周曉婉，唐永萍，石亞莉，周會(huì)玲*（西北農(nóng)林科技大學(xué)園藝學(xué)院，陜西 楊凌　712100）

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1-MCP對(duì)低溫貯藏蘋(píng)果灰霉病抗性的誘導(dǎo)作用

周曉婉，唐永萍，石亞莉，周會(huì)玲*
（西北農(nóng)林科技大學(xué)園藝學(xué)院，陜西 楊凌712100）

摘 要：以紅富士蘋(píng)果為試材，研究1-甲基環(huán)丙烯（1-methylcyclopropene，1-MCP）對(duì)低溫貯藏（0±1）℃蘋(píng)果灰霉病的控制效果及其誘導(dǎo)抗病機(jī)理。結(jié)果表明：采后1 μL/L 1-MCP處理較對(duì)照可顯著降低損傷接種蘋(píng)果灰霉病的發(fā)病率，抑制病斑的擴(kuò)展（P＜0.05）。同時(shí)1-MCP處理能夠誘導(dǎo)果實(shí)中苯丙氨酸解氨酶、多酚氧化酶、過(guò)氧化物酶、β-1,3-葡聚糖酶、幾丁質(zhì)酶活性的提高，促進(jìn)總酚、類黃酮和木質(zhì)素的積累，降低膜脂過(guò)氧化程度，減少丙二醛的產(chǎn)生，從而提高果實(shí)的抗病性。研究結(jié)果可為1-MCP防治蘋(píng)果采后病害提供理論依據(jù)。

關(guān)鍵詞：蘋(píng)果；1-甲基環(huán)丙烯；低溫貯藏；灰霉；誘導(dǎo)抗性

周曉婉, 唐永萍, 石亞莉, 等. 1-MCP對(duì)低溫貯藏蘋(píng)果灰霉病抗性的誘導(dǎo)作用[J]. 食品科學(xué), 2016, 37(12): 254-260. DOI:10.7506/spkx1002-6630-201612046. http://www.spkx.net.cn

ZHOU Xiaowan, TANG Yongping, SHI Yali, et al. Mechanism of 1-MCP treatment in induced resistance to gray mold of apples during low-temperature storage[J]. Food Science, 2016, 37(12): 254-260. (in Chinese with English abstract) DOI:10.7506/spkx1002-6630-201612046. http://www.spkx.net.cn

蘋(píng)果酸甜適口，美味多汁，加之富含維生素、膳食纖維、類黃酮、礦物質(zhì)、果膠、蛋白質(zhì)、氨基酸等多種營(yíng)養(yǎng)，已成為人們膳食的重要組成部分。此外，蘋(píng)果是我國(guó)生產(chǎn)和出口的主要水果，具有重要的經(jīng)濟(jì)價(jià)值[1]。然而，蘋(píng)果采后貯藏期間會(huì)發(fā)生各種病害，造成嚴(yán)重的經(jīng)濟(jì)損失[2]。其中灰霉病是蘋(píng)果采后常見(jiàn)的侵染性真菌病害之一，它有兩種致病途徑：一是傷口侵染；二是花期侵染，潛伏到貯藏后期才會(huì)發(fā)病[3]。化學(xué)藥劑處理結(jié)合冷藏是目前蘋(píng)果貯藏期間防治真菌性病害的常用方法，但由于灰葡萄孢具有很強(qiáng)的耐低溫能力，即使在0 ℃冷藏條件下也會(huì)繁殖侵染，果實(shí)一旦感病，傷口便迅速感病，造成全果腐爛。病原真菌的危害不僅在于其采后侵染果實(shí)，造成腐爛和經(jīng)濟(jì)損失，而且由于很多病原真菌能夠分泌產(chǎn)生許多次生代謝產(chǎn)物從而引起嚴(yán)重的食品安全問(wèn)題，如灰葡萄孢產(chǎn)生的葡雙醛霉素易造成污染，并且具有遺傳毒性和抑制果實(shí)免疫活動(dòng)[4]。加之人們對(duì)食品安全重視度的提高，綠色安全的防治技術(shù)成為研究的熱點(diǎn)。

