（植物学专业论文）1mcp与采后番木瓜carica+papaya+linn果实成熟软化关系的研究.pdf

论文作者签名诛恩期生 日期：咖年么月r 日 学位论文版权使用授权说明 本人完全了解海南大学关于收集、保存、使用学位论文的规定，即：学校有权保留并向国家有 关部门或机构送交论文的复印件和电子版，允许论文被查阅和借阅。本人授权海南大学可以将本学 位论文的全部或部分内容编入有关数据库进行检索，可以采用影印、缩印或扫描等复制手段保存和 汇编本学位论文。本人在导师指导下完成的论文成果，知识产权归属海南大学。 保密论文在解密后遵守此规定。 导师躲蛮之 日期：口年多月r 日 本人已经认真阅读“c a l l s 高校学位论文全文数据库发布章程”，同意将本人的学位论文提交 “c a l l s 高校学位论文全文数据库”中全文发布，并可按“章程”中规定享受相关权益。回塞论塞 握銮卮澄卮i 旦生生i 旦= 生i 旦三生蕉查。 6 9 8 1 - m c p 与采后番木瓜( c a r i e a p a p a y al i 肌) 果实成熟软化关系的研究 摘要 本文以番木瓜果实为材料，研究了不同浓度的1 m c p 处理、1 - m c p 与乙烯利处理 对番木瓜果实成熟过程中果实品质以及软化相关酶活性的影响，研究了不同采收成熟度 的日升和台农番木瓜果实对1 - m c p 处理的反应。研究结果如下： 1 、与对照相比，0 5 p l l 、o 8 “l l 、1 0 p l l 和2 0 p l l 的1 - m c p 处理均能保持采 后番木瓜果实较高的果实硬度，保护番木瓜果皮的细胞膜，抑制番木瓜果皮色泽的变化， 抑制p g 酶、c x 酶活性的升高和果实病情指数的提高，延缓v c 含量的下降，抑制原果 胶向水溶性果胶转化，使番木瓜果实不能软化；其中，o 5 1 - l l l 和2 0 “l 几1 - m c p 处理 的综合效果较差，0 8 此l 和1 op l l 的1 - m c p 处理的综合效果较好。i - m c p 处理对 果实t s s 含量和t a 含量没有显著影响。 相关性分析表明，p g 酶和纤维素酶活性与番木瓜果实硬度下降的关系最为密切 推测这两种酶为番木瓜果实成熟软化过程中的关键酶。 2 、单独乙烯利处理、乙烯利处理后立即用1 - m c p 处理、乙烯利处理2 4 小时后再 用1 - m c p 处理，都能明显提高番木瓜果实的p g 酶、c x 酶和p m e 酶活性，促进水：溶 性果胶含量的上升，使番木瓜果皮的细胞膜透性明显加大，加速果实软化进程，提高果 实的病情指数，缩短番木瓜果实的贮藏时间；而单独1 - m c p 处理和1 - m c p 处理1 d 后 再用乙烯利处理则明显抑制了番木瓜果实的p g 酶、c x 酶以及p m e 酶活性，较好地保 护了番木瓜果皮的细胞膜，有效地维持了果实中t a 含量和v c 含量，极大的抑制了原 果胶含量的下降，有效地抑制了番木瓜果实的软化进程，降低了果实的病情指数，极显 著地延长了番木瓜果实的贮藏时间。说明1 - m c p 抑制果实成熟软化的作用时问与外源 乙烯的处理时间有密切关系。 3 、不论是日升还是台农品种，1 - m c p 处理具有保持番木瓜果实硬度的显著作用， 能够防止色泽变化，抑制原果胶含量的下降和水溶性果胶含量的升高，能显著地抑制 p g 酶、c x 酶和p m e 酶活性的升高，达到抑制成熟软化的目的，但台农品种比日 升品种具有更长的贮藏时间，说明台农品种对1 - m c p 处理的反应更好。对于不同成 熟度的果实，不论是日升还是台农品种，成熟度高( 九成熟) 的果实其各项生理指 标，包括酶活性和品质成分的变化都较成熟度低( 七成熟) 的快，说明其耐贮性不如成 熟度低的果实，但完熟时其风味品质要优于低成熟度的果实。 l m c p j 采后番木瓜( c a r i c a p a p a y a i n n ) 果实成熟软化关系的研究 关键词：1 m c p ；番木瓜果实；多聚半乳糖醛酸酶；纤维素酶；果实硬度；相对电导率； 果胶 1 c o m p a r e dw i t ht h ec o n t r o l ，c o n c e n t r a t i o n so f0 5 “l l ，0 8i x l l ，1 0 肛l la n d2 0 “l lo f1 - m c pm a i n t a i n e dt h eh i g hf i r m n e s so fp a p a y af r u i t ，p r o t e c t e dt h ec e l lm e m b r a n e ， i n h i b i t e d t h ec h a n g e si np e e lc o l o u r , t h ei n c r e a s i n