莲藕休眠过程中的酶活性动态变化分析

摘要：为探究莲藕休眠期酶活性变化，选择‘锦旗、‘白碗莲、‘迎宾芙蓉、‘娇客三变4个中小型荷花品种为试材，分析多酚氧化酶（PPO）和过氧化物酶（POD）在整个储藏过程中的动态变化，结果表明：PPO和POD都呈现先下降后上升趋势，真休眠期阶段强迫休眠又呈下降趋势，POD在萌芽松动期阶段又开始上升。不同藕莲品种酶活性差异较大，但在变化趋势在不同阶段表现相同。

关键词：休眠；莲藕：多酚氧化酶；过氧化物酶

荷花根据不同使用价值可分为花莲、子莲和藕莲，莲藕是藕莲的地下可食根茎，也是我国栽培面积最大的水生蔬菜，又被成为莲菜、藕、荷藕等。因其富含多酚、淀粉、膳食纤维等营养成分，又具有解酒、抗疲劳、降血压等生理作用，因此市场需求持续增加。目前国内外对莲藕休眠过程的研究集中在营养成分、保质保鲜上，研究表明莲藕休眠期共有三个阶段：成熟前期、真休眠期、萌芽松动期。管志涛对四个品种的营养成分研究表明：荷花的营养成分在休眠期先上升后下降。程婷婷对不同地区的12份莲藕的营养成分研究表明：不同地区的莲藕营养成分存在显著差异。但是对休眠过程中的酶活性研究甚少。因此，本研究拟对莲藕休眠期内六个月的酶活性进行动态分析，以期为莲藕的储藏、加工提供试验依据。

1试验材料与方法

1.1试验材料：供试材料采挖与范县陈庄乡荷花种植基地，品种分别为‘锦旗、‘白碗莲、‘迎宾芙蓉、‘娇容三变4个中小型荷花品种，种植3年以上，分别引种于自白洋淀荷花大观园、连云港水生植物种植基地、武汉磨山植物园。莲藕生长期（4-9月）观察地上部分长势，确定健康良好植株作为采样株，待地上植株枯萎开始挖，采收莲藕。

采藕时选取主地下茎第一节，四个品种各选取四株。采样时间定于2023年9月至2024年2月，每月10日定期采样，清洗干净后放于冰盒内带回实验室。再次清洗后刮皮、称重、切片，放置液氮中冷冻30min，取出后保存在超低温冰箱内，以备各项理化指标的测定。

1.2试验方法

1.2.1制备提取液：称取四个品种各1g，放置研钵内，加入1ml磷酸缓冲液（0.2mol/L），冰浴研磨成泥，再用5ml缓冲液冲洗，导入离心管，在4℃离心机（12000转/min）内离心20nun，抽取上清液，测定酶活性。

1.2.2测定PPO活性：保持温度在25℃上下，以3mL邻苯二酚溶液为多酚氧化酶活性测定液。在装有邻苯二酚溶液的比色皿中加入0.5mL水作为空白对照，在装有邻苯二酚溶液的比色皿中加入加0.5mL粗酶提取液，10s后开始扫描2min内398nm处每10s的吸光值变化，酶活性以1克重每分钟吸光值变化为一个单元（U），酶活性以U.min-1·g-1FW表示。

1.2.3测定POD活性：水浴锅保持32℃左右，用2mL1％愈创木酚溶液和1mL0.3％HzO2为测定液并装入比色皿中，其中一个加0.5mL水为空白对照，其余比色皿加入四个品种的0.5mL粗酶提取液，在水浴锅内放置5min。15s后开始扫描2min内470nm处每10s吸光值变化，采用愈创木酚法，用2mL愈创木酚溶液、1mLHzO2、0.5mL水的混合液为空白对照，在试管中加2mL1％愈创木酚溶液，0.5ml粗酶提取液后，在32℃水浴平衡5min，然后加入1mL0.3％H2O2，15s后扫描2min内470nm处每10s吸光值变化。

