不同成熟期芒果品种抗氧化酶指标的相关·通径及隶属函数分析

罗世杏 唐玉娟 黄国弟

摘要 [目的]研究12个芒果品种的4个抗氧化酶活性，分析其相关性并做出综合评价。[方法]测定12个不同成熟期芒果品种的抗氧化酶活性，采用相关、通径及隶属函数分析方法，研究不同成熟期芒果品种抗氧化酶活性差异。[结果]超氧化物歧化酶（SOD）、过氧化物酶（POD）和过氧化氢酶（CAT）与果实成熟天数间存在极显著差异，CAT对果实成熟期起到直接作用，直接通徑系数为0.619，而SOD、POD可能通过CAT对果实成熟期起到间接作用，间接通径系数分别为-0.599 8、-0.588 7。12个芒果品种的隶属函数评价结果为桂热芒780-17、印度芒901号、桂热芒10号、桂热芒282号、桂热芒78-1号、桂热芒264号、斯里兰卡芒811号、桂热芒30号、桂热芒10-2号、泰国芒14号、桂热芒23号、红花本地芒。[结论]该研究可为探讨酶活与果实发育的相关性奠定基础。

关键词 芒果；成熟期；抗氧化酶

中图分类号 S667.7 文献标识码 A 文章编号 0517-6611（2017）18-0042-03

Abstract [Objective] To study four antioxidase activites of 12 mango varieties，analyze the relationship and make a comprehensive evaluation.[Method] The antioxidant enzymes activities of 12 maturity mango cultivates were investigated. Then the rule was studied by using correlation， path and subordinate function analysis.[Result] There were extremely significant correlations between SOD，CPOD，CAT，and fruit maturing， CAT had greater direct impact on fruit maturing， and the direct path coefficient was 0.619.SOD and POD had indirect impact on fruit maturing by CAT， indirect coefficients were -0.599 8，-0.588 7.The subordinate function analysis of 12 mango cultivars was as follows： Guire mango 780-17> India mango 901> Guire mango 10> Guire mango 282> Guire mango 78-1> Guire mango 264>Sri Lanka mango 811>Guire mango 30> Guire mango 10-2>Thailand mango 14> Guire mango 23>Honghua mango.[Conclusion] The study provided basis for studying the correlation between enzyme activity and fruit development.

Key words Mango；Maturing；Antioxidant enzymes

芒果是广西主栽水果之一，目前生产上存在早、中、晚熟品种比例不合理所带来的果实上市时间集中、季节性产品相对过剩等问题，因此亟需开展芒果育种工作。为了及早掌握芒果的果实发育天数，缩短育种年限，对芒果叶片中的抗氧化酶活性与果实发育天数之间的相关性展开分析研究，以期获取一种综合评价体系。前人在葡萄[1]、李[2]、蜜桃[3]等果树上进行了叶片抗氧化酶与果实成熟期之间的研究，发现抗氧化酶活性强弱与果实成熟期之间存在一定相关性，但芒果成熟期与抗氧化酶活性间相關性研究较少。笔者以12个芒果品种的4个抗氧化酶活性为研究对象，分析其相互关系并做出综合评价，为芒果品种成熟期的预选提供理论支持。

1 材料与方法

1.1 材料

试验地点在国家芒果种质资源保护广西创新基地。以泰国芒14号、红花本地芒、桂热芒10-2号、桂热芒23号、斯里兰卡芒811号、桂热芒30号、桂热芒78-1号、桂热芒264号、印度芒901号、桂热芒780-17号、桂热芒10号、桂热芒282号这12个芒果品种的1年生夏梢叶片为试材。

1.2 酶液制备 称取1.0 g芒果叶片置于冰浴研钵中，加入3.0 g石英砂和0.25 g PVP，用预冷的0.1 mol/L pH7.0磷酸缓冲液（PBS）3.5 mL于冰浴中研磨至无纤维为止，定容至10 mL，然后在4 ℃，11 750 r/min，离心20 min。上清液为酶的粗提取液。

