MeJA和乙烯利对鲜切山药伤害防御的响应

闫艳华

1. 吕梁学院生命科学系（吕梁 033000）；2. 山西省特色植物功能成分工程研究中心（吕梁 033000）

山药又被称为山薯、怀山药，内含甾体类药物成分，还含有2-乙胺、山药碱、止杈素、尿囊素、多种氨基酸、果糖、木糖、山药多糖和多种活性类物质等[1]，而且口感清脆爽口、绵密柔长、深受喜爱[2]。鲜切后的山药组织结构受到机械伤，造成营养成分的流失、褐变腐烂，甚至造成经济价值和社会效益的严重损失，因此，研究鲜切山药的保鲜成为热点。

茉莉酸甲酯（MeJA）作为一种植物抗性诱导剂，可有效诱导果蔬体内次生代谢产物的生产和系统抗性的应答。它是机械伤害转导系统开启的金钥匙，可启动防御基因的表达，合成次生代谢产物对伤害进行防御应答[3]。乙烯利是高效的生长延缓剂，可显著提高果蔬内部的酶活性，在酶的催化作用下加快果实成熟；同时有利于果蔬内RNA和多种酶的合成，从而改变果蔬的多重生理活性；也可通过多个作用渠道控制植物生长素的合成，调节植物的生长发育和衰老，表现出对植物的双重作用[4]。

闫媛媛[5]、穆师洋[6]、王艳颖[7]、金龙娇等[8]使用MeJA和乙烯利分别对鲜切苹果、南瓜、梨进行处理，研究发现可有效延长保鲜时间，激活苹果的防御应答机制，保持果蔬优良的色泽和风味，对风味和营养影响较小。试验探究茉莉酸甲酯及乙烯利针对冷藏鲜切山药贮藏中出现的各种问题进行防御响应，从而解决鲜切山药保鲜时间短、易腐烂变质等问题，为鲜切山药市场的发展提供强有力的理论基础。

1 材料与方法

1.1 试验试剂

聚乙烯吡咯烷酮、乙烯利、茉莉酸甲酯、柠檬酸、Tris、乙二胺四乙酸二钠、聚乙烯吡咯烷酮、邻苯二酚溶液、硫酸钛等（均为分析纯）。

1.2 试验方法

1.2.1 试验材料预处理

选用新鲜，形状色泽正常，粗细均匀，无机械损伤，无腐烂变质的山药。购买后立即运回，置于实验室冰箱4 ℃冷藏室中。用200 mL/L次氯酸钠溶液对鲜切的山药清洗2 min，晾干。用已消毒且干净卫生的不锈钢刀片将山药削皮，切削为半径15～20 mm，厚5 mm的圆片。将样品分别浸入10 mmol/L MeJA和10 mL/L乙烯利（10%乙醇溶液配制）中，对照组（CK）用配置MeJA和乙烯利溶液的10%乙醇水溶液，浸泡10 min。晾干后用经消毒杀菌的干净的PP塑料杯盛装，并用聚乙烯薄膜封装，置于4 ℃冰箱冷藏室中保存，分别于0，2，4，6，8，10和12 d测定其生理生化指标，每次选取1 g样品进行处理，平行测3次。

1.2.2 测定指标及方法

APX活性采用抗坏血酸比色法测定，CAT活性采用紫外分光光度法测定，SOD活性采用氮蓝四唑法测定，POD活性采用愈创木酚法测定，PPO活性采用邻苯二酚比色法测定[9]。

1.3 数据处理

原始数据处理及图表的绘制均采用Microsoft Excel软件处理，数据的方差分析采用SPSS统计软件处理。

2 结果与分析

2.1 MeJA和乙烯利对冷藏鲜切山药APX活性的影响

抗坏血酸过氧化物酶（APX）主要存在于植物细胞质中，可催化过氧化氢分解。由图1可知，鲜切山药中的APX活性指标均呈现下降趋势，可以看出2个处理组与CK组相比极显著降低APX活性的下降速率（p＜0.01），其中MeJA处理的鲜切山药在冷藏期2，4，6，8，10和12 d分别比CK组提高73%，76%，82%，72%，87%和143%。乙烯利处理组比CK组分别提高53%，47%，52%，40%，61%和86%。说明外源MeJA和乙烯利处理后延缓了鲜切山药APX酶活性的下降，减少体内过氧化氢含量，避免山药组织损伤。在第4，第6，第8，第10和第12天，MeJA处理组要比乙烯利处理组酶活性分别高出20%，20%，23%，16%和31%，两者呈现显著性差异（p＜0.05），可能是MeJA处理更有利于维持APX的酶活性，减缓下降速度。

2.2 MeJA和乙烯利对冷藏鲜切山药CAT活性的影响

过氧化氢酶（CAT）的主要作用是使过氧化氢降解为水和氧气等无害物质，以避免其积累对细胞造成过氧化破坏作用。由图2可知，在2～12 d之间乙烯利处理组对比CK组酶活性分别提高30%，115%，56%，16%，20%和23%，MeJA则比CK组分别提高53%，206%，96%，110%，64%和33%，处理组与CK组有显著性差异（p＜0.05）。贮藏过程中CK组、MeJA处理组和乙烯利的CAT活性都是呈现先上升后下降趋势。冷藏期间出现2次高峰，第1次出现在第2天，可能是鲜切后机械伤害造成酶活性指标的急剧上升，后期则是因为清除H2O2而导致含量急剧下降。第2次出现在第6天可能是山药组织衰老，造成酶活性小幅度上升。第2～第12天MeJA处理组要比乙烯利处理组酶活性分别高出18%，43%，25%，82%，37%和8%，表明MeJA要比乙烯利处理的效果更好。