誘導(dǎo)抗性是利用生物或非生物激發(fā)子處理激活植物體自身的防御系統(tǒng)，且這種抗性具有持久性與廣譜性，能夠抵抗多種病菌的侵染，在果實(shí)采后病害防治中具有極好的應(yīng)用前景[5]。近些年來(lái)，研究較多的防治措施主要有熱處理[6]、紫外線照射[7]、化學(xué)誘導(dǎo)劑（鈣、苯并噻二唑、水楊酸）[8-9]、植物提取物[10]、生物農(nóng)藥[11]、拮抗微生物[12]等。例如，紅富士蘋(píng)果經(jīng)熱處理后增強(qiáng)了果實(shí)苯丙氨酸解氨酶（phenylalanine amonialyase，PAL）和過(guò)氧化物酶（peroxidase，POD）活性，木質(zhì)素和總酚含量提高，果實(shí)抗性增強(qiáng)，減弱了青霉病的發(fā)生[13]；苯丙噻重氮處理國(guó)光蘋(píng)果，顯著提高了其果實(shí)中β-1,3-葡聚糖酶（β-1,3-glucanase，GLU）、幾丁質(zhì)酶（chitinase，CHI）、PAL、POD的活性，增加了總酚、類黃酮和木質(zhì)素的含量，增強(qiáng)了果實(shí)對(duì)采后病害的抗性[14]。1-甲基環(huán)丙烯（1-methylcyclopropene，1-MCP）作為乙烯受體抑制劑，能夠延緩果蔬后熟與衰老，改善果實(shí)品質(zhì)并延長(zhǎng)貯藏期，在果蔬保鮮方面有良好的效果[15]，且具有結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、穩(wěn)定性能好、無(wú)毒、低量、高效等優(yōu)點(diǎn)，在蘋(píng)果貯藏過(guò)程中廣泛應(yīng)用。Jung等[16]研究發(fā)現(xiàn)，1-MCP通過(guò)抑制‘Cortland’和‘Law Rome’蘋(píng)果表皮中α-法尼烯、共軛三烯含量的上升，從而降低虎皮病的發(fā)生率。李輝等[17]研究報(bào)道，1-MCP處理可有效控制油木奈果實(shí)腐爛，提高GLU和CHI的活性，從而誘導(dǎo)果實(shí)抗病性的增強(qiáng)。1-MCP對(duì)果實(shí)采后病害抗性誘導(dǎo)研究還不夠完善，其作用機(jī)理仍需進(jìn)一步深入研究。本實(shí)驗(yàn)以紅富士蘋(píng)果為材料，研究1-MCP對(duì)低溫條件下蘋(píng)果灰霉病抗性誘導(dǎo)機(jī)理，為1-MCP在蘋(píng)果采后真菌性病害防治提供理論依據(jù)。

1　材料與方法

1.1材料與試劑

灰葡萄孢（Botrytis cinerea Pers） 西北農(nóng)林科技大學(xué)植物保護(hù)學(xué)院；紅富士蘋(píng)果（Malus domestica “Red Fuji”），于2014年10月14日采自陜西省白水縣一管理良好的農(nóng)家果園，選擇色澤相近、果形端正、大小和成熟度基本一致、無(wú)機(jī)械損傷、無(wú)自然病蟲(chóng)害浸染的果實(shí)，采摘當(dāng)天運(yùn)回實(shí)驗(yàn)室。

1-MCP（有效成分0.14%的粉劑）美國(guó)陶氏化學(xué)（上海）公司；無(wú)水乙醇、愈創(chuàng)木酚、十二水合磷酸氫二鈉、二水合磷酸二氫鈉、β-巰基乙醇、L-苯丙氨酸、葡萄糖、30%過(guò)氧化氫、聚乙烯吡咯烷酮、乙二胺四乙酸、鄰苯二甲酸氫鉀、硼砂、無(wú)水醋酸鈉、Triton X-100、濃鹽酸、聚乙二醇6000、牛血清蛋白、冰醋酸、硼酸均為國(guó)產(chǎn)分析純。

1.2儀器與設(shè)備

BCD-236DT型冰箱青島海爾股份有限公司；AUY220分析天平日本島津公司；SW-CJ-LB型無(wú)菌操作臺(tái)蘇凈集團(tuán)安泰公司；3K15型高速冷凍離心機(jī)美國(guó)Sigma公司；HHS 21-4電熱恒溫水浴鍋北京長(zhǎng)安科學(xué)儀器廠；UV-1800紫外-可見(jiàn)分光光度計(jì)科大中佳公司；KQ-500DB 數(shù)控超聲波清洗器昆山市超聲儀器有限公司。