gi nd i s e a s ei n d e x ，a n ds i g n i f i c a n t l y i n h i b i t e dt h ea c t i v i t i e so fp ga n dc x b e s i d e st h i s ，1 - m c pu e a u n e n td e l a y e dt h ed e c r e a s i n g i nv cc o n t e n t , r e s t r a i n e dt h ec o n v e r s i o nf r o mo r i g i n a lp e c t i nt ow a t e rs o l u b l ep e c t i n , m i d i n h i b i t e dt h es o f t e n i n go fp a p a y af r u i t f o rt h ef o u rc o n c e n t r a t i o n so f1 - m c p ，0 5 止a n d2 0 r t l lo f1 - m c p w e r ew o r s ef o ro v e r a l lq u a l i t y ，b u t0 8 吐la n d1 0 “l lo f1 - m c pw e r e b e t t e r t h e r ew e r en oo b v i o u se f f e c t so f1 - m c po nc o n t e n t so ft s sa n dt a c o r r e l a t i o na n a l y s i ss h o w e dt h a t ，t h e r ew e r ec l o s e l yr e l a t i o n s h i pb e t w e e np g 、c xa n d ： f i r m n e s so fp a p a y af i u i t ，i ts u g g e s t e dt h a tp ga n dc xw e r ek e ye n z y m e sf o rr i p e n i n ga n d s o f t e n i n go fp a p a y af r u i t 2 a p p l i c a t i o n so fe h e p h o ns e p a r a t e l y , e h e p h o ni m m e d i a t e l yf o l l o w e db yi - m c p a n d e h e p h o nf o r2 4h o u r st h e n1 - m c pt r e a t m e n ta l ls i g n i f i c a n t l yi n c r e a s e dt h ea c t i v i t i e so fc x ， p ga n dp m e ，a c c e l e r a t e dt h ei n c r e a s i n gi ns o l u b l ep e c t i nc o n t e n t , m e m b r a n ep e r m e a b i l i t y a n df r u i ts o f t e n i g ，e n h a n c e dt h ed i s e a s ei n c i d e n c ea n dr e d u c e dt h es t o r a g et i m eo fp a p a y a f r u i t h o w e v e r ，t r e a t m e n t sw i t h1 - m c pa l o n e ，1 - m c pt r e a t m e n tf o rldt h e ne h e p h o nt r e a t m e n t a l lr e m a r k a b l e l yi n h i b i t e dt h ea c t i v i t i e so fc x ，p ga n dp m e ，t h ed e c l i n ei nt h eo r i g i n a l p e c t i nc o n t e n t ，t h ef r u i ts o f t e n i n go fp a p a y af r u i t ，a n dm a i n t a i n e dt h ec o n t e n t so ft aa n dv c ， g r e a t l yr e d u c e dt h ed i s e a s ei n d e xa n de x t e n d e dt h es t o r a g et