枣果皮细胞壁代谢酶活性与抗裂果的关系

刘 欢，林敏娟,2，3，高疆生,2，3，王振磊,2，3

(1.塔里木大学植物科学学院/新疆生产建设兵团南疆特色果树生产工程实验室，新疆阿拉尔 843300；2.南疆特色果树高效优质栽培与深加工技术国家地方联合工程实验室，新疆阿拉尔 843300；3.新疆生产建设兵团塔里木盆地生物资源保护与利用重点实验室，新疆阿拉尔 843300)

0 引 言

【研究意义】红枣(ZiziphusjujubaMill.)是新疆南疆发展生态节水型林果业的首选良种，在改良荒滩、改善生态环境等方面发挥着重大作用，具有社会和生态双重效益。但由于红枣成熟期时常处于雨季，导致红枣裂果的现象普遍存在。裂果发生时，果肉外露后极易遭细菌侵染，进而发霉腐烂，而后便会失去自身食用价值。近几年，新疆红枣裂果现象普遍发生，2010年南疆阿克苏市红枣因成熟期遇雨裂果损失高达50%以上，经济损失巨大[1]。因此，研究红枣裂果机理，对科学防治裂果有实际意义。【前人研究进展】高美玲[2]等在研究小型西瓜酶系与抗裂果的关系中发现果实裂果与果皮细胞壁代谢酶活有关。马学东[3]报道，每年8月中下旬发生的早期裂果多由日灼引起，这个时期第1批裂果均出现在枣果的向阳面，在枣果背面尚未发现裂果现象，这一时期阳面发生裂果的数量不多，但程度严重。潘青华等[4]研究表明，部分枣品种裂口部位在果柄着生处的外围果面和向阳果面与背阴面的交界处。成熟期降雨引起的裂果问题已经成为枣生产上的一个重要瓶颈。【本研究切入点】目前，关于枣裂果研究集中在吸水动力学、解剖结构、生理特性、矿质元素等方面[5-8]，有关枣果皮不同部位细胞壁代谢酶活性与抗裂果关系方面的研究报道较少，且研究结果不尽一致。研究枣果皮细胞壁代谢酶活性与抗裂果的关系。【拟解决的关键问题】研究在枣抗裂品种资源调查、筛选的基础上，以抗裂品种和易裂品种为研究对象，对果皮中超氧化物歧化酶、过氧化物酶、过氧化氢酶、多酚氧化酶等指标进行测定，研究枣果皮不同部位细胞壁代谢酶活性的变化与裂果的关系，为进一步揭示红枣裂果机理，科学防治裂果提供理论依据。

1 材料与方法

1.1 材 料

试验材料采集于塔里木大学园艺试验站枣种质资源圃中，分别于2017年8月20日(绿熟期)、9月4日(白熟期)、9月17日(半红期)、9月29日(全红期)进行采样。供试品种为抗裂品种(扁核酸)和易裂品种(京枣 39)。选择树冠外围，多年生枣股上枣吊中部大小一致的果实。采摘后分别装入自封袋内做好标记放入保温箱中带回实验室，用小刀分别削下梗洼、果顶、果肩阳面、果肩阴面等四个部位的果皮，分别装入自封袋内做好标记，用液氮速冻后置于-80℃ 超低温冰箱保存。

1.2 方 法

1.2.1 粗酶液处理

取0.2 g 洗净的红枣果皮，切碎，放入研钵中，加2 mL的0.05 M磷酸缓冲液(pH=7.8)与少量石英砂研磨成匀浆，冲洗三次，将匀浆液全部转入离心管中，重复三次，于4℃ 4 000 r/min离心20 min，低温下保存备用。

1.2.2 酶活性测定

SOD活性测定采用氮蓝四唑(NBT)光化还原法测定[9]；CAT活性测定采用高锰酸钾滴定法测定[9]；POD活性测定采用愈创木酚氧化法测定[7]；PPO活性测定采用紫外分光光度法测定[7]。

