一氧化氮对果蔬采后保鲜机理的研究进展一氧化氮催化氢化机理

一氧化氮对果蔬采后保鲜机理的研究进展一氧化氮催化氢化机理 摘要：近年来，一氧化氮（）作为一种气调保鲜剂，在果蔬采后保鲜方面逐渐引起人们的重视。从各方面阐述了处理对延缓采后果蔬成熟衰老的机理和效果，包括抑制果蔬组织内乙烯、活性氧自由基的合成，促进抗氧化酶系活性，延缓组织呼吸作用，参与介导细胞凋亡，改善果蔬的品质特征。综述了外源熏蒸对基因的差异性表达的影响。 关键词：一氧化氮；果蔬保鲜；活性氧；细胞凋亡；保鲜基因 ：0439114（11）101954-03 Study on Progress of Fresh Preservation Mechanism of Nitric Oxide on Vegetables and Fruits ， ， ， ， （ ， ， ， ） ： ， n controlled atmosphere preservative ， of were explaimed including s ， ， ， ， s expression was ： ； fresh of ； ； ； 一氧化氮（）被认为是一种对环境和人体有害的气体，它被人吸入后产生类似一氧化碳的中毒症状，在空中会形成酸雨，亦是破坏臭氧层的因素之一。世纪年代末，科学家发现广泛分布于动物体内各组织中，具有神奇的生理调节功能。年被美国杂志评选为明星分子。年，等首次报道可在植物体内合成。如今，已被认为是生物体内一种重要的调节生命活动不可缺少的信息分子。近年研究表明，介导了植物防御相关基因的表达、细胞程序性死亡、脱落酸（）诱导的气孔关闭，植物的呼吸作用。外源可通过抑制乙烯的合成，活性氧自由基的活性，来提高果蔬贮藏过程抵御逆境的能力。徐福乐已证明外源处理对果实采后对内源乙烯释放量和、过氧化氢酶（）、过氧化物酶（）、丙二醛（）等活性氧代谢指标有显著影响。因此利用对植物的生理特征的调控作用，可以通过熏蒸来延缓植物组织的成熟和衰老， 延长蔬菜等组织的货架期。 对采后果蔬成熟与衰老的调控 与乙烯 乙烯是公认的未成熟果蔬的催熟剂，它是调控果蔬成熟与衰老的关键因子之一。随着果实的成熟，以内源的含量逐渐降低，乙烯的水平逐渐升高。而等7发现外源可以提高果蔬等组织的水平，抑制乙烯的产生，从而延缓果蔬等组织的成熟与衰老，延长其货架期。任小林等8对苜蓿幼芽进行热处理，发现随热处理时间的延长，苜蓿芽中的乙烯含量逐渐下降，而的含量逐渐升高。在处理 后，芽中的乙烯含量几乎降至原来的，而的含量却升高为原来的倍。 植物乙烯的生物合成过程包括以下步骤：蛋氨酸（）腺苷蛋氨酸（）氨基环丙烷羧酸（）乙烯，其中合酶（ ，）和氧化（ ，）是乙烯生物合成过程中的两个关键调控酶。抑制乙烯的生物合成可能与其降低的含量以及抑制两个限速关键酶氧化酶（ ，）和合成酶（ ，）的活性有关。等9提出了在乙烯调控中的具体作用模型（图）。 在乙烯的生物合成中，合成酶（）和氧化酶（）是两个关键酶。合成酶是乙烯合成的倒数第二个酶，生长素对其活性有促进作用。氧化酶至少有种同工酶，同工酶是最普遍的一种，抗坏血酸和是其辅助因子。和过氧亚硝酸盐通过调控合成酶的活性调节物质（生长素）及氧化酶的辅助因子（抗坏血酸和）而抑制乙烯的生物合成，调控植物组织的成熟与衰老。等0认为，抑制乙烯的作用与-甲基环丙烯（- ，）的机制相似，即与乙烯受体的金属离子结合，抑制乙烯受体复合物的形成，阻断乙烯所诱导的信号转导，从而抑制乙烯的效应。另外，越来越多的证据表明，活性氧也参与了从到的生物合成过程，并且可能在基因水平或蛋白质水平上调控合成酶基因表达及其活力1。活性氧的作用及其对乙烯生物合成的双重作用调节机理有待进一步探究。 与活性氧体系 调控活性氧体系对生物体有双重作用：低浓度能迅速清除超氧阴离子（）和脂质自由基（），阻断包括脂质过氧化在内的参与的各种伤害反应，诱导抗氧化酶基因的表达，起保护作用12，13。