提高冬棗內(nèi)源SOD活性，有利于果實(shí)營養(yǎng)的積累，該結(jié)果與郭守華等[14-15]的研究結(jié)果基本一致。前人研究認(rèn)為，棗果皮的厚度與棗的抗裂性存在相關(guān)性。前人研究認(rèn)為，棗果皮的厚度與棗的抗裂性存在相關(guān)性。而王保明等[8]研究表明，在棗果實(shí)發(fā)育后期，果皮存在凋亡及死亡現(xiàn)象，失去對(duì)外界水分的調(diào)控，使水分進(jìn)入果實(shí)，是導(dǎo)致果實(shí)膨壓增大的主要原因。而抗氧化酶活性變化與植物細(xì)胞的衰老、凋亡密切相關(guān)。目前，關(guān)于棗裂果研究主要集中在棗果皮細(xì)胞組織結(jié)構(gòu)、果柄形態(tài)、水勢(shì)及激素等方面，對(duì)于噴施外源棗防裂劑對(duì)棗裂果的影響報(bào)道不多。

本試驗(yàn)采用不同生物防裂劑對(duì)棗果實(shí)進(jìn)行處理，對(duì)棗果實(shí)不同發(fā)育期抗氧化酶的活性和脯氨酸含量的變化進(jìn)行研究，以期了解新型生物防裂劑對(duì)棗果實(shí)不同發(fā)育時(shí)期細(xì)胞活性變化的影響，進(jìn)一步完善棗裂果的機(jī)理研究。

1 材料和方法

1.1 試驗(yàn)材料

供試材料為山西省晉中市太谷縣小白鄉(xiāng)東里村壺瓶棗；2種新型生物防裂劑，由山西省農(nóng)業(yè)科學(xué)院園藝研究所棗課題組研制；試劑盒，購自南京建成科技有限公司。

1.2 試驗(yàn)方法

試驗(yàn)于2016年8—10月在山西農(nóng)業(yè)大學(xué)園藝學(xué)院實(shí)驗(yàn)室進(jìn)行。在試驗(yàn)棗園選取長勢(shì)基本一致的植株，分別于2016年7月30日、8月15日和9月1日噴施新型生物防裂劑。試驗(yàn)設(shè)置2個(gè)處理：處理1.噴施新型生物防裂劑I；處理2.噴施新型生物防裂劑II。同時(shí)以噴施等量清水作對(duì)照。

1.3 測(cè)定項(xiàng)目及方法

脯氨酸含量的測(cè)定采用酸性茚三酮法，測(cè)定520 nm下OD值；OD活性的測(cè)定采用黃嘌呤氧化酶法，測(cè)定550 nm下OD值；POD活性的測(cè)定采用愈創(chuàng)木酚法，測(cè)定420 nm處吸光度的變化；CAT活性的測(cè)定采用紫外吸收法，測(cè)定405 nm處吸光度的變化。

1.4 統(tǒng)計(jì)方法

利用Excel軟件進(jìn)行數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)和分析。

2 結(jié)果與分析

2.1 防裂劑對(duì)壺瓶棗果實(shí)脯氨酸含量的影響

脯氨酸（Pro）是植物蛋白質(zhì)的組分之一，植物體內(nèi)脯氨酸含量在一定程度上反映了植物的抗逆性，由于脯氨酸親水性極強(qiáng)，能穩(wěn)定原生質(zhì)膠體及組織內(nèi)的代謝過程，因而能降低凝固點(diǎn)，有防止細(xì)胞脫水的作用。從圖1可以看出，對(duì)照組壺瓶棗果實(shí)發(fā)育過程中，果皮中脯氨酸含量呈逐漸上升趨勢(shì)，8月4日含量最低，為18.633 7μg/g；9月20日含量最高，為321.705 4μg/g；8月19—30日脯氨酸含量增長最快，其他階段增長緩慢，并不顯著。處理1脯氨酸含量變化也是呈逐漸上升趨勢(shì)，但是含量在9月4日突然下降，之后又逐漸上升，8月4日含量最低，為26.014 2μg/g；9月20日含量最高，為351.099 2μg/g；8月19—30日脯氨酸含量增長最快。處理2脯氨酸含量變化趨勢(shì)與對(duì)照組相同，8月4日含量最低，為22.285 9μg/g；9月20日含量最高，為329.187 5μg/g；8月30日至9月4日脯氨酸含量增長最快。

2.2 防裂劑對(duì)壺瓶棗果實(shí)抗氧化酶活性的影響

2.2.1 防裂劑對(duì)壺瓶棗果實(shí)SOD活性的影響SOD是生物體內(nèi)超氧陰離子自由基的清除劑，能有效地防止其對(duì)生物體的損害，是植物體內(nèi)一種很重要的抗氧化酶類[16]。從圖2可以看出，對(duì)照組在8月10日SOD活性最高，為919.782 7 U/g；處理1，2的SOD活性均在8月4日最高，分別為905.9254，948.026 0 U/g，對(duì)照組與試驗(yàn)組之間差異不顯著；對(duì)照組和處理1的SOD活性均在8月30日降到最低，分別為600.640 5，503.262 5 U/g，處理2在9月4日SOD活性降到最低，為820.925 7 U/g。