试验数据用spss8.0软件处理，采用数据3次重复的平均值。

2试验结果与分析

2.1莲藕多酚氧化酶活性的变化动态：在莲藕呼吸系统中起作用的多酚氧化酶（PPO）是末端氧化酶，其参与了莲藕块茎的呼吸作用。四个莲藕品种六个月内的PPO活性的变化动态如图1所示，白碗莲、迎宾芙蓉和锦旗的PPO活性在短期下降后有所增加，白碗莲和迎宾芙蓉的峰值在1月出现，而锦旗的峰值在12月份出现。最高点之后三个藕莲品种PPO逐渐下降。通过物候期观察，娇容三变为早熟藕，地上部分枯萎早于其他品种，故娇容三变的酶活性从采样时期就开始增加，峰值也于11月最早期出现。结合四个品种的物候期及PPO变化发现，多酚氧化酶活性呈现先下降后上升趋势，真休眠期阶段强迫休眠又呈下降趋势。

9月份莲藕采挖后，还未完全进入成熟期，但其生长缓慢，淀粉、可溶性糖、可溶性蛋白质含量刚刚积累，新陈代谢缓慢，促使PPO下降。之后莲藕茎成熟，新陈代谢促使呼吸增强，PPO活性提升。进入真休眠期后，呼吸作用虽然减弱，但呼吸系统依靠多酚氧化酶调节，因此PPO活性表现更强直到顶峰。萌芽松动期时，其他酶参与了呼吸系统，调节新陈代谢，PPO活性降低。因此，多酚氧化酶活性参与块状茎的休眠，并起着重要作用。

2.2莲藕过氧化物酶活性的变化动态：过氧化物酶（POD）广泛存在于植物之中，作为氧化还原酶其参与了植物的整个生理过程，POD的活性程度密切影响到植物的休眠过程。图2反应了4个品种在9月至翌年2月POD活性的变化动态。如图所示，因娇容三变为早熟品种，自采挖开始，娇容三变的POD活性呈上升趋势，到十月份达到顶峰，随后逐渐下降，到12月份降至低峰值后再次上升。其它三个品种则呈现先下降后上升趋势，但因品种成熟程度不同，达到最高点峰值时间也不同。四个品种都在低峰值后又开始上升，是因为莲藕经历了成熟前期、真休眠期、萌芽松动期三个阶段，在成熟前期之前的形态建成时期，POD活性短期下降，进入真休眠期逐渐上升达到顶峰，随后下降，进入萌芽松动期时POD活性又开始上升。如图所示POD活性规律虽然相同，但通过莲藕整个生长期及储存期发现，品种间的POD活性差异很大。

3结论与讨论

3.1结论：植物的器官、组织和细胞分化的过程都有植物POD、PPO等参与。莲藕形态建成末期到后熟初期生长缓慢，营养物质的积累刚刚开始，PPO和POD的酶活性低。莲藕成熟前期营养成分含量不断增加，促使了POD活性、莲藕呼吸和代谢也增强，从而平衡了活性氧自由基的代谢，使植物体能抵御严寒，安全越冬，抗御了膜脱脂和膜质过氧化。

植物的新陈代谢受酶活性的影响。植物体的理化特性变化具体反映为酶活性的变化，而PPO和POD活性的变化更与块茎的休眠有关。虽然品种间酶活性有较大差异，但同一种酶在同一阶段表现出类似的变化趋势。伴随着时间的积累，藕茎成熟度增加，荷花的代谢功能旺盛，PPO和POD活性表现为先下降后增加的态势。进入真休眠期后，荷花的新陈代谢变慢，PPO调节莲藕的呼吸代谢，参与莲藕休眠期的呼吸代谢还有其他酶系统，此时过氧化物酶受压制下降，多酚氧化酶活性因在低温期发挥重要作用，则呈增强状态。

3.2讨论：研究过程中发现，虽然莲藕品种的自身基因型影响了休眠特征，但温度和储藏环境对休眠期的影响同样广泛，如水藏、沙藏、裸露储藏及大田储藏，对其休眠期的影响不同。同时，由于研究品种较少，采挖间隔期较长等因素，使得休眠期的划分、休眠期的影响深度等特征划分不够明显。笔者人文，应扩大研究范围，进一步研究莲藕休眠期的理化特性，从而更深度的掌握莲藕的休眠机理，为莲藕的储藏提供数据支撑依据。