1.3方法

1.3.1菌種與樣品處理

灰葡萄孢菌種在馬鈴薯葡萄糖瓊脂培養(yǎng)基上進(jìn)行繼代培養(yǎng)，25 ℃條件下恒溫避光培養(yǎng)1 周后，用含體積分?jǐn)?shù)0.05% Tween 80的無(wú)菌水將菌落上的分生孢子沖洗下來(lái)，借助血球計(jì)數(shù)板調(diào)整為106個(gè)/mL的孢子懸浮液，隨配隨用。

散去田間熱后將實(shí)驗(yàn)紅富士蘋(píng)果放入氣調(diào)箱內(nèi)，在20 ℃溫室條件下，用1 μL/L的1-MCP熏蒸處理24 h，對(duì)照組果實(shí)放入氣調(diào)箱中封閉24 h，開(kāi)蓋通風(fēng)0.5 h，完畢后分別放入聚氯乙烯（polyvinyl chloride，PVC）保鮮袋中，置于低溫（0±1）℃條件下貯藏1 周后接種。處理與對(duì)照均接種，接種前先用70%乙醇溶液輕輕擦拭蘋(píng)果，對(duì)果皮進(jìn)行消毒，自然晾干。每個(gè)紅富士果實(shí)的赤道部位用無(wú)菌不銹鋼鐵釘（Φ=3 mm）形成兩個(gè)均勻、大小一致的傷口（3 mm×3 mm）。待傷口處汁液晾干后，分別接種20 μL 1×106個(gè)/mL灰霉孢子懸浮液。稍作晾干后，放入PVC保鮮袋，于（0±1）℃、相對(duì)濕度80%～85%的冷庫(kù)中平鋪貯藏。每隔2 d統(tǒng)計(jì)發(fā)病率，測(cè)量病斑直徑，取病斑周圍1 cm范圍內(nèi)健康果肉組織混勻，用液氮研磨儀研成粉末后錫箔紙包裹，于－80 ℃保存進(jìn)行各項(xiàng)活性指標(biāo)的測(cè)定。每個(gè)處理設(shè)88 個(gè)果實(shí)，一次取8 個(gè)，重復(fù)3 次。

1.3.2發(fā)病率和病斑直徑測(cè)定

發(fā)病率為發(fā)病傷口數(shù)與總接種傷口數(shù)的比值，以病斑直徑不小于0.5 mm確定為發(fā)病；病斑直徑利用游標(biāo)卡尺進(jìn)行十字交叉法測(cè)定，每個(gè)病斑測(cè)量3 次，計(jì)算平均值作為其測(cè)量值，取各處理發(fā)病傷口病斑直徑的平均值分別作為其病斑直徑。

1.3.3防御酶活性的測(cè)定

1.3.3.1多酚氧化酶（polyphenol oxidase，PPO）活性測(cè)定

PPO活性測(cè)定采用鄰苯二酚法，取1 g左右粉末樣品，加入5 mL預(yù)冷（4 ℃）的pH 7.0磷酸緩沖液，充分混勻后靜置提取1 h，期間搖動(dòng)數(shù)次，然后在4 ℃、12 000×g條件下冷凍離心30 min，取上清液作為粗酶液測(cè)定相應(yīng)酶活性。反應(yīng)體系為：2 mL pH 7.0磷酸緩沖液加1 mL鄰苯二酚（用50 mmol/L、pH 7.0磷酸緩沖液配制），再加0.5 mL粗酶液，混勻后15 s在420 nm波長(zhǎng)條件下測(cè)定吸光度。以每分鐘酶促反應(yīng)體系吸光度增加1作為一個(gè)酶活性單位，結(jié)果以U/g表示，重復(fù)3 次。

1.3.3.2POD活性測(cè)定

POD活性測(cè)定采用愈創(chuàng)木酚法，POD粗酶液的提取方法同PPO，愈創(chuàng)木酚與H2O2均用pH 5.5乙酸-乙酸鈉緩沖液溶解，反應(yīng)體系為：200 μL H2O2加3 mL的愈創(chuàng)木酚，再加入0.5 mL粗酶液，混勻后15 s在470 nm波長(zhǎng)條件下測(cè)定吸光度。以每分鐘酶促反應(yīng)體系吸光度增加1作為一個(gè)酶活性單位，結(jié)果以U/g表示，重復(fù)3 次。