1.3 数据处理

利用 DPS7.05 数据处理软件处理，采用 EXCEL 软件进行制图。

2 结果与分析

2.1 不同枣品种果皮同一部位细胞壁酶活性的变化

2.1.1 不同枣品种果皮梗洼处细胞壁代谢酶活性的变化

研究表明，抗裂品种扁核酸果皮梗洼的SOD活性呈下降的趋势(图1a)。易裂品种京枣39果皮梗洼的SOD活性呈先下降后上升的趋势。8月20日和9月4日扁核酸果皮梗洼的SOD活性显著高于京枣39，扁核酸9月17日，扁核酸果皮梗洼的SOD活性极显著高于京枣39，9月29扁核酸果皮梗洼的SOD活性与京枣39无显著性差异。

抗裂品种扁核酸果皮梗洼的SOD活性呈先下降后上升的趋势(图1b)。易裂京枣39果皮梗洼的POD活性活性总体变化呈先上升后下降的趋势。8月20日、9月4日和9月17日扁核酸果皮梗洼的POD活性与京枣39无显著性差异，9月29扁核酸果皮梗洼的POD活性极显著高于京枣39。

抗裂品种和易裂品种果皮梗洼的PPO活性呈先上升后下降的趋势(图1c)。8月20日、9月4日和9月17日扁核酸果皮梗洼的PPO活性极显著高于京枣39，9月29日扁核酸果皮梗洼的PPO活性与京枣39无显著性差异。

抗裂品种与易裂品种果皮梗洼的POD活性呈先下降后上升的趋势(图1d)。8月20日京枣39果皮梗洼的CAT活性极显著高于扁核酸，9月4日扁核酸果皮梗洼的CAT活性与京枣39无显著性差异，9月17日和9月29日扁核酸果皮梗洼的CAT活性极显著高于京枣39。图1

2.1.2 不同枣品种果皮果顶处细胞壁代谢酶活性的变化

研究表明，抗裂品种扁核酸果皮果顶的SOD活性呈下降的趋势(图2a)。易裂品种京枣39呈先下降后上升的趋势。8月20日和9月4日扁核酸果皮果顶的SOD活性显著高于京枣39，9月17日扁核酸果皮果顶的SOD活性极显著高于京枣39，9月29日扁核酸果皮果顶的SOD活性与京枣39无显著性差异。

抗裂品种扁核酸果皮果顶POD活性呈先上升后下降的趋势(图2b)。易裂品种京枣39果皮果顶POD活性呈先下降后上升的趋势。8月20日扁核酸果皮果顶的POD活性极显著高于京枣39，9月4日和9月29日扁核酸果皮果顶的POD活性与京枣39无显著性差异，9月17日扁核酸果皮果顶的POD活性显著高于京枣39。

抗裂品种扁核酸果皮果顶PPO活性呈先上升后下降的趋势(图2c)。易裂品种京枣39果皮果顶的PPO活性总体变化呈下降趋势。8月20日、9月17日和9月29日扁核酸果皮果顶的PPO活性与京枣39无显著性差异，9月4日扁核酸果皮果顶的PPO活性极显著高于京枣39。

抗裂品种和易裂品种果皮果顶CAT活性呈先下降后上升的趋势(图2d)。8月20日京枣39果皮果顶的CAT活性极显著高于扁核酸，9月4日扁核酸果皮果顶的PPO活性与京枣39无显著性差异，9月17日扁核酸果皮果顶的CAT活性显著高于京枣39，9月29日扁核酸果皮果顶的CAT活性极显著高于京枣39。图2

注：a,b表示相同时期内不同品种在P<0.05水平上差异显著,A,B表示相同时期内不同品种在P<0.01水平上差异显著，下同

Note: a,b indicated significant difference inP<0.05 level at the same time, A,B indicated significant difference inP< 0.05 level at the same time. The same as below

图1 不同枣品种果皮梗洼处细胞壁代谢酶活性变化
Fig.1 Changes of different varieties of jujube peel the stalk cavity cell wall metabolism activity