i m eo fp a p a y af r u i to b v i o u s l y i t i n d i c a t e dt h a tt h e r ew e r ec l o s e l yr e l a t i o n s h i pb e t w e e nt h et i m ew h e n1 m c pp r e s e n t e dt h e e f f e c to fi n h i b i t i n gs o f t e n i n ga n dt h et i m ew h e ne x o g e n o u se t h y l e n ew a sa p p l i e d 3 f o rb o t h r i s h e n g a n d t a i n o n g , 1 m c pt r e a t m e n tc o u l ds i g n i f i c a n t l yi n h i b i tt h ep q p m ea n dc xa c t i v i t i e s ，d e l a yt h ec h a n g ei np e e lc o l o u r , i n h i b i tt h eb r e a k d o w no fo r i g i n a l i i i i - m c p 。j 采后番小瓜( c a r i c a p a p a y al i n n ) 果实成熟软化关系的研究 p e c t i n ，a n dm a i n t a i nt h ef r u i tf i r m n e s so b v i o u s l y , b u tt h es t o r a g et i m eo f t a i n o n g w a sl o n g e r t h a nt h a to f r i s h e n g ，i ts u g g e s t e dt h a tt h er e s p o n s eo f t a i n o n g t o1 - m c pw a sm u c h p o s i t i v et h a nt h a to f r i s h e n g f o rt h es a m ec u l t i v a r , w h e t h e r r i s h e n g o r t a i n o n g ，t h e c h a n g e si na l lp h y s i o l o g i c a l c h a r a c t e r i s t i c s ，i n c l u d i n ga c t i v i t i e sa n dq u a l i t yc o m p o n e n t so f f r u i tw i t hh i g h e rm a t u r i t y ( 9 0 ) w e r ef a s t e rt h a nt h a tw i t hl o w e rm a t u r i t y ( 7 0 ) ，i ti n d i c a t e d t h a tt h es t o r a b i l i t yo fh i g h e rm a t u r i t yf r u i tw e r ew o r s et h a nt h a to fl o wm a t u r i t yf r u i t ，w h i l e ， t h ef l a v o ro fh ig h e rm a t u r i t yf r u i tw a sb e t t e rt h a nt h a to fl o wm a t u r i t yf r u i tw h e nf r u i tr i p e n e d f u l l y k e y w o r d s ：1 一m e t h y c y c l o p r o p e n e ；p a p a y af r u i t ；p o l y g a l c t u r o n a s e ； c e l l u l a s e ；f i r m n e s s ； r e l a t i v i t yp e e lc o n d u t i b il i t y ；p e c t i n i v 卜m c p 与采后番木瓜( c a r i c a p a p a y al i n n ) 果实成熟软化关系的研究 1 m c p v c t s s i 冲c p g c x p m e w s p p v p d n s c m c s o d p o d p p o l o x e d t a 缩略词及中英文对照 1 - m e t h y c y c l o p r o p