高浓度与相互作用生成大量的过氧亚硝阴离子（），后者质子化形成强氧化性的过氧亚硝酸，破坏生物大分子的结构与功能，具有生物毒性4。因此，要达到对果蔬的保鲜效果，须控制外源的处理浓度。另外，可通过影响过氧化氢酶（），超氧化物歧化酶（）和抗坏血酸过氧化物酶（）活性调节内源含量15。许多研究显示，和可能是胁迫信号转导的中心环节，介导多种信号途径。 与各种酶活性 抗氧化酶系的代表物有、谷胱甘肽还原酶（）。活性氧是引起果蔬组织衰败的重要原因之一，而这些酶与果蔬内部超氧自由基，过氧化氢等活性氧自由基在果蔬内的平衡有密切联系。如的主要功能是催化超氧阴离子自由基发生歧化反应，生成和，及的主要功能是清除组织内的。丹阳等16证明芥蓝采后、活性呈下降趋势，用外源处理的芥蓝活性分别在采后第天，活性第天（浓度为 L）和第天（浓度为 L， L）显著高于对照组，说明处理能够自贮藏中期开始抑制和活性的下降，从而保持了较高的超氧自由基清除能力，防止自由基对膜系统的损伤。外源处理番茄、草莓的试验中，可使果实中的、活性提高而使得衰老进程延缓。 本文为全文原貌 未安装PDF浏览器用户请先下载安装 原版全文 酚类物质代谢影响着水果褐化情况。这类研究侧重于多酚氧化酶（），过氧化物酶（）等的研究。研究表明，果皮褐变是酚类物质酶促氧化的结果，在龙眼果皮酶促氧化中起重要作用17。段学武等18发现随着果皮褐变指数的增加，活性迅速增加，处理显著抑制了活性，从而延缓了果皮褐变的增加。利用供体物质硝普钠（ ，）处理龙眼后，其、苯丙氨酸解氨酶（）酶活性受到抑制，褐化程度降低，且体外试验表明对、活性具有显著的抑制作用，这表明可直接作用于、19。 l 显著增强了草莓果实活性，抑制了活性，并推迟了活性高峰的出现0。 对果蔬的生理特征的影响 与呼吸作用 任小林等1发现 极显著地抑制青椒的呼吸速率。张少颖等22用处理采后番茄，对照果采后第八天出现呼吸高峰，处理果比对照推后 出现，延缓了呼吸作用。等23以供体硝普钠（）处理胡萝卜悬浮细胞后，发现 内硝普钠引起细胞总呼吸速率下降，并随后发现细胞总呼吸的下降主要是抑制果蔬线粒体细胞色素氧化酶（）活性，而抗氰交替途径在硝普钠处理后不仅没有下降，反而升高，同时交替氧化酶的基因表达加强，这与等24的报道是一致的。 与细胞凋亡 细胞凋亡是一种由病理性变化或剧烈损伤引起的由基因控制的、主动的细胞死亡过程。在果蔬采摘、运输、贮藏过程中，果蔬组织受到病原菌的侵入及机械损伤是很难避免的。在超敏反应（ ，）中，必须破坏被病原体感染的宿主细胞，才能根除隐患，这是一种以牺牲少数细胞而保存。细胞凋亡可以使某些细胞或组织执行新的功能以利于植物的进一步生长发育，也是植物本身的一种重要防御功能。 目前，关于处理对细胞凋亡的影响以对动物细胞凋亡的报道居多。等25-27发现，发生剂硝普钠可引起大叶落地生根和短叶紫杉培养细胞凋亡，机械胁迫（离心）也有相同作用，同时诱发大量发生，而合酶抑制剂能够抑制机械胁迫引发的发生以及培养细胞凋亡，说明在植物细胞凋亡调控中有重要作用。用含无毒基因的细菌侵染大豆植物或悬浮培养细胞，能诱导迅速积累；用真菌激发子处理马铃薯块茎，同样观察到快速积累26。植物细胞凋亡的发生机制是非常复杂的。等28在大豆细胞反应过程中发现，单独或活性氧的产生都不能引起细胞的过敏性死亡，只有当和活性氧的产生处于一定程度的平衡时，才会激活。活性氧在介导的细胞凋亡中似乎扮演着重要作用，等29发现用假单胞菌（）处理过的大豆（ ）细胞悬浮体系，使细胞产生活性氧（）积累和发生过敏反应（），并诱导细胞程序性死亡。 关于细胞凋亡的精确机制还不是很清楚。可诱导细胞发生凋亡，但其分子机理有待阐明，根据目前的研究结果，李忌等30提出诱导细胞凋亡的作用途径如图所示。 与果蔬色泽、品质 绿叶类蔬菜在保存过程中会随着叶绿素的降解、失重、黄化等系列变化而失去原有色泽。和能抑制果蔬叶绿素的降解。