1.3.3.3PAL活性測(cè)定

PAL活性測(cè)定參考曹建康等[18]方法，略有改動(dòng)。稱取1.0 g左右果肉粉末，加入預(yù)冷（4 ℃）5 mL的0.1 mol/L pH 8.8硼酸緩沖液（含40 g/L聚乙烯吡咯烷酮、2 mmol/L乙二胺四乙酸和5 mmol/L β-巰基乙醇），充分混勻后靜置提取1 h，期間搖動(dòng)數(shù)次，然后在4 ℃、12 000×g條件下冷凍離心30 min，取上清液作為粗酶液測(cè)定相應(yīng)酶活性。取2 支試管，均分別加入3 mL 50 mmol/L pH 8.8硼酸緩沖液和0.5 mL 粗酶提取液，對(duì)照以蒸餾水代替L-苯丙氨酸，于37 ℃水浴保溫60 min后以對(duì)照為參比調(diào)零，測(cè)定290 nm波長(zhǎng)處吸光度，以每小時(shí)酶促反應(yīng)體系吸光度增加1作為一個(gè)酶活性單位，結(jié)果以U/g表示，重復(fù)3 次。1.3.3.4CHI活性測(cè)定

取1.0 g左右果肉粉末樣品，加入5.0 mL預(yù)冷的0.1 mol/L pH 5.2乙酸-乙酸鈉緩沖液（1 mmol/L乙二胺四乙酸和5 mmol/L β-巰基乙醇），充分混勻后提取1 h，呈勻漿后于4 ℃、12 000×g離心30 min，上清液即為粗酶提取液。參照曹建康等[18]方法，略有改動(dòng)。以每秒鐘每克樣品中酶分解膠狀幾丁質(zhì)產(chǎn)生的1×10－9mol N-乙酰葡萄糖胺為一個(gè)酶活性單位（U），重復(fù)3 次。

1.3.3.5GLU活性測(cè)定

參考Cao等[19]的測(cè)定方法，略有改動(dòng)，以單位時(shí)間鮮樣果肉生成1 μmol葡萄糖的為一個(gè)酶活單位（U/g），重復(fù)3 次。

1.3.4丙二醛含量的測(cè)定

參照高俊鳳[20]的方法測(cè)定。

1.3.5總酚和類黃酮含量測(cè)定

稱取果肉粉末樣品1.0 g左右，加入5 mL經(jīng)4 ℃預(yù)冷的體積分?jǐn)?shù)1% HCl-甲醇溶液，混勻充分，在4 ℃條件下提取1 h后，于4 ℃、12 000×g離心30 min。取上清液分別在280 nm和325 nm波長(zhǎng)條件下比色測(cè)定吸光度。分別參考Toor[21]、González-Aguila[22]等方法測(cè)定，重復(fù)3 次。

1.3.6木質(zhì)素含量的測(cè)定

參考周會(huì)玲等[23]方法，以每克鮮質(zhì)量果肉樣品在280 nm波長(zhǎng)處的吸光度表示，重復(fù)3 次。

1.4數(shù)據(jù)處理

數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)分析應(yīng)用SPSS 17.0軟件進(jìn)行單因素方差分析，作圖采用Excel軟件，采用鄧肯氏多重比較法進(jìn)行差異顯著性分析。

2　結(jié)果與分析

2.11-MCP對(duì)低溫貯藏蘋(píng)果灰霉菌發(fā)病率和病斑直徑的影響

圖1　采后1-MCP對(duì)低溫（0±1）℃條件下蘋(píng)果采后灰霉病發(fā)病率（A）和病斑直徑（B）的影響Fig. 1　Effect of postharvest 1-MCP treatment on the infection rate and diameter of disease spot caused by Botrytis cinerea in “Red Fuji” apple fruits during storage at low temperature

由圖1可以看出，1-MCP能夠顯著降低蘋(píng)果冷藏期間灰霉病發(fā)病率，減小病斑直徑擴(kuò)展。如圖1A所示，接種灰霉菌1 d后，處理組與對(duì)照組果實(shí)均出現(xiàn)感病癥狀，但1-MCP處理組發(fā)病程度明顯低于對(duì)照組（P＜0.05），接種前7 d，二者發(fā)病率均較低，之后發(fā)病率迅速斷升高，接種后第10天，對(duì)照組發(fā)病率迅速增加至57.43%，而處理組的發(fā)病率僅為26.5%，較對(duì)照組降低了53.86%；在觀察后期，對(duì)照組的發(fā)病率趨近于平緩，最終達(dá)90%以上，而處理組發(fā)病率不足70%，直至最大。由圖1B可見(jiàn)，接種后第4天，對(duì)照組與處理組的病斑直徑分別為1.63、0.77 mm，處理組遠(yuǎn)大于對(duì)照組。隨病害加重，果實(shí)病斑直徑越來(lái)越大，對(duì)照組最后擴(kuò)展至39.57 mm，甚至出現(xiàn)病斑重合，處理組病斑直徑后期雖有所增加，但始終顯著小于對(duì)照組（P＜0.05）。可見(jiàn)1-MCP能夠有效地抑制灰葡萄孢菌的生長(zhǎng)與擴(kuò)增，減弱蘋(píng)果灰霉病的發(fā)生。

