新型生物防裂剂对枣果实抗氧化酶系统活性及脯氨酸含量的影响

丁改秀，王保明，安晓宁，张鹏飞，苏 琪，温鹏飞

新型生物防裂剂对枣果实抗氧化酶系统活性及脯氨酸含量的影响

丁改秀1，王保明1，安晓宁1，张鹏飞2，苏 琪2，温鹏飞2

（1.山西省农业科学院园艺研究所，山西太原030031；2.山西农业大学园艺学院，山西太谷030801）

以壶瓶枣（Ziziphus jujuba Mill.cv.Huping）为试验材料，在果实不同发育期分别喷施生物防裂剂I和防裂剂II，以喷施等量的清水为对照，通过测定不同处理枣果不同发育时期抗氧化酶活性和脯氨酸含量的变化，研究不同生物防裂剂对枣果实发育过程中抗氧化酶活性及脯氨酸含量的影响，探讨防裂剂的防裂机制。结果表明，防裂剂I可促使脯氨酸含量增加，膨大期之后增加显著，脯氨酸含量明显高于对照组，而防裂剂II可使脯氨酸含量降低，膨大期之后降低显著，脯氨酸含量明显低于对照组；与对照组相比，喷施防裂剂I处理的SOD，POD，CAT活性都有不同程度的降低，喷施防裂剂II处理的SOD，POD，CAT活性高于对照组和喷施防裂剂I处理。防裂剂I可促使枣果实脯氨酸含量增加，防裂剂II可使脯氨酸含量减少，防裂剂I，II可有效提高枣果实中抗氧化酶活性，防裂剂II的效果更明显。

生物防裂剂；壶瓶枣；抗氧化酶；脯氨酸

抗氧化酶类（SOD，POD，CAT）是植物中重要的保护系统[1]，对于细胞衰老[2-5]、凋亡[6-8]有着重要的影响。枣果表皮细胞发生衰老死亡，会造成果皮破裂应力降低，导致裂果。SOD，POD，CAT作为最重要的清除氧自由基的保护酶系统[9]，能有效延缓植物组织的衰老、凋亡，其参与调控植物体衰老活性氧代谢，维持细胞代谢平衡[10]；当其活性降低时，植物则会加速衰老、凋亡[11]。植物体内的脯氨酸含量与植物逆境生理密切相关，在低温、盐渍、干旱、大气污染、微生物感染等环境胁迫及衰老加快时，植物体内游离的脯氨酸含量会明显增加[12]。在植物发育过程中，SOD，POD和CAT活性以及脯氨酸含量的变化都可作为植物组织衰老、凋亡的评价指标。研究外源枣防裂剂对抗氧化酶活性的影响对于进一步完善枣裂果机理具有重要意义。有研究认为，好氧生物呼吸、代谢过程中会产生氧自由基，而氧自由基的积累会使质膜产生脂质过氧化物、氧自由基及MDA，造成机体损伤，加速组织衰老或凋亡[6]。高梅秀等[13]研究表明，喷施SOD制剂可提高冬枣内源SOD活性，有利于果实营养的积累，该结果与郭守华等[14-15]的研究结果基本一致。前人研究认为，枣果皮的厚度与枣的抗裂性存在相关性。前人研究认为，枣果皮的厚度与枣的抗裂性存在相关性。而王保明等[8]研究表明，在枣果实发育后期，果皮存在凋亡及死亡现象，失去对外界水分的调控，使水分进入果实，是导致果实膨压增大的主要原因。而抗氧化酶活性变化与植物细胞的衰老、凋亡密切相关。目前，关于枣裂果研究主要集中在枣果皮细胞组织结构、果柄形态、水势及激素等方面，对于喷施外源枣防裂剂对枣裂果的影响报道不多。

本试验采用不同生物防裂剂对枣果实进行处理，对枣果实不同发育期抗氧化酶的活性和脯氨酸含量的变化进行研究，以期了解新型生物防裂剂对枣果实不同发育时期细胞活性变化的影响，进一步完善枣裂果的机理研究。