花椰菜以熏蒸处理 后贮于下，其绿色和硬度能明显保持7。在叶菜贮藏中，失重的主要原因是蒸腾作用引起的失水，一般当失重率达到时，就会产生明显的失鲜现象31。但经外源处理的芥蓝失重率与对照无显著差异，可见，外源处理对芥蓝采后失重无显著影响16。果蔬类营养品质的变化表现在含量、总糖含量、氨基酸含量、叶绿素降解等方面。任小林等21发现适当浓度的外源可以延迟青椒营养物质（）的降解，保持叶绿素含量。瓜果类会因为果皮的褐变，果肉自溶现象而失去新鲜度。而用、 处理龙眼后显著抑制了龙眼果实腐烂和果肉的自溶18。处理对猕猴桃果实采后硬度、叶绿素、类胡萝卜素、可滴定酸下降速度明显延缓32。 处理对植物衰老成熟基因差异性表达的影响 通过不同的途径介导了对果蔬成熟与衰老的调控。蔬菜的生命活动是在基因控制下进行的，无论是哪一种途径，当果蔬细胞信号转导机制捕获到了外源处理这一信号后会启动或关闭相关基因，或改变相关基因的表达强度，进而蔬菜的细胞代谢过程发生变化，使得果蔬呼吸作用减弱，营养消耗降低，保鲜期延长。 有人提出番茄突变体基因基因是为了负责活化一系列不同成熟基因的一种调节蛋白编码的，突变体中，该调节蛋白发生了某些变化而丧失活化成熟基因的能力33。这说明，在果实成熟过程中存在基因的活化与表达。在番茄果实成熟时，新合成一种酶多聚半乳糖醛酸酶（），它是由特异的控制的34。热处理表明，果实软化的抑制与基因表达的抑制密切相关。用外源处理延缓果蔬的成熟与衰老，可能是由于延迟了成熟基因的表达，阻碍了某些蛋白的产生。我们把与增强果蔬保鲜效果的相关基因称为保鲜基因。可能作为信号分子诱导抗氧化酶基因的表达，提高组织的抗氧化能力12，13，从而增强保鲜效果。关于是作用于保鲜基因，激发保鲜基因的表达的机制的研究目前还未见到相关报道。 结语 外源能有效延迟果蔬的成熟与衰老，但是它在空气中易被氧化成，其半衰期仅为 。因此外源熏蒸处理必须在无氧条件下进行。高浓度的会对环境和生物体产生毒害，针对不同的果蔬类型，需加强研究其处理的最适浓度。目前对外源的研究集中在果实类的保鲜方面，对于叶菜类的蔬菜如菠菜、白菜、莴苣等保鲜的研究不多。随着在对果蔬保鲜方面的研究的深入，参与调控保鲜的机制会逐渐清晰。关于保鲜机制问题，以下问题还有待解决：两类腐败因子乙烯与活性氧自由基的关系；对保鲜基因的调控机制；保鲜基因表达水平的变化与果蔬保鲜效果之间的关系。 _： ， ，（）： ， ， ，（）： ， ，（）： 本文为全文原貌 未安装PDF浏览器用户请先下载安装 原版全文 ， ， （） ，（）： 徐福乐外源一氧化氮熏蒸处理对番茄采后活性氧代谢的影响食品科技，（）： ， ， ， ，（）： 7 ， ， （） ，： 8 任小林，张少颖，于建娜 一氧化氮与植物成熟衰老的关系 西北植物学报， （）： 9 ， ， V V （） ， ： 0 ， ， ，： 1 柯德森，王正询 植物乙烯生物合成过程中活性氧的作用 武汉植物学研究， （）： 12 ， ， ， ： d ，（）： 13 ， ， ，（5642）： 4 ， ： ，（）： 15 ， ， ， ，（）： 16 丹阳，吴成勇，林杰，等 外源一氧化氮熏蒸处理对芥兰采后品质及抗氧化酶系的影响 食品科学，（）： 17 ， ， ， （ ） ，： 18 段学武，邹如意，蒋跃明，等 对采后龙眼常温贮藏效果的影响 食品科学，（）： 19 ， ， ， ，（）： 0 朱树华，周杰，束怀瑞 一氧化氮对草莓果实衰老的影响园艺学报 ，（）： 1 程顺昌，任小林，饶景萍，等一氧化氮（）对采后青椒某些生理生化特性与品质的影响 植物生理学通讯，（）： 22 张少颖，任小林，饶景萍 番茄果实采后一氧化氮处理对活性氧代谢的影响 园艺学报，（）： 23 ， ， ， ，（）： 24 ， ，（）： 25 ， ， ，： 26 ， ， ，（）： 本文为全文原貌 未安装PDF浏览器用户请先下载安装 原版全文 2