图1 MeJA和乙烯利对冷藏鲜切山药APX酶活性的影响

图2 MeJA和乙烯利对冷藏鲜切山药CAT酶活性的影响

2.3 MeJA和乙烯利对冷藏鲜切山药SOD活性的影响

超氧化物歧化酶（SOD）活性的大小与植物的衰老和抗逆性息息相关，是植物防御体系中重要的一部分。由图3可知，山药经机械切割后SOD活性呈现先上升后下降趋势，且处理组较CK组极显著（p＜0.01），前期可能由于切割伤害造成山药组织与大量的氧气接触，造成自由基急剧的增加，触发防御机制，提高酶活性。在2～12 d的冷藏期间MeJA处理组比CK组的酶活性分别提高36%，28%，14%，41%，45%和79%，乙烯利处理组比CK组分别提高了58%，36%，21%，50%，57%和154%。可能是由于MeJA和乙烯利对山药的处理提高SOD酶活力。贮藏到第6天时山药处理组和CK组SOD活性同时达到顶峰，随后开始急速下降，可能是山药组织开始衰老，但随着冷藏天数的继续延，SOD活性表现为乙烯利处理组大于MeJA处理组且大于CK组。试验与吕静祎等[11]研究的0.5和1.5 mmol/L茉莉酸甲酯处理后，显著抑制了苹果果皮中SOD酶活性，加速了果皮衰老的结果不一致。可能是不同浓度的处理对植物不同部位的处理的响应机制不一样。

2.4 MeJA和乙烯利对冷藏鲜切山药POD活性的影响

过氧化物酶（POD）反映果蔬体内的代谢及 抗逆性。由图4可以看出MeJA处理组、乙烯利处理组、CK组都呈现先上升后下降趋势，3组达到顶峰的时间不同，CK组在第4天达到最大值，乙烯利和茉莉酸甲酯处理组在第6 d达到最大值。在2～12 d的冷藏期间，MeJA处理组相对于CK组，分别降低53%，67%，19%，15%，25%和30%，乙烯利处理组比CK组分别降低42%，62%，7%，6%，33%和42%。因此，处理组显著抑制POD活性高峰的到来，有利于降低酶促褐变的对山药的外观影响。整个贮藏期间，MeJA处理组POD活性极显著低于CK组（p＜0.01），而乙烯利处理组除第6和第8天外均显著低于CK组（p＜0.05），有效降低山药褐变。

2.5 MeJA和乙烯利对冷藏鲜切山药PPO活性的影响

多酚氧化酶（PPO）能在有氧的条件下氧化多酚类物质，形成褐变对组织伤害进行修复。由图5可知，冷藏鲜切山药的PPO活性均呈现前期升高，后期逐渐下降趋势，均在第6天达到顶峰。前期是在切割伤害的影响下，细胞内多酚类物质与酶在有氧环境中接触，发生褐变反应，刺激多酚氧化酶增多；后期酶活性下降，则是因为多酚类物质消耗殆尽，刺激信号减少，且山药组织逐渐老化，酶活性出现降低。在2～12 d的冷藏期间的PPO活性，MeJA处理组比CK组分别降低23%，34%，27%，21%，26%和20%；乙烯利处理组比CK组分别降低11%，26%，11%，8%，18%和19%。MeJA处理组的酶活性极显著（p＜0.05）低于CK组，乙烯利处理组除第8天外也均显著低于CK组，有效抑制酶活性，降低多酚类物质氧化褐变。

图4 MeJA和乙烯利对冷藏鲜切山药POD活性的影响

图5 MeJA和乙烯利对冷藏鲜切山药PPO酶活性的影响

3 结论与讨论

结果表明，在冷藏保存期间MeJA处理组对比CK组显著提高SOD活性，在第4天之后降低CAT和APX酶活性的下降速率，能够有效的清除山药体内的自由基，提高山药的抗逆性。有效抑制PPO和POD的酶活性，极大地减缓酶促褐变，延缓组织衰亡。

乙烯利处理组对比CK组有效维持APX酶活性，提高SOD活性，对于CAT酶活性的延缓只在前8 d有良好效果，但也显著减少过氧化氢在山药体内的积累，对于PPO和POD酶活性也有一定抑制；但是后期不如茉莉酸甲酯处理组的处理效果好，可能是信号分子在果蔬不同部位的响应机制有所区别，从而造成防御响应结果的差异。因此两者之间茉莉酸甲酯的处理效果更能显著提高鲜切山药的防御应答响应。

因此，茉莉酸甲酯和乙烯利都作为果蔬应激信号因子，激发冷藏鲜切山药体内酶活性协同效应，对机械损伤进行有效防御响应，从而延长贮藏时间，维持良好的外观色泽和食用品质，为伤害防御响应提供理论依据。