1.3 抗氧化酶活性测定 SOD活性测定采用氮蓝四唑（NBT）光化还原法[4]，光化还原后得到的蓝色甲腙在560 nm处有最大吸收，SOD可抑制甲腙的形成，活力单位为U/mg； POD活性测定采用愈创木酚法[4]，在过氧化物酶的作用下，过氧化氢将愈创木酚氧化成愈创木醌，此物质在470 nm处有最大吸光值，单位为U/（g·min）；CAT活性测定采用张蜀秋等[4]的方法，以240 nm处的光密度来衡量反应混合物中过氧化氢含量降低的程度，以每分钟变化0.043 6为1个活力单位，单位为U/g；PPO活力测定采用曹建康等[5]的方法，多酚氧化酶催化邻苯二酚氧化形成的产物在420 nm处有最大光吸收峰，单位为ΔOD420/min·g。

1.4 芒果成熟期评价

根据前人研究发现，果实成熟期与抗氧化酶活性具有一定相关性，但通常用单一指标无法正确评定，该试验对成熟期和酶活进行相关和通径分析[6]，再运用隶属函数[7]对12种芒果品种的成熟期进行综合评价。

1.5 统计分析

应用SPSS19.0软件进行相关和通径分析，采用Excel 2003软件进行隶属函数分析。

2 结果与分析

2.1 不同芒果成熟期与抗氧化酶活性的相关及通徑分析

2.1.1 简单相关分析。

由表1可知，SOD、POD酶活与芒果果实发育天数呈极显著负相关（P<0.01），CAT酶活与芒果发育天数呈极显著正相关（P<0.01）。SOD与POD之间存在极显著正相关，同时这两者与CAT间存在极显著负相关。在这4种酶中，PPO具有相对的独立性。综合分析可知，SOD、POD、CAT与芒果果实发育天数有显著相关性，SOD、POD酶活强的品种，果实趋于早熟，CAT酶活较强的品种，果实发育天数较长。

2.1.2 通径分析。

由于各抗氧化酶间存在不同程度的相关性，其相互间作用是交叉存在的，相关系数的大小不能完全反映各抗氧化酶活性对芒果果实发育天数的影响，因此，需采用通径分析的方法做进一步的统计分析。

由表2可知，SOD、POD、CAT与芒果果实发育天数密切相关。CAT与果实发育天数呈现正相关，直接通径系数为0.619，与相关分析结果（r3y=0.995）相近；SOD、POD与果实发育天数的直接通径系数较小（a1=-0.225，a2=-0.171），但間接通径系数较大，间接通径系数分别为-0.599 8和-0.588 7，这意味着SOD、POD与果实发育天数的相关系数中，有较大部分通过CAT起作用。相反，CAT通过SOD和POD对果实发育天数的间接作用相对小得多，其间接通径系数为0.218 0和0.162 6，这进一步说明CAT对果实发育天数的作用是直接作用的结果，而SOD和POD间接影响芒果果实发育天数。PPO则与果实发育天数无明显关系。

由通径分析结果可知，以芒果果实发育天数为因变量（y），其余的4个酶活指标作为自变量（x）开展通径分析，其决定系数R2=0.997、剩余通径系数Pe=0.054 8。这说明除了这4种酶外，还有其他影响果实发育天数的因子未被考虑。

2.2 不同成熟期芒果品种隶属函数综合评价

根据相关和通径分析，PPO与芒果果实发育天数之间相关性很低，因此在进行隶属函数分析时将其剔除。SOD、POD和CAT与芒果果实发育天数之间存在不同程度的相关性，现采用隶属函数法对芒果果实发育天数进行综合评价，以减低某一指标的片面性，得到相对客观和科学的的评价。平均隶属函数值越大发育天数越长。由表3可知，桂热芒780-17号的平均隶属函数值最大，表明其果实发育天数越长，而红花本地芒的平均隶属函数值最小，则其果实成熟越早。由此得出12个芒果品种的果实发育天数长短依次为：桂热芒780-17、印度芒901号、桂热芒10号、桂热芒282号、桂热芒78-1号、桂热芒264号、斯里兰卡芒811号、桂热芒30号、桂热芒10-2号、泰国芒14号、桂热芒23号、红花本地芒。