图2 不同枣品种果皮果顶处细胞壁代谢酶活性变化
Fig.2 Changes of different varieties of jujube peel the top of the fruit cell wall metabolism activity

2.1.3 不同枣品种果皮果肩阳面细胞壁代谢酶活性的变化

研究表明，抗裂品种扁核酸果皮果肩阳面的SOD活性呈下降趋势(图3a)。易裂品种京枣39果皮果肩阳面的SOD活性呈先上升后下降的趋势。8月20日和9月4日扁核酸果皮果肩阳面的SOD活性极显著高于京枣39，9月17日和9月29日扁核酸果皮果肩阳面的SOD活性与京枣39无显著性差异。

抗裂品种扁核酸果皮果肩阳面的POD活性呈先下降后上升的趋势(图3b)。易裂品种京枣39果皮果肩阳面的POD活性呈先上升后下降的趋势。8月20日9月4日和9月17日扁核酸果皮果肩阳面的POD活性与京枣39无显著性差异，9月29日扁核酸果皮果肩阳面的POD活性极显著高于京枣39。

抗裂品种扁核酸果皮果肩阳面的PPO活性呈先上升后下降的趋势(图3c)。易裂品种京枣39果皮果肩阳面的PPO活性呈下降的趋势。8月20日、9月4日和9月17日扁核酸果皮果肩阳面的PPO活性极显著高于京枣39，9月29日扁核酸果皮果肩阳面的PPO活性与京枣39无显著性差异。

抗裂品种和易裂品种果皮果肩阳面的CAT活性呈先下降后上升的趋势(图3d)。8月20日京枣39果皮果肩阳面的CAT活性极显著高于扁核酸，9月4日扁核酸果皮果肩阳面的CAT活性与京枣39无显著性差异，9月17日和9月29日扁核酸果皮果肩阳面的CAT活性极显著高于京枣39。

图3 不同枣品种果皮果肩阳面细胞壁代谢酶活性变化
Fig.3 Changes of different varieties of jujube peel the shoulder adret of the fruit cell wall metabolism activity

2.1.4 不同枣品种果皮果肩阴面处细胞壁代谢酶活性的变化

研究表明，抗裂与易裂枣品种果皮果肩阴面的SOD活性呈下降的趋势(图4a)。8月20日和9月4日扁核酸果皮果肩阴面的SOD活性极显著高于京枣39，9月17日扁核酸果皮果肩阴面的SOD活性显著高于京枣39，9月29日扁核酸果皮果肩阴面的SOD活性与京枣39无显著性差异。

抗裂品种扁核酸果皮果肩阴面的POD活性呈下降趋势(图4b)。易裂品种京枣39果皮果肩阴面的POD活性呈先上升后下降的趋势。8月20日、9月17日和9月29日扁核酸果皮果肩阴面的POD活性与京枣39无显著性差异，9月4日京枣39果皮果肩阴面的POD活性显著高于扁核酸。

抗裂品种和易裂品种果皮果肩阴面的PPO活性呈先上升后下降的趋势(图4c)。8月20日和9月4日扁核酸果皮果肩阴面的PPO活性极显著高于京枣39，9月17日扁核酸果皮果肩阴面的PPO活性与京枣39无显著性差异，9月29日扁核酸果皮果肩阴面的PPO活性显著高于京枣39。

抗裂品种扁核酸果皮果肩阴面的CAT活性呈先上升后下降的趋势(图4d)。易裂品种京枣39果皮果肩阴面的CAT活性呈下降的趋势。8月20日和9月4日京枣39果皮果肩阴面的PPO活性极显著高于扁核酸，9月17日和9月29日扁核酸果皮果肩阴面的PPO活性极显著高于京枣39。图4

图4 不同枣品种果皮果肩阴面处细胞壁代谢酶活性变化
Fig.4 Changes of different varieties of jujube peel the shoulder nightside of the fruit cell wall metabolism activity