1 材料和方法

1.1 试验材料

供试材料为山西省晋中市太谷县小白乡东里村壶瓶枣；2种新型生物防裂剂，由山西省农业科学院园艺研究所枣课题组研制；试剂盒，购自南京建成科技有限公司。

1.2 试验方法

试验于2016年8—10月在山西农业大学园艺学院实验室进行。在试验枣园选取长势基本一致的植株，分别于2016年7月30日、8月15日和9月1日喷施新型生物防裂剂。试验设置2个处理：处理1.喷施新型生物防裂剂I；处理2.喷施新型生物防裂剂II。同时以喷施等量清水作对照。

1.3 测定项目及方法

脯氨酸含量的测定采用酸性茚三酮法，测定520 nm下OD值；OD活性的测定采用黄嘌呤氧化酶法，测定550 nm下OD值；POD活性的测定采用愈创木酚法，测定420 nm处吸光度的变化；CAT活性的测定采用紫外吸收法，测定405 nm处吸光度的变化。

1.4 统计方法

利用Excel软件进行数据统计和分析。

2 结果与分析

2.1 防裂剂对壶瓶枣果实脯氨酸含量的影响

脯氨酸（Pro）是植物蛋白质的组分之一，植物体内脯氨酸含量在一定程度上反映了植物的抗逆性，由于脯氨酸亲水性极强，能稳定原生质胶体及组织内的代谢过程，因而能降低凝固点，有防止细胞脱水的作用。从图1可以看出，对照组壶瓶枣果实发育过程中，果皮中脯氨酸含量呈逐渐上升趋势，8月4日含量最低，为18.633 7μg/g；9月20日含量最高，为321.705 4μg/g；8月19—30日脯氨酸含量增长最快，其他阶段增长缓慢，并不显著。处理1脯氨酸含量变化也是呈逐渐上升趋势，但是含量在9月4日突然下降，之后又逐渐上升，8月4日含量最低，为26.014 2μg/g；9月20日含量最高，为351.099 2μg/g；8月19—30日脯氨酸含量增长最快。处理2脯氨酸含量变化趋势与对照组相同，8月4日含量最低，为22.285 9μg/g；9月20日含量最高，为329.187 5μg/g；8月30日至9月4日脯氨酸含量增长最快。

2.2 防裂剂对壶瓶枣果实抗氧化酶活性的影响

2.2.1 防裂剂对壶瓶枣果实SOD活性的影响SOD是生物体内超氧阴离子自由基的清除剂，能有效地防止其对生物体的损害，是植物体内一种很重要的抗氧化酶类[16]。从图2可以看出，对照组在8月10日SOD活性最高，为919.782 7 U/g；处理1，2的SOD活性均在8月4日最高，分别为905.9254，948.026 0 U/g，对照组与试验组之间差异不显著；对照组和处理1的SOD活性均在8月30日降到最低，分别为600.640 5，503.262 5 U/g，处理2在9月4日SOD活性降到最低，为820.925 7 U/g。

2.2.2 防裂剂对壶瓶枣果实POD活性的影响POD是植物体内酶促防御系统的一种保护酶，能有效催化过氧化氢分解成水，从而有效阻止过氧化氢在植物体内的累积，排除其对植物细胞膜结构的潜在伤害[17]。从图3可以看出，对照组和试验组枣果实POD活性在果实发育过程中均呈现下降趋势，对照组和处理1的POD活性均是8月4日最高，分别为270.42，233.294 7 U/g，处理2的POD活性在8月4日为187.406 1 U/g，8月10日活性最高，为194.765 3 U/g，但2个时期POD活性差异不显著。