e n e a s c o r b i ca c i d t 0 t a ls o l u b l es o l i d s t i t r a t a b l ea c i d r e l a t i v i t yp e e lc o n d u t i b i l i t y p o l y g a l a c t u r o n a s e c e l l u l a s e p e c t i nm e t h y l e s t e r a s e w a t e rs o l u b l ep e c t i n p o l y v i n y l p y r r o l i d o n e 3 ，5 - d i n i t r o s a l i c y l i ca c i d c a r b o x y m e t h y l c e l l u l o s e s u p e r o x i d ed i s m u t a s e p e r o x i d a s e p o l y p h e n o lo x i d a s e l i p o x y g e n a s e 1 甲基环丙烯 抗坏血酸 可溶性固形物 可滴定酸 果皮相对电导率 多聚半乳糖醛酸酶 纤维素酶 果胶甲酯酶 水溶性果胶 聚乙烯吡咯烷酮 3 ，5 二硝基水杨酸 羧甲基纤维素钠 超氧化物歧化酶 过氧化物酶 多酚氧化酶 脂氧合酶 e t h y l e n ed i a m i n et e t r a a c e t i ca c i d乙二胺四乙酸 v 目录 摘要i a b s t r a c t i 缩略词v 1 前言。1 1 1 番木瓜及其贮藏生理特性1 1 2 果实成熟软化生理研究状况2 1 2 1 果实成熟软化过程中细胞壁的变化2 1 2 2 果实成熟软化过程中引起细胞壁降解的相关酶的变化4 1 3 乙烯在果实成熟软化过程中的作用6 1 41 - m c p 的作用机理6 1 4 11 - m c p 与乙烯作用的关系6 1 4 21 - m c p 在果实贮藏保鲜上的作用效果7 1 5 研究的目的和意义1 0 2 材料与方法1 2 2 1 不同浓度的1 - m c p 处理对番木瓜果实成熟软化的影响1 2 2 1 1 材料1 2 2 1 21 m c p 处理方法1 2 2 1 3 实验方法1 2 2 1 4 主要试剂和仪器设备1 4 2 21 - m c p 与乙烯利处理对番木瓜果实成熟软化的影响1 5 2 2 1 材料15 2 2 21 - m c p 和乙烯利的处理方法15 2 2 3 实验方法16 2 2 4 主要试剂与仪器设备16 2 3 不同成熟度的番木瓜果实对1 - m c p 处理的反应1 6 2 3 1 材料1 6 l - m c p 。j 采后番小瓜( c a r i c a p a p a y al i n n ) 果实成熟软化关系h j o r 究 2 3 21 m c p 处理方法16 2 3 3 实验方法17 2 - 3 4 主要试剂与仪器设备17 3 结果与分析1 7 3 1 不同浓度的1 m c p 处理对番木瓜果实成熟软化的影响1 7 3 1 11 m c p 处理对番木瓜果实感官品质的影响】7 3 1 21 - m c p 处理对番木瓜果实理化品质的影响1 8 3 1 31 m c p 处理对番木瓜果实成熟软化相关物质的影响2 3 3 21 m c p 与乙烯利处理对番木瓜果实成熟软化的影响2 7 3 2 11 - m c p 与乙烯利处理对番木瓜果实外观品质的影响2 7 3 2 21 m c p 与乙烯利处理对番木瓜果实理化品质的影响2 9 3 2 31 m c p 与乙烯利处理对番木瓜果实软化相关物质的影响3 3 3 3 不同成熟度的番木瓜果实对1 - m c p 处理的反应3 7 3 3 1 1 m c p 处理对不同成熟度同升和台农番木瓜果实转黄率的影响3 8 3 3 2 1 - m c p 处理对不同成熟度同升和台农番木瓜果实硬度的影响3 8 3 3 3 1 m c p 对对不同成熟度日升和台农番木瓜果皮细胞膜透性的影响3 9 3 3 41 - m c p 处理对不同成熟度同升和台农番木瓜果实t s s 含量的影响4 0 3 3 5 1 - m c p 处理对不同成熟度同升和台农番木瓜果实p g 活性的影响一4 l 3 3 6 1 - m c p 处理对不同成熟度日升和台农番木瓜果实c x 活性的影响4 2 3 3 61 - m c p 处理对不同成熟度日升和台农番木瓜果实p m e 活性的影响4 3 3 3 81 - m c p 处理对不同成熟度日升和台农番木瓜果实w s p 含量的影响4 3 3 3 9 1 - m c p 处理对不同成熟度日升和台农番木瓜果实原果胶含量的影响4 4 4 讨论z 1 5 4 1i - m c p 与番木瓜果实的成熟软化4 5 4 21 - m c p 、乙烯利处理与番木瓜果实成熟软化的关系4 7 4 3 不同成熟度、不同品种的番木瓜果实对卜m c p 处理的反应4 8 5 结论4 8 5 1 不同浓度的1 - m c p 处理对番木瓜果实成熟软化的影响4 8 l m c p 与采后番木瓜( c a r i c a p a p a y al i n n ) 果实成熟软化关系的研究 5 21 - m c p 与乙烯利处理对番木瓜果实成熟软化的影响j 4 9 5 3 不同成熟度的番木瓜果实对卜m c p 处理的反应4 9 参考文献5 0 附录5 7 嚣【谢6 1 ) 。 