2.21-MCP對(duì)低溫貯藏蘋(píng)果果實(shí)各種酶活性的影響

圖2　1-MCP處理對(duì)低溫（0±1）℃條件下蘋(píng)果果實(shí)PPO（A）、POD（B）、PAL（C）、GLU（D）、CHI（E）活性的影響Fig. 2　Effect of postharvest 1-MCP treatment on the activities of PPO, POD, PAL, GLU and CHI in “Red Fuji” apple fruits stored at low temperature

如圖2A所示，接菌后蘋(píng)果的PPO活性總體上呈先升高后降低的變化趨勢(shì)。在第7天，兩者同時(shí)達(dá)到最大值，此時(shí)1-MCP處理組的PPO活性高出對(duì)照組48.72%，隨后處理組與對(duì)照組的PPO活性均開(kāi)始下降，但處理組的PPO活性始終高于對(duì)照（P＜0.05）。至接種19 d后，1-MCP處理組與對(duì)照組的PPO活性接近且均保持在一個(gè)相對(duì)平穩(wěn)水平，差異不明顯，但是對(duì)照組維系時(shí)間短，在第25天，對(duì)照組PPO活性下降，又顯著低于處理組。說(shuō)明1-MCP處理可提高蘋(píng)果果實(shí)PPO的活性。

圖2B表明，經(jīng)接種灰葡萄孢后，POD活性在整個(gè)病害觀察期均呈先逐漸升高后緩慢下降的趨勢(shì)，不同的是，1-MCP處理組POD活性上升速率要大于對(duì)照組，并于接種后第4天，表現(xiàn)顯著差異。二者均在接種后第10天出現(xiàn)最高峰，此時(shí)處理組POD活性是對(duì)照組的1.42 倍；隨后POD活性開(kāi)始下降，1-MCP處理組始終高于對(duì)照。在觀察后期即22 d以后，處理組與對(duì)照組POD活性差異性不顯著。

由圖2C可知，1-MCP處理組和對(duì)照組的PAL活性整體上均呈先鋸齒狀上升后降低的變化趨勢(shì)。接種后第1天，對(duì)照組便出現(xiàn)小峰，而處理組PAL活性不斷升高，于第4天出現(xiàn)峰值，此時(shí)為對(duì)照PAL活性的2.54 倍，且差異性顯著。之后二者PAL活性繼續(xù)上升，對(duì)照組與處理組分別在第13、16天出現(xiàn)第2次峰值，即達(dá)到最大值，此時(shí)處理組分別比對(duì)照提高了28.91%、77.54%。隨后兩者PAL活性均降低，并最終趨于平緩，但處理組PAL活性始終高于對(duì)照（P＜0.05）。結(jié)果表明，1-MCP處理不僅增強(qiáng)了果實(shí)PAL活性，并使其維持相對(duì)較高水平。

如圖2D所示，各處理均可引起蘋(píng)果果實(shí)GLU活性的增強(qiáng)。其中，1-MCP處理的GLU活性增加迅速并且顯著高于對(duì)照組，在接菌后第10天達(dá)到最高峰，是對(duì)照組的1.17 倍；對(duì)照組出現(xiàn)最高峰的時(shí)間較處理組推遲了3 d，但仍比處理組要低28.08%。隨后處理組與對(duì)照組GLU活性均開(kāi)始降低，至病害觀察后期，1-MCP處理組GLU活性依然遠(yuǎn)遠(yuǎn)高出對(duì)照。

如圖2E所示，各處理CHI活性均呈先升高后降低的趨勢(shì)，13 d達(dá)到最大值，其中1-MCP處理的最大值為88.47 U/g，是對(duì)照的1.50 倍。隨后各處理CHI活性逐漸下降，但1-MCP處理的CHI活性一直高于對(duì)照組，且呈顯著差異（P＜0.05）。