2.2.3 防裂剂对壶瓶枣果实CAT活性的影响CAT与过氧化氢具有较高的亲和力，主要清除线粒体电子传递、脂肪酸氧化过程中产生的过氧化氢，其含量变化是植物体内过氧化氢在体内变化的标志性反应[18-19]。从图4可以看出，对照组和处理2枣果实CAT活性在果实发育过程中变化趋势基本一致，对照组活性最高值出现在8月30日，活性为11.932 6 U/g，最低在8月10日，活性为1.827 9 U/g；处理2活性最高值出现在9月4日，为9.456 3 U/g，最低也在8月10日，为1.719 6 U/g。处理1的CAT活性呈逐渐增长趋势，在9月4日时活性下降，为8.495 2 U/g，但与8月30日差异并不显著。

3 讨论与结论

超氧化物歧化酶（SOD）、过氧化物酶（POD）、过氧化氢酶（CAT）是细胞内自由基清除系统中的关键酶类，对于植物防御活性氧伤害、维持细胞膜的结构和功能均具有重要的作用[20]。本研究表明，壶瓶枣果实在发育过程中，枣果实中脯氨酸含量增加，POD活性降低，SOD，CAT活性变化不稳定，出现先降低后增加的趋势。与对照组相比，喷施防裂剂I处理的脯氨酸含量增加，SOD，POD，CAT活性都有不同程度的降低；喷施防裂剂II处理的脯氨酸含量明显低于对照组，其枣果实中的SOD，POD，CAT活性高于对照组和喷施防裂剂I处理；喷施防裂剂I可促进枣果实发育过程中脯氨酸含量的增加，降低抗氧化酶的活性，而防裂剂II的作用与防裂剂I相反，喷施防裂剂II可降低枣果实的脯氨酸含量，有效提高枣果实中抗氧化酶活性。综上认为，新型生物防裂剂对于枣果中的脯氨酸含量和抗氧化酶活性具有一定的作用，外源枣防裂剂在防止枣裂果方面可能具有潜在的应用价值，但尚需进一步研究。

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Effects of the New Biological Crack Inhibitor on Antioxidant Enzyme System Activity and Proline Content of Huping Jujube

DINGGaixiu1，WANGBaoming1，ANXiaoning1，ZHANGPengfei2，SUQi2，WENPengfei2
（1.Institute of Horticulture，Shanxi Academy of Agricultural Sciences，Taiyuan 030031，China；2.College of Horticulture，Shanxi Agricultural University，Taigu 030801，China）

The'Huping'Jujube was used as material.The anticrack agents Iand IIwere sprayed in different developmental stages of fruit,and the same amount of fresh water was used as control.The changes of antioxidant enzyme activity and proline content in different processing dates were determined.The objective was to study the effect of different biological crack inhibitor on the activity of antioxidant enzymes and proline content in the development of jujube fruit,and to explore the mechanism of biological crack inhibitor.The result showed that the anti cracking agent Icould increase proline content,increase significantly after expansion period,and proline content was significantly higher than that of control group,while anticracking agent IIcould reduce proline content,reduce significantly after expansion period,and proline content was significantly lower than that of control group.Compared with the control group,the activities of SOD,PODand CATtreated by anti cracking agent Idecreased to some extent.The activities of SOD,POD and CATtreated by anticrackingagent IIwerehigher than thoseof control group and spraying anticracking agent I.Anticracking agent Ican increase the content of proline in jujube fruit,and the anti cracking agent II can reduce the content of proline.The anti cracking agent I,II can effectively improvetheactivity of antioxidant enzymesin jujube fruit,and theeffect of anticrackingagent IIismore obvious.

biological anti-cracking agents;Huping jujube;antioxidant enzymes;proline

S665.1

A

1002-2481（2017）12-1937-04

10.3969/j.issn.1002-2481.2017.12.10

2017-09-15

山西省重点项目（2015-TN-5）；山西省科技攻关项目（201603D221016-1）

丁改秀（1964-），女，山西兴县人，副研究员，主要从事果树晚霜灾害、红枣防裂机理研究工作。温鹏飞为通信作者。