2.2.2 防裂劑對(duì)壺瓶棗果實(shí)POD活性的影響POD是植物體內(nèi)酶促防御系統(tǒng)的一種保護(hù)酶，能有效催化過氧化氫分解成水，從而有效阻止過氧化氫在植物體內(nèi)的累積，排除其對(duì)植物細(xì)胞膜結(jié)構(gòu)的潛在傷害[17]。從圖3可以看出，對(duì)照組和試驗(yàn)組棗果實(shí)POD活性在果實(shí)發(fā)育過程中均呈現(xiàn)下降趨勢(shì)，對(duì)照組和處理1的POD活性均是8月4日最高，分別為270.42，233.294 7 U/g，處理2的POD活性在8月4日為187.406 1 U/g，8月10日活性最高，為194.765 3 U/g，但2個(gè)時(shí)期POD活性差異不顯著。

2.2.3 防裂劑對(duì)壺瓶棗果實(shí)CAT活性的影響CAT與過氧化氫具有較高的親和力，主要清除線粒體電子傳遞、脂肪酸氧化過程中產(chǎn)生的過氧化氫，其含量變化是植物體內(nèi)過氧化氫在體內(nèi)變化的標(biāo)志性反應(yīng)[18-19]。從圖4可以看出，對(duì)照組和處理2棗果實(shí)CAT活性在果實(shí)發(fā)育過程中變化趨勢(shì)基本一致，對(duì)照組活性最高值出現(xiàn)在8月30日，活性為11.932 6 U/g，最低在8月10日，活性為1.827 9 U/g；處理2活性最高值出現(xiàn)在9月4日，為9.456 3 U/g，最低也在8月10日，為1.719 6 U/g。處理1的CAT活性呈逐漸增長趨勢(shì)，在9月4日時(shí)活性下降，為8.495 2 U/g，但與8月30日差異并不顯著。

3 討論與結(jié)論

超氧化物歧化酶（SOD）、過氧化物酶（POD）、過氧化氫酶（CAT）是細(xì)胞內(nèi)自由基清除系統(tǒng)中的關(guān)鍵酶類，對(duì)于植物防御活性氧傷害、維持細(xì)胞膜的結(jié)構(gòu)和功能均具有重要的作用[20]。本研究表明，壺瓶棗果實(shí)在發(fā)育過程中，棗果實(shí)中脯氨酸含量增加，POD活性降低，SOD，CAT活性變化不穩(wěn)定，出現(xiàn)先降低后增加的趨勢(shì)。與對(duì)照組相比，噴施防裂劑I處理的脯氨酸含量增加，SOD，POD，CAT活性都有不同程度的降低；噴施防裂劑II處理的脯氨酸含量明顯低于對(duì)照組，其棗果實(shí)中的SOD，POD，CAT活性高于對(duì)照組和噴施防裂劑I處理；噴施防裂劑I可促進(jìn)棗果實(shí)發(fā)育過程中脯氨酸含量的增加，降低抗氧化酶的活性，而防裂劑II的作用與防裂劑I相反，噴施防裂劑II可降低棗果實(shí)的脯氨酸含量，有效提高棗果實(shí)中抗氧化酶活性。綜上認(rèn)為，新型生物防裂劑對(duì)于棗果中的脯氨酸含量和抗氧化酶活性具有一定的作用，外源棗防裂劑在防止棗裂果方面可能具有潛在的應(yīng)用價(jià)值，但尚需進(jìn)一步研究。

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Effects of the New Biological Crack Inhibitor on Antioxidant Enzyme System Activity and Proline Content of Huping Jujube

DINGGaixiu1，WANGBaoming1，ANXiaoning1，ZHANGPengfei2，SUQi2，WENPengfei2
（1.Institute of Horticulture，Shanxi Academy of Agricultural Sciences，Taiyuan 030031，China；2.College of Horticulture，Shanxi Agricultural University，Taigu 030801，China）

The'Huping'Jujube was used as material.The anticrack agents Iand IIwere sprayed in different developmental stages of fruit,and the same amount of fresh water was used as control.The changes of antioxidant enzyme activity and proline content in different processing dates were determined.The objective was to study the effect of different biological crack inhibitor on the activity of antioxidant enzymes and proline content in the development of jujube fruit,and to explore the mechanism of biological crack inhibitor.The result showed that the anti cracking agent Icould increase proline content,increase significantly after expansion period,and proline content was significantly higher than that of control group,while anticracking agent IIcould reduce proline content,reduce significantly after expansion period,and proline content was significantly lower than that of control group.Compared with the control group,the activities of SOD,PODand CATtreated by anti cracking agent Idecreased to some extent.The activities of SOD,POD and CATtreated by anticrackingagent IIwerehigher than thoseof control group and spraying anticracking agent I.Anticracking agent Ican increase the content of proline in jujube fruit,and the anti cracking agent II can reduce the content of proline.The anti cracking agent I,II can effectively improvetheactivity of antioxidant enzymesin jujube fruit,and theeffect of anticrackingagent IIismore obvious.

biological anti-cracking agents;Huping jujube;antioxidant enzymes;proline

S665.1

A

1002-2481（2017）12-1937-04

10.3969/j.issn.1002-2481.2017.12.10

2017-09-15

山西省重點(diǎn)項(xiàng)目（2015-TN-5）；山西省科技攻關(guān)項(xiàng)目（201603D221016-1）

丁改秀（1964-），女，山西興縣人，副研究員，主要從事果樹晚霜災(zāi)害、紅棗防裂機(jī)理研究工作。溫鵬飛為通信作者。