果实损伤与乙烯释放关系研究

袁洪超， 赵正栋， 郑丽英， 曹小勇

(陕西理工学院生物科学与工程学院，陕西省资源生物重点试验室，陕西汉中 723000)

果实损伤与乙烯释放关系研究

袁洪超， 赵正栋， 郑丽英， 曹小勇

(陕西理工学院生物科学与工程学院，陕西省资源生物重点试验室，陕西汉中 723000)

研究损伤对果实乙烯合成及释放的影响，为果蔬采后的贮存及运输技术提供理论依据。以成熟番茄果实及杜仲绿色翅果为材料，采用气相色谱法测定乙烯释放量，比较两种不同植物处于不同发育状态的果实，在受到损伤后乙烯生物合成及释放的情况。结果表明:完整番茄乙烯释放速率逐渐降低，而有损伤的乙烯释放速率逐渐升高，两个损伤面的比一个损伤面的速率变化明显，最高约为1.74 nL/(g·h);完整杜仲果实的乙烯释放检测不到，而受损杜仲果实的乙烯释放速率逐渐减小，最大值约为0.71 nL/(g·h)。试验显示两种果实乙烯释放模式不同，不同损伤状态对果实乙烯释放影响不同。

果实; 番茄; 杜仲; 乙烯

0引言

番茄(L.esculentum)果实营养丰富，具特殊风味，是全世界栽培最为普遍的果菜之一。杜仲(E.ulmoides)的干燥树皮是中国名贵滋补药材，具补肝肾、强筋骨、降血压、安胎等诸多功效，杜仲果壳由纤维素、木质素和12%左右的杜仲胶组成，是提取杜仲胶的最佳原料［1］。

乙烯是一种植物激素，在调节果实成熟与促进器官衰老方面发挥着重要作用，在植物的各种组织、器官和果实内普遍存在，是由蛋氨酸在供氧充足条件下转化而成［2-6］。它具有“自促作用”，也可以促进RNA和蛋白质的合成，加速呼吸作用。乙烯含量增加时，促进有机物质的转化，加速果实成熟［7-9］。果实损伤会引起乙烯释放量增加［10］，与细胞的活力、化学物质、细胞内(细胞间)新陈代谢功能的调节以及信息传递等密切相关［11-12］。本研究的目的是比较不同植物种类和处于不同发育状态的果实，受到损伤后乙烯生物合成及释放的情况。

1 材料与方法

1.1 试验材料的选取

番茄果实购自市场，为直径约3 cm色泽良好的成熟果实;杜仲果实采自校园，为正在发育，长约3 cm的翅果。

1.2 试验仪器、用具及试剂

试验仪器:岛津GC2010气相色谱仪(日本岛津公司);250 μL微量进样器(上海高鸽工贸有限公司);DK-98-Ⅱ型电热恒温水浴锅(天津泰斯特公司);AL204型电子天平(上海梅特勒-托利多公司);塑料小瓶(直径5 cm，高7 cm);刀片。试剂:纯净水;体积分数99.9%乙烯(北京兆格气体科技有限公司);高纯氢(西安卫光气体有限公司);高纯氮(陕西宝光集团)。

1.3 试验方法

1.3.1 材料处理

完整番茄果实:4颗果实置于1个小瓶中;受损番茄果实:用刀片切割，分别形成一个和两个损伤面。完整杜仲果实:约13.5 g，装入塑料小瓶，占瓶的2/3;受损杜仲果实:用刀片将杜仲翅果切分成两半。

不同处理的果实置于小瓶中，放入25℃水浴锅，每隔一个小时利用气相色谱仪对瓶内气体中乙烯含量进行检测，共检测4次。

1.3.2 色谱操作条件

色谱柱:GS-GasPro(30 m×0.32 mm)。辅气:氢气流量40 mL/min;空气流量400 mL/min。载气:氮气压强112.8 kPa，流量64 mL/min;柱流量:2 mL/min;吹扫流量:2 mL/min。温度:进样口温度200℃;柱温100℃保留3.5 min，以30℃/min升温至230℃;检测器温度:230℃。分流进样，分流比:4.0。

2 结果与分析

2.1 番茄果实的乙烯释放

完整及损伤番茄果实的乙烯释放速率检测结果见表1。

表1 完整及损伤番茄果实的乙烯释放速率 单位:nL/(g·h)

试验结果表明:完整番茄乙烯释放速率在4 h内有所降低，而损伤果实的乙烯释放速率升高，两个损伤面的比一个损伤面的速率变化明显，最高约为1.76 nL/(g·h)。显示不同损伤状态对果实乙烯释放影响不同。