瓜 番木瓜于1 7 世纪引入我国。岭南杂记中记载了番木瓜的形态特征、结果习性、 栽培技术和用途等。番木瓜经长期栽培驯化，已成为华南地区的重要水果之一，享有“岭 南佳果”的美誉。我国番木瓜的主栽地区是广东、广西、海南、福建、云南、台湾、四 川掣3 1 。 番木瓜果实味道鲜美，富含各种维生素，每1 0 0 9 成熟果肉含4 5 0 r a g 维生素a 、7 4 m g 维生素c 。成熟果实除鲜食外，还可以加工成果脯、果酱、果汁、果冻、罐头等；未成 熟果实可作蔬菜或腌菜食用，还可采集乳汁提取对蛋白质有很强分解能力的木瓜蛋白 酶。番木瓜蛋白酶在食品、化工、皮革、染色、医药等方面有广泛的用途。种子可榨油， 榨油后的种子除含丰富的蛋白质外，还含有钙、镁、磷，是优质饲料。茎、叶、肉质根 也可加工成优质饲料。番木瓜有很高的药用价值，可以驱虫、调经。番木瓜所有绿色部 分都含有番木瓜碱，可制作心脏镇静药，也可制作抗肿瘤药物，对淋巴性白细胞具：有强 烈的抗癌活性i 引。 番木瓜因其色美肉甜、营养丰富而深受消费者喜爱。近几年番木瓜在海南的种植面 积和产量在不断扩大，对海南经济，特别是热带农业的发展发挥了一定的作用。但是， 由于番木瓜果实为呼吸跃变型果实，收获期多在夏季高温季节，采后极易变黄、软化和 腐烂，加之目前还较缺乏科学、高效的采后处理及保鲜加工措施，使得番木瓜果实的采 后腐烂率和损失率高达3 0 5 0 ，这大大限制和影响了番木瓜果实的发展及经济效益的 提高。因此既限制了中远距离的运输销售，又缩短了鲜食供应时间，给果农造成了巨大 的经济损失。农产品的贮运保鲜是农业生产的延续，是降低农产品损失，提高其附加值， 促进农业生产良性循环的有效途径。在我国第十个“五年 计划中，强调了发展农产品 1 - m c p i 采后番术瓜( c a l i c a p a p a y al i n n ) 果实成熟软化关系的研究 见t 运保鲜产业的重要性，保鲜产业被列于“五年 期间国家重点发展规划之中1 4 】。 果实从授粉受精到发育成熟经历了一系列复杂的过程，从发育学的角度看，果实发 育包括细胞分裂、生长、分化和许多生理生化变化；从商品特点看，果实成熟发育过程 中其果个大小、颜色、质地、软硬程度、风味、芳香气体和其他一些消费者敏感的特性 都发生了变化。软化是果实发育成熟和采后最明显的质地变化，而且几乎是所有果实的 一个特征。这种变化一方面使果实的适口性和风味发生变化，达到最理想的食用状态， 但另一方面果实软化后更容易受到物理伤害和病原浸染，使贮减寿命缩短。果实软化在 商业上非常重要，有时为了减少采后损失，延长贮藏寿命和供货期而在果实比较硬的时 候早采，但早采的果实常常是颜色和风味达不到最佳i5 1 。科学工作者期望研明果实成熟 软化机理，以从本质上改良果实成熟特性，所以果实成熟软化一直是采后科学工作者关 注的焦点。本文研究番木瓜成熟软化机理将为番木瓜果实保鲜贮藏技术体系的研究提供 一定的理论基础。 1 2 果实成熟软化生理研究状况 1 2 1 果实成熟软化过程中细胞壁的变化 ， 一般认为，果实细胞壁主要由纤维素、半纤维素、果胶物质和伸展蛋自等物质构成， 而各组分间如何相互作用组成细胞壁结构，现己研究并建立了许多模型，其中l a m p o r t 提出的细胞壁结构经纬模型( w a r pa n dw 礤m o d e l ) 最受支持。该模型认为：由纤维素分 子形成的微纤丝一层层敷着于细胞壁上与细胞壁平面平行，且微纤丝在不同层次上有不 同的取向，可形成独立网络，而构成细胞壁的经。可溶性伸展蛋白前体( 蛋白间以异二 咯氨酸为连接键) 则沿垂直于细胞壁平面的方向由胞质分泌到细胞壁中，通过肽键交联 形成伸展蛋白网，称为纬。而结合在纤维素上的木葡聚糖等半纤维素及以离子键结合于 伸展蛋白上的果胶则象门闩一样网间的连接，使细胞壁有一定的刚性和韧性【6 】。 果实成熟的一个重要特点就是果实质地软化，而细胞壁结构变化是果实质地软化的 重要原因之一。许多研究认为细胞物质在相关酶的作用下分解，导致细胞及其壁结构破 坏，细胞之间发生分离，果胶和纤维素等细胞壁成分都发生了溶解和解聚，从而使细胞 壁松弛降解，最终导致果实软化衰老【_ 7 1 。 