2.31-MCP對(duì)蘋(píng)果總酚、類黃酮和木質(zhì)素含量的影響

圖3　采后1-MCP處理對(duì)低溫（0±1）℃條件下蘋(píng)果果實(shí)總酚（A）、類黃酮（B）、木質(zhì)素（C）含量的影響Fig. 3　Effect of postharvest 1-MCP treatment on the contents of total phenols, flavonoid and lignin in “Red Fuji” apple fruits stored at low temperature

如圖3A所示， 1-MCP處理組和對(duì)照組的總酚含量均先升高后降低，在接種后第19天，處理組達(dá)到最大值，此時(shí)比對(duì)照增加了49.55%，之后降低并在病害觀察后期趨向平緩，但其總酚含量始終高于對(duì)照。由此可見(jiàn)，1-MCP可以刺激蘋(píng)果果實(shí)中酚類物質(zhì)的生成，提高病害發(fā)展過(guò)程中總酚的含量。

由圖3B可以看出，隨著接種時(shí)間的延長(zhǎng)，1-MCP處理的類黃酮含量先緩慢增加后降低，對(duì)照類黃酮含量在處理周期內(nèi)變化幅度不大。1-MCP處理在第19天出現(xiàn)峰值，較對(duì)照高出51.24%，之后開(kāi)始下降，但始終比對(duì)照組要高，且差異顯著（P＜0.05）。第25天后，1-MCP處理類黃酮含量稍有升高，相反對(duì)照組一直在降低，到貯藏結(jié)束時(shí)，1-MCP處理蘋(píng)果類黃酮含量比對(duì)照高了36.28%。

當(dāng)植物體受到病原微生物侵染時(shí)，木質(zhì)素在宿主細(xì)胞內(nèi)快速合成與積累是植物體阻止病原菌擴(kuò)張的重要抗性機(jī)制。接種灰葡萄孢菌后，1-MCP處理和對(duì)照蘋(píng)果果實(shí)中的木質(zhì)素含量都開(kāi)始迅速增加，如圖3C所示，與對(duì)照相比，1-MCP處理組的木質(zhì)素含量上升速度較快，在第1天時(shí)，就與對(duì)照差異顯著。之后兩組木質(zhì)素含量繼續(xù)增大，并于第7天同時(shí)達(dá)到最大值。隨后1-MCP處理組與對(duì)照組木質(zhì)素含量均降低，從第10天起，兩者木質(zhì)素含量走向較為平緩，直至病害末期，再次降低，但是1-MCP處理組木質(zhì)素含量自始至終高于對(duì)照。

2.41-MCP對(duì)蘋(píng)果丙二醛含量的影響

圖4　采后1-MCP處理對(duì)低溫（0±1）℃條件下蘋(píng)果果實(shí)丙二醛含量的影響Fig. 4　Effect of postharvest 1-MCP treatment on MDA content in “Red Fuji” apple fruits stored at low temperature

如圖4所示，由于打孔損傷導(dǎo)致各處理丙二醛含量呈現(xiàn)上升趨勢(shì)，在實(shí)驗(yàn)前中期，1-MCP處理丙二醛含量變化幅度不大，對(duì)照丙二醛含量增加迅速，表明1-MCP處理有效抑制了蘋(píng)果果肉膜脂過(guò)氧化的進(jìn)程；實(shí)驗(yàn)后期，各處理丙二醛含量均升高，但1-MCP處理丙二醛含量始終低于對(duì)照（P＜0.05）。

3　討 論

1-MCP對(duì)果蔬的有益作用主要表現(xiàn)在兩方面，一是延緩果蔬后熟衰老，保持品質(zhì)延長(zhǎng)貨架期；二是誘導(dǎo)產(chǎn)生抗性提高對(duì)采后病害的抵抗能力。關(guān)于1-MCP延緩果蔬成熟衰老、改善品質(zhì)方面已得到廣泛研究。1-MCP對(duì)果蔬采后病害防治方面存在特異性，用量、果蔬種類和病原菌類別不同，其作用效果各不相同。Jiang等[24]在對(duì)草莓的研究中發(fā)現(xiàn)，低用量1-MCP處理可降低腐爛率，而高用量1-MCP處理增加了草莓對(duì)病原菌的敏感性，加快了果實(shí)病害的產(chǎn)生；1-MCP加速了由炭疽引起的芒果果實(shí)采后腐爛[25]。本實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，1-MCP能夠有效控制低溫條件下蘋(píng)果采后灰霉病的發(fā)生與發(fā)展，較對(duì)照而言，顯著降低了果實(shí)的發(fā)病率，抑制了病斑直徑的擴(kuò)展。這與1-MCP處理防治棗[26]、桃[27]、西洋梨[28]等果實(shí)采后真菌性病害的研究結(jié)果相似。

