陸藝飛，沈元月

(農(nóng)業(yè)應(yīng)用新技術(shù)北京市重點實驗室/北京農(nóng)學(xué)院 植物科學(xué)技術(shù)學(xué)院，北京 102206)

根據(jù)成熟期間呼吸強(qiáng)度和乙烯高峰的有無，肉質(zhì)果實的成熟可分為呼吸躍變型和非呼吸躍變型。呼吸躍變型果實的成熟已確定受乙烯(Ethylene, Eth)的嚴(yán)格調(diào)控[1]。以草莓果實為試驗材料，非呼吸躍變型果實的成熟受多種激素的調(diào)控，涉及了脫落酸(Abscisic acid, ABA)[2]、油菜素內(nèi)脂(Brassinosteroids, BR)[3]、茉莉酸(Jasmonic acid, JA)[4]、乙烯[5]、吲哚乙酸(Indole-3-acetic acid, IAA)[6]、赤霉素(gibberellin, GA)[7]和多胺(Polyamines, PAs)[8]。 因此，非呼吸躍變型果實成熟調(diào)控的生理機(jī)制十分復(fù)雜[9]。

草莓已成為研究非呼吸躍變型果實成熟的模式材料[2]。草莓果實成熟期間發(fā)生了一系列復(fù)雜的生理變化，主要表現(xiàn)在糖含量不斷增加、果肉變軟、花色苷含量上升和酸度降低[2, 3]。值得關(guān)注的是，果實中的蔗糖，不僅作為一種營養(yǎng)物質(zhì)，而且還作為一種信號物質(zhì)參與草莓的果實成熟調(diào)控[2, 10]。草莓果實中的酸主要為有機(jī)酸[11]。在草莓果實成熟過程中，顏色發(fā)生了從綠果-白果-紅果的轉(zhuǎn)變；隨著果實膨大退綠，果實pH值逐漸降低，至白果降到低谷；此后隨著果實著色逐漸增加，至全紅達(dá)到峰值[3]。因此，推測，有機(jī)酸可能與草莓果實的成熟有一定的關(guān)系?？紤]到食品安全，本試驗選擇醋酸處理果實，以研究其對草莓果實成熟的影響，最終為非呼吸躍變型果實成熟調(diào)控的機(jī)制及開發(fā)調(diào)控技術(shù)奠定基礎(chǔ)。

1 材料與方法

1.1 材 料

草莓品種為‘甜查理’(Fragaria×ananassaDuch)，取自北京市昌平區(qū)北京農(nóng)學(xué)院東大地盆栽草莓，草莓生長狀況良好。根據(jù)報道[9]，將草莓果實發(fā)育期劃分為7個時期：小綠(花后7 d)、大綠(花后14 d)、淺綠(花后19 d)、純白(花后23 d)、始紅(花后25 d)、片紅(花后27 d)、全紅(花后30 d)。每時期分別取發(fā)育一致的果實12個，液氮速凍并超低溫冰箱保存?zhèn)溆谩?/p>

1.2 處理方法

用0.5%醋酸噴施處理草莓植株上的大綠果實，每隔1 d 噴1次，共處理4次，以清水為對照。每組處理分別隨機(jī)選取生長健壯、發(fā)育一致的果實6個(n= 6)，設(shè)3次重復(fù)。

1.3 果實pH值分析

從-80 ℃冰箱中取出果肉，混合研磨后取0.5 g，加入10 mL去離子水，勻漿后轉(zhuǎn)入50 mL 三角瓶并室溫條件下放置2 h。通過pH計DELTA 320測pH 值。每次取3個果實的果肉， 3次重復(fù)。

1.4 激素分析

從-80 ℃冰箱中取出果肉，混合研磨后取0.5 g。樣品送中國農(nóng)業(yè)大學(xué), 用酶聯(lián)免疫法分別測定果實中的ABA、IAA、IPA(Indole-3-propionic Acid，吲哚丙酸)、ZR(zeatin nucleoside，玉米素)、BR含量、GA3/GA4、Me-JA的含量。每次取3個果，3次重復(fù)。

采用 Excel 2016 和 SPSS 16.0 軟件進(jìn)行試驗數(shù)據(jù)統(tǒng)計分析，應(yīng)用Duncan氏新復(fù)極差法進(jìn)行差異顯著性檢驗。

2 結(jié)果與分析

2.1 果實草莓果實發(fā)育過程中pH值得變化

將草莓果實7個時期 (圖1)發(fā)育過程中pH值分析表明，從小綠果到白果期pH值逐漸降低，至白果期降到最低；此后，從白果到全紅期逐漸升高，至成熟期達(dá)到最高。這些結(jié)果表明，pH值與果實的成熟存在密切的關(guān)系。

SG：小綠；LG：大綠；DG：淺綠；Wt：純白；IR：始紅；PR：片紅；FR：全紅圖1 草莓果實發(fā)育期間pH變化趨勢SG: Small green; LG: Large green; DG: de-green; Wt: White; IR: Initial red; PR: Partial red; FR: full redFig.1 Changes of pH values in strawberry fruit

2.2 醋酸處理對草莓果實成熟的影響

圖2為0.5%醋酸溶液處理草莓大綠果的效果。結(jié)果表明，處理后17 d，對照水處理的果實全部成熟，顏色深紅；而醋酸處理的果實還處于片紅期，可延遲草莓果實4 d成熟。表明醋酸處理可抑制草莓果實的成熟。

圖2 醋酸處理對草莓果實成熟的影響Fig.2 Effects of exogenous acetic acid on strawberry fruit ripening.