1 2 1 1 果胶 果胶是一类复杂的胶态物质，主要存在于中胶层，初生壁也有部分分布，基本结构 为d 半乳糖醛酸以洳( 1 - 4 ) 键连接而成的长链，其中部分半乳糖醛酸的羧基发生甲基 2 卜m c p 与采后番木瓜( c a r i c a p a p a y al i n n ) 果实成熟软化关系的研究 酯化，有的在线状主链上插入了富含阿拉伯聚糖和半乳糖侧链的鼠李糖单位。各水果中 果胶含量差别较大，其中山楂较多，为6 4 ，其次为甜瓜、柠檬、猕猴桃，达3 - - 4 ， 苹果、梨、香蕉等含o 5 1 8 【8 】。 随着果实成熟度增加，许多果实都伴随着原果胶减少，水溶性果胶上升的趋势。田 建文( 1 9 9 1 ) 9 1 、童斌( 1 9 9 9 ) d 0 1 等在柿，方建雄( 1 9 9 1 ) 【1 1 1 、关军锋( 2 0 0 1 ) 1 1 2 1 等 在苹果，吕昌文( 1 9 9 4 ) 【1 3 】在大久保桃和燕红桃上的研究均证实了这一点。甜樱桃成 熟软化过程中，总果胶、水溶性果胶、草酸溶性果胶( e d t a 果胶) 均增加，盐溶性果 胶( 原果胶) 降低【1 4 1 。n i n g 等( 1 9 9 1 ) 1 s 1 研究表明，欧洲梨“l a f r a n c e ”和“b a n l e u 品种成熟过程中可溶性果胶增加，盐溶性果胶明显减少，果实硬度下降迅速，而“鸭梨一 和“二十世纪梨 果胶变化缓慢，同时硬度下降也缓慢。d a m s o n ( 1 9 9 5 ) i 。6 1 研究发现， 油桃成熟后有果胶多聚物增溶解聚，半乳糖基多糖的净损失发生。周培根等( 1 9 9 1 ) 1 1 7 l 研究桃时发现，“海复早桃”和“白云早桃在成熟期水溶性果胶增加，而总果胶含量 相对稳定。 ， k o c h ( 1 9 9 0 ) i s l 研究不软化番茄品种时发现，成熟过程中总糖醛酸和胞壁果胶含 量不变。杨德兴( 1 9 9 1 ) 1 1 9 1 在猕猴桃上发现，随着果实衰老，其原果胶总果胶的比值。 不断下降。s a s a k a ( 1 9 8 9 ) 认为最初果胶的释放不是由于酶的作用，而是c a 等金属 离子在多糖连接处脱落所致。王贵禧( 1 9 9 5 ) 【2 0 1 用钙处理猕猴桃果实，一定程度上也证 承 实了这一观点。 1 2 1 2 纤维素和半纤维素 纤维素是由1 0 0 0 - - 一1 0 0 0 0 个葡萄糖分子通过d 1 ，4 糖苷键连接而成的一条没有分 支的长链，不溶于水、稀酸、稀碱和一般有机溶剂，性质较稳定。半纤维素是由木糖、 阿拉伯糖、甘露糖、葡萄糖等组成的多糖，其水解时释放的寡糖素具有强烈的生理活性， 对植物抗逆及果实衰老均具有强烈的刺激作用。纤维素、半纤维素及木质素统称为粗纤 维【引。 一般认为纤维素、半纤维素等物质的结构及含量变化与果实软化密切相关。田建文 ( 1 9 9 4 ) 用生物数学方法研究各组分对软化的贡献时发现，硬度与柿果粗纤维含量正相 关【2 。h a r f i e l d ( 1 9 8 5 ) 对不同成熟度果实的细胞壁成分分析发现，在果实成熟初期纤 维素含量较高，贮藏8 天后，果实极度软化，半乳糖、阿拉伯糖、鼠李糖含量减少，其 纤维素酶活性也相应增大。此外在苹果【2 2 1 、香蕉【2 3 】等果实成熟期间，其半纤维素也呈显 著下降趋势。 i m c p 。j 采后番木瓜( c a l 。i c a p a p a y al i n n ) 果实成熟软化关系的研究 1 2 2 果实成熟软化过程中细胞壁降解的相关酶的变化 果实的后熟软化是一个复杂的生理生化过程，一般认为是细胞壁物质降解及果胶- 粗纤维总体结构破坏导致的。参与这一过程的主要水解酶有：p g 、p e p m e 、c x 、x e t 等，不同品种的果实，起主导作用的水解酶有所不同，而同一果实的不同发育阶段其主 导的水解酶也存在差异【2 引。 1 2 2 1 多聚半乳糖醛酸酶( p g ，p o l y g a l a c t u r o n a s e ) p g 在细胞壁结构的改变中起重要作用，它可催化果胶分子中o f , ( 1 ，4 ) 聚半乳糖醛 酸的裂解，从而参与果胶的裂解，它与果实软化密切相关。p g 具有2 或3 种同工酶， 它们分别出现于果实发育的不同阶段，因此p g 是由多基因家族编码的。乙烯在翻译水 平上控制着p g 基因的表达而对p g m r n a 的转录无影响，气调贮藏、热处理、钙处理 等贮藏措施均能抑制果实p g 酶的活性，延缓果实的后熟软化进程1 2 5 1 。 p g 与果实的成熟软化密切相关，这在番茄1 2 6 1 、香蕉、猕猴桃2 8 1 、梨【2 9 、芒果【3 0 i 等许多果实上得到证实。