PAL、PPO、POD是植物體內(nèi)重要的抗病防御相關(guān)酶，酚類物質(zhì)是植物體的次生代謝產(chǎn)物，其合成途徑主要是通過(guò)苯丙烷類代謝途徑，在病害防御方面均發(fā)揮重要作用[29-30]。PAL是苯丙烷類代謝途徑的關(guān)鍵酶與限速酶，由該途徑合成的中間產(chǎn)物如酚類、類黃酮類、植保素以及木質(zhì)素等都是植物體內(nèi)重要的抑菌物質(zhì)，可以對(duì)病原微生物進(jìn)行直接的毒殺。PPO和POD是此代謝途徑的末端酶，PPO主要參與酚類物質(zhì)的氧化，生成醌類物質(zhì)，醌類再經(jīng)過(guò)非酶聚合反應(yīng)生成黑色素，對(duì)病原微生物具有高毒性；POD在木質(zhì)素、植保素等抗性物質(zhì)的合成中起重要作用，木質(zhì)素不僅可以提高果實(shí)細(xì)胞壁低抗病原微生物的能力，而且它的一些前體物質(zhì)和多聚反應(yīng)合成的游離基能夠起到鈍化病原微生物的作用。此外PPO、POD還參與活性氧代謝，生成氧中間體，如超氧陰離子和過(guò)氧化氫（H2O2），其中H2O2可作為一種信號(hào)因子，在植物體防御機(jī)制中起作用。Shao等[31]研究認(rèn)為，果實(shí)受到病原菌侵染時(shí)，最早的防御方應(yīng)之一就是產(chǎn)生活性氧，活性氧的產(chǎn)生不僅可以殺死病原菌微生物，還能夠誘導(dǎo)果實(shí)的防御體系。大量研究顯示，1-MCP處理可以誘導(dǎo)果蔬中PAL、PPO、POD等防御相關(guān)酶的提高。杜傳來(lái)等[32]研究顯示，1-MCP處理能提高幾種菜葉PAL活性，減緩菜葉的衰老，提高了抗性；Liu 等[33]報(bào)道，1-MCP熏蒸處理久保桃24 h后，PAL、PPO和POD的活性顯著升高，誘導(dǎo)了桃果實(shí)對(duì)擴(kuò)展青霉的抗性，減輕了青霉病的發(fā)生。本實(shí)驗(yàn)研究表明，1-MCP處理能夠有效提高PAL、PPO、POD 3種酶活性，同時(shí)加速了果實(shí)中總酚、類黃酮以及木質(zhì)素等抗菌物質(zhì)的合成，并使其含量均保持在相對(duì)較高水平，由此可見(jiàn)采后1-MCP處理能夠激活蘋(píng)果果實(shí)體內(nèi)的酚類物質(zhì)代謝途徑，誘導(dǎo)其防御體系的增強(qiáng)，從而提高了蘋(píng)果果實(shí)的抗病性。

GLU和CHI作為植物體內(nèi)兩種常見(jiàn)的病程相關(guān)蛋白，是植物體遭受逆境脅迫刺激后產(chǎn)生的一類防御蛋白，能夠單獨(dú)或協(xié)同分解病原真菌的細(xì)胞結(jié)構(gòu)，致使其爆裂而亡，從而阻止病原菌的侵染。正常植物體內(nèi)一般含量非常低甚至沒(méi)有，但是當(dāng)植物體受到脅迫或者激發(fā)子時(shí)能誘導(dǎo)GLU 和CHI活性的提高，從而增強(qiáng)抵御病原菌侵染的能力[34]。因此，在植物抗性反應(yīng)中，GLU和CHI的快速合成是衡量植物抗病性的一個(gè)重要指標(biāo)。前人實(shí)驗(yàn)結(jié)果顯示，GLU 和CHI在楊梅[35]、芒果[36]和枇杷[19]果實(shí)的抗性反應(yīng)發(fā)揮著重要作用。左豫虎等[37]研究報(bào)道，GLU和CHI還可能作為一種激發(fā)子，誘導(dǎo)其他防衛(wèi)基因的表達(dá)。本實(shí)驗(yàn)中，1-MCP處理可誘導(dǎo)蘋(píng)果果實(shí)中GLU和CHI活性的升高，且在病害觀察期間一直顯著高于對(duì)照，同時(shí)果實(shí)的發(fā)病率和病斑直徑又明顯低于對(duì)照，說(shuō)明1-MCP控制蘋(píng)果采后灰霉病與誘導(dǎo)果實(shí)GLU和CHI活性的升高密切相關(guān)。一是GLU和CHI對(duì)病原菌有直接殺傷作用，二是GLU和CHI也可能激活其他防御系統(tǒng)，進(jìn)而增強(qiáng)抗性。