2.3 醋酸處理對果實中內(nèi)源激素水平影響分析

圖3 為處理果實中內(nèi)源激素水平的分析，其中包括生長素類IAA和IPA、赤霉素類GA3和GA4、細(xì)胞分裂素ZR、茉莉酸甲酯MeJA、脫落酸ABA和油菜素內(nèi)酯BR。從圖3可以看出，醋酸處理后的成熟果實/片紅中各激素含量(ng/g FW)分別為23.03/49.65 (IAA)、4.21/6.61 (IPA)、5.47/5.65 (GA3)、4.31/5.40 (GA4)、6.32/10.44 (ZR)、13.79/16.65 (MeJA)、25.40/83.29 (ABA)和2.69/2.98 (BR)，依次增加了227.82% (ABA)、115.50% (IAA)、64.97% (ZR)、56.91% (IPA)、25.18% (GA4)、20.74% (MeJA)、10.57% (BR)和3.34% (GA3)。同對照相比，除了GA3差異不顯著外，其余激素變化差異顯著。含量及增長率最高的為ABA，其次是IAA。以上結(jié)果表明，醋酸處理能顯著促進(jìn)激素的積累，尤其ABA和IAA。

結(jié)果值為平均值±標(biāo)準(zhǔn)差(n = 3)，*P<0.05圖3 醋酸處理對果實中內(nèi)源激素水平影響分析Each data represents the mean ± SE (n = 3), *P<0.05Fig.3 Effects of acetic acid treatment on the contents of endogenous hormones in strawberry fruit

3 討 論

呼吸躍變型果實的成熟主要受乙烯調(diào)控[1]，而非呼吸躍變型果實成熟調(diào)控受多種激素的調(diào)控[9]。草莓已成為研究非呼吸躍變型果實成熟的模式材料[2]。本研究發(fā)現(xiàn)，醋酸處理不僅抑制草莓果實的成熟(圖2)，而且顯著促進(jìn)了多種激素的積累，如IAA、IPA、GA4、ZR、MeJA、ABA和BR，尤其ABA和IAA成倍數(shù)增加(圖3)，暗示了二者是草莓果實成熟的主導(dǎo)激素。

早期的研究發(fā)現(xiàn)，發(fā)育中草莓果實IAA合成主要在種子，隨著果實的成熟而逐漸降低；因此除去種子能促進(jìn)草莓果實的成熟，而外施IAA則抑制成熟，證明了果實發(fā)育后期逐漸降低的IAA有利于成熟，而高水平的IAA則抑制成熟[12, 13]。在另一非呼吸躍變型葡萄果實中，施用生長素類物質(zhì)BTOA (benzothiazole-2- oxyacetic acid) 顯著抑制果實的成熟并同時促進(jìn)了ABA的積累[14]。在草莓上也研究發(fā)現(xiàn)，ABA及ABA促釋放劑二甲基亞砜都加速草莓果實的成熟，而ABA合成抑制劑氟啶酮(fluridone)抑制了果實的成熟[9]。此后一系列分子生物學(xué)證據(jù)進(jìn)一步證實了ABA是調(diào)控草莓果實成熟的關(guān)鍵激素[2, 3]。研究發(fā)現(xiàn)，醋酸處理不僅促進(jìn)草莓果實中ABA的積累，而且同時促進(jìn)了IAA的積累(圖3)。所以推測，醋酸處理抑制草莓果實的成熟可能與促進(jìn)高水平IAA積累密切相關(guān)，而高水平的ABA可能是反饋調(diào)控所致；或者認(rèn)為，IAA/ABA比值是草莓果實成熟的關(guān)鍵因素。另外，本試驗也發(fā)現(xiàn)了GA4、ZR、MeJA和BR參與草莓果實的成熟調(diào)控(圖3)。這一結(jié)果與以前的報道一致[3,4, 7]。

總之，本研究通過醋酸處理草莓果實試驗，不僅證實了醋酸顯著抑制果實的成熟，而且進(jìn)一步證實了IAA和ABA是草莓果實成熟的關(guān)鍵調(diào)控激素，同時也為開發(fā)果實成熟調(diào)控技術(shù)提供新的思路。