2.2 杜仲果实的乙烯释放

完整和损伤杜仲翅果的乙烯释放速率检测结果见表2。完整杜仲果实的乙烯释放检测不到，而受损果实的乙烯释放速率逐渐减小，最大值约为0.71 nL/(g·h)。

表2 完整及损伤杜仲翅果的乙烯释放速率 单位:nL/(g·h)

试验结果表明:(1)完整番茄果实可以检测到乙烯释放而杜仲翅果没有检测到，这反映出不同植物种类及发育状态的果实乙烯合成及释放存在明显差异;(2)通过番茄和杜仲的受伤果实与完整果实的对比可以得出:损伤明显促进了乙烯的释放;(3)通过番茄一个损伤面与两个损伤面的比较可以得出:受伤面积大可以促进乙烯的释放。试验结果是否适用于其它植物果实的乙烯释放模式还有待研究。

3 讨论

所有的植物器官都能够产生乙烯，但在衰老组织及成熟果实中最高(＞1.0 nL/(g·h));乙烯的生物合成会被几个因子所促进，包括发育状态、环境条件、其它植物激素以及物理和化学伤害(physical and chemical injury)、环境胁迫，如干旱、淹水、冷害、臭氧及机械损伤;在上述条件下乙烯是通过正常生物合成途径生成，这种乙烯被称为“胁迫乙烯”，它涉及植物对胁迫反应的开始，包括脱落、衰老、损伤修复(wound healing)，及增强对病害抵抗［13］。果实成熟是一个由遗传所控制的，涉及色、香、味多种变化的复杂过程，番茄被认为可以作为研究乙烯生物合成及作用机制的跃变型果实的模式代表［14］。Kende等［15］比较研究了番茄果实由绿色到红色7个不同发育状态，完整及损伤状态下乙烯合成速率，他们的结果显示:完整绿色果实乙烯合成几乎为零，随着发育逐渐增大，第五阶段最高，接着有所回落;果实损伤后乙烯释放均明显增加，第五阶段最高，而绿色果实比成熟果实高。Yokotani等［16］比较研究了番茄果实对乙烯及损伤诱导的反应，他们的结果显示，野生型和rin、nor突变体果实，在损伤处理后的4 h乙烯合成由接近零增大到最高值，约8 nL/(g·h)，随后逐渐下降;他们使用的番茄果实为开花后20 d的幼嫩未成熟果实。我们试验所用番茄果实为成熟果实，完整果实乙烯合成速率较低，在损伤后明显升高，结果与Kende等［15］的相近。对两种果实乙烯释放试验结果显示番茄、杜仲乙烯释放模式不同。完整番茄果实有乙烯释放且速率逐渐减小;受损后乙烯释放速率增加，且损伤越重乙烯的释放速率越快。而完整杜仲果实没有乙烯的释放，受损后乙烯释放速率逐渐减小。吴主莲等［10］利用苹果的试验结果显示受损伤的乙烯释放速率会有明显的增加，本文的试验结果也同样有这一现象。但是，她只是检测了一种果实，我们利用两种果实进行试验，能够更有力地说明:果实损伤均会导致乙烯释放速率增加，但不同的果实乙烯释放模式存在不同。研究受损果实与乙烯释放量的关系，可以为果实的采后、运输及贮存提供一些理论依据。

［1］张永康，陈功锡，申绪湘，等.杜仲翅果综合开发利用研究现状与展望［C］//第十届全国药用植物及植物药学术研讨会论文摘要集，2011:179-180.

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［11］魏天军，窦云萍.宁夏枸杞采后呼吸强度和水分变化研究初报［J］.北方园艺，2008(9):210-211.

［12］JU Zhi-guo，BRAMLAGE W J.Developmental changes of cuticular constituents and their association with ethylene during fruit ripening in“Delicious”apples［J］.Postharvest Biology and Technology，2001(21):257-263

［13］TAIZ L，ZEIGER E.Plant Physiology［M］.3rd ed.Sunderland:Sinauer Associates，2002.

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［责任编辑:谢 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

陕西省油脂深加工工程技术研发中心科研基金资助项目(2009ZDGC-03);陕西省重点学科专项建设经费资助项目

袁洪超(1992—)，男，陕西省宁强县人，陕西理工学院学生，主要研究方向为植物生物技术;［通信作者］曹小勇(1964—)，男，陕西省泾阳县人，陕西理工学院教授，硕士，硕士研究生导师，主要研究方向为植物生物技术。