在离体实验中p g 可直接水解从未成熟果实分离得到的细胞壁 材料，未成熟果实用p g 处理时，其超微结构变化与果实成熟时一样( c r o o k s 和g r i e r s o n ， 1 9 8 3 ) 。p g 在果实的软化中起重要作用，但并不是必要的，反义p g m r n a 转基因番茄 纯合子的后代果实中p g m r n a 的积累受阻，p g 活性下降9 9 ，果胶的降解被抑制，但 果实仍能正常成熟。这说明果实的成熟软化需要多种酶参与【3 ，而p g 对果实软化的作 用主要表现在成熟后期的快速软化阶段，而对成熟前期的软化启动并不起作用【3 2 ，3 3 1 。 p g 有内切p g 和外切一p g 两种，外切p g 使多聚半乳糖醛酸从链端逐个开始水解， 而内切p g 则可从分子中间割断多聚半乳糖醛酸链。大多数果实中存在内切p g 和外切 p g ，但柿【3 4 】、苹果【3 5 】等少数果实中不存在内切p g 或其含量低于检测水平，外切p g 存在于果实发育的早期和成熟期，而内切p g 在果实成熟的后期占绝对优势，不同果实 p g 同工酶种类略有差异，桃( r e d h a v e n ) 果实有4 种阶段特异性同工酶( t o n u t t i ，1 9 9 4 ) ， 而番茄( a l i z a 等，1 9 8 2 ) 、香蕉( n e e l a m 等1 9 9 4 ) 、草莓( n o g a t a 等1 9 9 3 ) 等果实的 p g 同工酶为3 种。番茄和香蕉均是一种同工酶行使外切。p g 的功能，两种行使内切p g 的功能，而草莓则与之相反。 分子生物学和分子遗传技术的迅速发展为了解p g 在果实成熟软化中的功能提供了 强有力的工具，但人们对p g 酶在果实中具体作用的认识还未十分清楚，如正义的p g 基因同样能抑制p g 基因的表达、反义p g r n a 转基因番茄成熟期9 0 的p g 活性被抑 制，但果实软化进程与对照无差异【3 1 1 ，这说明p g 在果实软化中作用可能有以下几种情 4 况：( 1 ) 果实的软化是一个复杂的过程，并非单基因调控；( 2 ) 由于外源基因插入基因 组是一个随机过程，其插入的位置效应影响了基因表达的程度；( 3 ) 果实软化所需的 p g 活性不一定要求达到正常果实的p g 活性；( 4 ) p g 在其它果实软化中的作用不同于 番茄【3 6 】。 果实软化是一个复杂的生理生化过程，需要众多酶的参与而不仅仅由p g 控制，还 应与其它细胞壁水解酶( 如p e ，c x ，x e t ) 及乙烯等进行结合研究，弄清它们间的相 互关系。目前对p g 的深入研究主要集中于模式作物番茄上，其它植物果实调控模式是 否与番茄相似，尚有待研究。 1 2 2 2 果胶甲酯酶( p e c t i n e t e r a s e p e c t i n m e t h y l e s t e r a s e ) p m e 的作用是水解多聚半乳糖醛酸上的甲酯，由于该酶作用于果胶后生成的产物 为p g 提供合适的底物，因此p m e 在决定p g 降解果胶的程度上起重要作用，由于p m e 的作用，使组织对p g 更为敏感。p m e 受多基因家族编码，这就决定了p m e 酶的多型 ， 性，且在不同水果中也有差异：在后熟桃上，p m e 有三种同工酶p m e i ，p m e 之p m e 3 ( h i l a r yc 等，1 9 9 4 ) ，红葡萄中分离出4 种p m e 酶，番茄中有两大类同工酶且编码 这两类同工酶的基因同源性很低( g a 恐等，1 9 9 7 ) 。 p m e 酶活性随果实成熟软化也发生规律性变化。欧洲梨“l a f r a n c e 和“b a r t l e t t 的p e 活性的快速增长与果实软化一致，而“鸭梨”和“二十世纪梨中p m e 酶活性低， 软化速度慢【1 5 】。柿在转黄期p m e 酶活性达到最高，生理成熟期消褪，前期柿的软化可 能是p m e 酶作用的结果【3 7 1 ，桃在成熟后期，p m e 酶活性较高，w e g r z y n 和m 越r a e 【3 8 】 认为经外源乙烯处理后，称猕猴桃果实软化启动与p m e 有关，由于p m e 的诱导，引起 细胞壁果胶物质的脱酯化作用，并降解成可溶性果胶。这些研究表明p m e 对果实软化 有一定的作用。 分子水平上研究表明，p e 的反义基因转入番茄植株后，植株的生长发育未受明显 影响，但降低了p m e m e u i 基因的m r n a 含量及p m e 的活性，但果胶的分子量较对照 大，甲酯化程度增加了2 5 2 5 0 【3 9 1 ，这也从分子水平上说明p m e 不能单独控制果 实软化。在猕猴桃上也证明了p m e 不是其果实软化的阶段性专一酶( 王贵禧等，1 9 9 5 ) 1 3 2 1 o 1 2 2 3 纤维素酶( c e l l u l a s e c x ) 纤维素是细胞壁的骨架物质，它的降解意味着细胞壁解体和果实软化。