丙二醛是膜脂過(guò)氧化的中間產(chǎn)物，由于它能導(dǎo)致蛋白質(zhì)上的氨基酸發(fā)生化學(xué)結(jié)構(gòu)上的變化，產(chǎn)生氧化自由基，破壞細(xì)胞膜的完整性，造成細(xì)胞破裂瓦解，降低植物體的抗逆性并加速其衰老。結(jié)果發(fā)現(xiàn)，1-MCP處理可以顯著抑制蘋(píng)果果實(shí)丙二醛含量的的升高，因而減弱其對(duì)果實(shí)的傷害，提高果實(shí)的抵抗能力。

4　結(jié) 論

1 μL/L 1-MCP處理可顯著降低低溫條件下紅富士蘋(píng)果灰霉病的發(fā)病率，抑制其病斑直徑的擴(kuò)展，通過(guò)提高PAL、PPO、POD、CHI和GLU活性，促進(jìn)總酚、類黃酮以及木質(zhì)素的合成與積累，同時(shí)減少丙二醛的產(chǎn)生，從而保護(hù)組織細(xì)胞膜結(jié)果的完整性，進(jìn)而增強(qiáng)了蘋(píng)果果實(shí)對(duì)灰霉菌的抵抗能力。由此可見(jiàn)，1-MCP處理可用于蘋(píng)果采后病害的防治，但其作用的分子機(jī)理有待進(jìn)一步研究。

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Mechanism of 1-MCP Treatment in Induced Resistance to Gray Mold of Apples during Low-Temperature Storage

ZHOU Xiaowan, TANG Yongping, SHI Yali, ZHOU Huiling*
(College of Horticulture, Northwest A&F University, Yangling712100, China)

Abstract:This study aimed to investigate the effect of 1-methylcyclopropene (1-MCP) treatment on postharvest gray mold in “Red Fuji” apples and the mechanism of induced resistance during low-temperature storage at (0 ± 1) ℃. The results indicated that disease incidence and lesion diameter in apples after the inoculation were significantly reduced by 1 μL/L 1-MCP treatment when compared to control group (P < 0.05). Moreover, the activities of phenylalanine ammonia-lyase (PAL), polyphenol oxidase (PPO), peroxldase (POD), β-1,3-glucanase (GLU) and chitinase (CHI) of apple fruits were promoted remarkably by 1-MCP treatment. The contents of total phenolic compounds, flavonoids and lignin were also increased significantly. Besides, the content of malondialdehyde (MDA) was decreased by 1-MCP treatment. The results provide a theoretical basis for the use of 1-MCP as a control agent against apple postharvest diseases.

Key words:apple; 1-MCP; low-temperature storage; gray mold; resistance

收稿日期：2015-11-09

基金項(xiàng)目：國(guó)家現(xiàn)代農(nóng)業(yè)（蘋(píng)果）產(chǎn)業(yè)技術(shù)體系建設(shè)專項(xiàng)（nycylx-08-05-02）

作者簡(jiǎn)介：周曉婉（1990—），女，碩士研究生，研究方向?yàn)閳@藝產(chǎn)品采后處理及貯藏保鮮。E-mail：675799930@qq.com

*通信作者：周會(huì)玲（1969—），女，副教授，博士，研究方向?yàn)閳@藝產(chǎn)品采后生理及貯藏保鮮。E-mail：zhouhuiling@nwsuf.edu.cn

DOI:10.7506/spkx1002-6630-201612046

中圖分類號(hào)：S661.1

文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A

文章編號(hào)：1002-6630（2016）12-0254-07引文格式：