经过3种酶与平均隶属值的相关性分析可知，SOD、POD与平均隶属值呈负相关，相关系数为-0.842 6、-0.850 0， CAT则与平均隶属值呈正相关，相关系数为0.8920，但不是CAT值越大，芒果果实发育天数越长，这可能是因为，CAT对芒果果实发育天数的作用除了其本身的主要作用外，还有SOD和POD 通过CAT对芒果果实发育天数的间接作用。这一点与通径分析的结果一致，可以认为CAT对果实成熟期的预测有一定的参考价值。

2.3 不同发育阶段抗氧化酶活性的相关性分析

3种抗氧化酶（SOD、POD、CAT）在童期与成年期之间的相关系数分别为0.578 1、-0.168 6、0.205 7，均无显著相关，因此不能采用童期叶片来预测果实的成熟期。

3 讨论与结论

植物中抗氧化物酶主要有SOD、CAT、POD、POD等，其中以SOD最为重要。在植物生长旺盛时期，SOD活性随着生长的加速保持比较稳定的水平或有所上升，而CAT和POD能有效清除生物体内过氧化氢对生物分子的氧化作用。PPO是植物呼吸代谢中一个较重要的末端氧化酶，在前人研究[3]中发现其与果实成熟期存在一定的相关性，这一点在该研究中未发现，可能是因为不同植物的遗传基础不同。

芒果果实成熟期是由多种因素相互作用而构成的一个较为复杂的综合性状，该试验发现芒果不同品种成熟期的早晚与SOD、POD和CAT活性呈显著性相关，而通径分析说明还有其他因素影响果实发育天数。SOD和POD活性较高的品种，果实发育天数较短，这一点与宋利霞[2]研究结果相同，CAT活性较低的品种，果实发育成熟较早，这一点与贺普超[8]在葡萄叶片上试验相反，可能是葡萄早熟品种在休眠期的H2O2含量较高[9]，因此CAT的活性较强。由于果实成熟期作为多基因控制的性状会有一个复杂的酶系统在起作用，所以不能单靠这3种酶来预测果实的成熟期，剩余通径系数Pe=0.0548也说明除了这4种酶外，还有其他影响果实发育天数的因子未被考虑。

在该试验中，虽然SOD、POD和CAT与果实发育天数呈显著相关，但通径分析和隶属函数分析表明CAT与果实发育天数的相关性更强，SOD、POD可能通过CAT来对果实成熟期起作用。在芒果进入生殖生长期后，SOD、POD、CAT都进入了较活跃阶段，在此阶段SOD特异性地催化超氧阴离子歧化反应能力增强，产生H2O2，免除植物因生长代谢活跃产生的超氧阴离子对机体的伤害。产生的H2O2能被CAT直接催化分解，有效快速地清除生物体内的过氧化氢，在此同时POD通过催化H2O2与其他底物反应以消耗H2O2。因此，CAT和POD酶活强弱，在一定程度上影响SOD的歧化反应速度，而CAT对H2O2的直接分解能力在植物免除H2O2伤害上起更重要作用。

参考文献

[1] 贺普超.葡萄早熟性与氧化酶的关系[J].园艺学报，1963，2（2）：233-234.

[2] 宋利霞.李不同成熟期品种生化指标分析[J].河北果树，2011（6）：7-8.

[3] 胡霓云，张振文，刘天明，等.氧化酶活性与桃早熟性关系的初步探讨[J].果树科学，1988，5（1）：20-23.

[4] 张蜀秋，李云，武维华.植物生理学实验技术教程[M].北京： 科学出版社，2011.

[5] 曹建康，姜微波，赵玉梅.果蔬采后生理生化实验指导[M].北京：中国轻工业出版社，2011：103-105.

[6] 张琪，丛鹏，彭励.通径分析在Excel和SPSS中的实现[J].农业网络信息，2007（3）：109-110，91.

[7] 张文娥，王飞，潘学军.葡萄属12个种45份种质资源抗寒性综合评价[J].中国南方果树，2009，38（3）：17-19.

[8] 贺普超.葡萄早熟性与氧化酶的关系[J].园艺学报，1963，2（2）：233-234.

[9] 高东升，束怀瑞，李宪利.几种落叶果树H2O2含量变化与自然休眠关系的研究[J].园艺学报，2002，29（3）：209-213.