而纤维素酶 正好对羧甲基纤维素、木葡聚糖和具有葡聚糖的纤维素类物质表现活性，且在不同的果 l m c p 。j 采后番小瓜( c a r i c a p a p a y al i n n ) 果实成熟软化关系的研究 实中，纤维素酶对果实软化起的作用不尽相同。a b e l e s 和c h r i s t o f f e r s e n ( 19 9 0 ) 【4 0 4 1 1 研究草莓和鳄梨软化进程时发现，纤维素酶活性增加，并导致细胞壁的膨胀松软。王贵 禧( 1 9 9 5 ) 1 3 2 在猕猴桃上研究表明：纤维素酶活性上升所引起的果实软化主要表现在 后期快速软化阶段，而在前期软化启动阶段，酶活 ：升较慢。h o b s o n ( 1 9 9 1 ) 认为纤维 素酶可能只是p g 与p m e 作用的补充。 b e n e t t 和c h r i s t o f f e r s o n 较早地利用c d n a 确定纤维素酶，其序列分析表明：植物中 至少有两类结构不同的纤维素酶家族，在番茄果实中两类均有效表达，说明纤维素酶的 多种酶型共同参与细胞壁的降解。番茄花经乙烯处理后，表达了6 种纤维素酶基因，其 中在果实中表达的有4 种( n a k a m u r a 等，1 9 9 5 ) ，但果实中的具体表达情况，及与其它 果实的同源性，尚需进一步研究。 1 3 乙烯在果实成熟软化过程中的作用 一般说来果实的生长发育包括授粉受精后细胞快速分裂和以后的细胞生长两个主 要时期。在果实发育的后期，进入果实成熟阶段，伴随着果实成熟，将出现呼吸跃变( c 0 2 和乙烯释放速率的增加) ，叶绿素降解，色素合成，挥发物产生，糖、可溶性固形物、 有机酸、单宁和多酚类含量，硬度和香味等都发生变化；而乙烯释放量的大量增加是果 实成熟衰老最明显的标志之一。 乙烯是一种简单的不饱和烃类化合物，在常温常压下为气体。植物对它非常敏感， 空气中极其微量的乙烯( 0 1 1 0 “l 几) 就能显著的影响植物生长、发育的许多方面， 尤其对果实的成熟衰老起着重要的调节作用。因此，乙烯被认为是最重要的植物衰老激 素【4 2 】。它的作用基于两种类型的反应：改变乙烯浓度的反应和改变组织对乙烯敏感性的 反应【4 3 1 。 1 41 - m c p 的作用机理 i - m c p 是一种含双键的环状碳氢化合物，作为一种新型的乙烯作用抑制剂，由于其 稳定性高、活性强、使用浓度低、持续作用时间长，并且在能够阻止乙烯效应而保护果 实组织的浓度下无明显气味 4 4 1 ，所以在热带果品贮藏保鲜上有着广阔的发展前景。 1 4 11 - m c p 与乙烯作用的关系 乙烯是一种成熟激素，是启动和促进成熟基因表达的主要因子，也是呼吸高峰产生 及果实衰老软化的关键物质 4 5 1 。1 m c p 抑制乙烯作用的原因目前有两种观点，一种认 6 1 m c p 与采后番木瓜( c a r i c a p a p a y al i n n ) 果实成熟软化关系的研究 为，1 - m c p 和乙烯均可吸引乙烯受体中金属离子的电子，并与之配对，但两者的结合呈 竞争性。在正常情况下，乙烯与体内受体中的金属原子相结合，引起受体结构改变，随 后又从受体上脱落下来，乙烯受体即激活。而1 - m c p 是一种高应变分子，靠自身双键与 受体金属结合后，它所具有的高应变力及较强的受体抑制效应可使1 - m c p 与受体位点 牢固结合，并长期封锁受体而不发生解离从而可防止乙烯与其受体的结合，1 - m c p 与受 体的这种结合状态也可阻碍果实形成生理活性物质，从而可破坏乙烯的信号转导，抑制 乙烯生理效应的发挥【4 6 1 。另一种观点认为，果实的成熟衰老并不是乙烯直接作用的结果， 而是通过乙烯诱导反应实现的。1 - m c p 与乙烯一样，可与配体( l ) 结合，所不同的是， 乙烯连同其配体( l ) 进攻乙烯受体后乙烯被释放出来，所形成的化合物具有较强的生 物活性，能诱导成熟、衰老等生理生化反应。而i - m c p 与配体( l ) 进攻乙烯受体后不 易与乙烯受体分离，不能产生活化化合物，从而抑制了乙烯诱导的各种生理生化反应1 4 7 1 由此可见，这两种观点的共同点是1 - m c p 与乙烯竞争乙烯受体，进而抑制乙烯所产生 的一系列效应；都可以解释很多用1 - m c p 处理果品，延长其贮藏保鲜期的结果。迄今 为止，这两种观点均未分离出乙烯受体中的金属离子和配体( l ) ，有待于深入研究。 1 4 21 - m c p 在果实贮藏保鲜上的作用效果 1 4 2 1 对乙烯释放量及呼吸强度的影响 乙烯释放和呼吸作用是采后果实最重要的生命活动之一【4 引。乙烯能导致采后果蔬的 ：， 衰老和生理失调。1