2.2 同一枣品种果皮不同部位细胞壁酶活性的变化

2.2.1 果皮不同部位超氧化物歧化酶活性的变化

研究表明，京枣39果皮的梗洼和果顶的SOD活性呈先下降后上升的趋势(图5a)。果皮的果肩阳面的SOD活性呈先上升后下降的趋势，果皮的果肩阴面的SOD活性呈下降趋势。8月20日果皮的梗洼的SOD活性极显著高于果肩阳面和果肩阴面，果皮果顶的SOD活性显著高于果肩阴面；9月4日果皮果肩阳面的SOD活性极显著高于梗洼、果顶和果肩阴面；9月17日果皮的果肩阳面、果肩阴面和果顶的SOD活性极显著高于梗洼；9月29日果皮的梗洼、果顶、果肩阳面和果肩阴面的SOD活性差异不显著。

扁核酸果皮梗洼的SOD活性呈先上升后下降的趋势(图5b)。果皮的果顶和果皮果肩阴面的SOD活性呈下降的趋势，果皮果肩阳面的SOD活性呈先上升后下降的趋势。8月20日、9月17日和9月29日果皮的梗洼、果顶、果肩阳面和果肩阴面的SOD活性差异不显著；9月4日果皮的梗洼和果肩阳面的SOD活性显著高于果顶。图5

注:a.京枣39;b.扁核酸

Note:a.jing jujube 39;b.flat nucleic acid

图5 果皮不同部位超氧化物歧化酶活性变化
Fig.5 Changes of Superoxide Dismutase activity in different parts of peel

2.2.2 果皮不同部位过氧化物酶活性的变化

研究表明，京枣39果皮梗洼的POD活性呈下降趋势(图6a)。果皮果顶的POD活性呈先下降后上升的趋势，果皮的果肩阳面和果肩阴面的POD活性呈先上升后下降的趋势。8月20日果皮的梗洼、果顶、果肩阳面和果肩阴面的POD活性差异不显著；9月4日果皮果肩阳面和果肩阴面的POD活性极显著高于梗洼和果顶；9月17日果皮的果肩阴面的POD活性极显著高于梗洼、果顶和果肩阳面；9月29日果皮的果顶的POD活性极显著高于梗洼、果肩阳面和果肩阴面，果肩阴面极显著高于梗洼、果顶。

扁核酸果皮梗洼的POD活性呈先上升后下降再上升的趋势(图6b)。果皮果顶的POD活性呈先上升后下降的趋势，果皮果肩阳面的POD活性呈先下降后上升的趋势，果皮果肩阴面的POD活性呈下降趋势。8月20日果皮梗洼的POD活性极显著高于果顶、果肩阳面和果肩阴面；9月4日果皮梗洼的POD活性极显著高于果顶、果肩阳面和果肩阴面，果皮果顶的POD活性极显著高于果肩阴面；9月17日果皮的梗洼、果顶和果肩阴面的POD活性极显著高于果肩阳面；9月29日果皮的梗洼和果肩阳面的POD活性极显著高于果顶和果肩阴面。图6

注:a.京枣39;b.扁核酸

Note:a.jing jujube 39;b.flat nucleic acid

图6 果皮不同部位过氧化物酶活性变化
Fig.6 Changes of Peroxidase activity in different parts of peel

2.2.3 果皮不同部位多酚氧化酶活性的变化

研究表明，京枣39果皮梗洼的PPO活性呈先上升后下降的趋势(图7a)。果顶的PPO活性呈下降趋势，果皮的果肩阳面和果肩阴面的PPO活性呈先上升后下降的趋势。8月20日和9月4日果皮的梗洼、果顶、果肩阳面和果肩阴面的PPO活性差异不显著；9月17日果皮的梗洼和果顶的PPO活性显著高于果肩阳面和果肩阴面；9月29日果皮的果顶和果肩阴面的PPO活性极显著高于果肩阳面。

扁核酸果皮的梗洼、果顶和果肩阳面的PPO活性呈先上升后下降的趋势(图7b)。果皮果肩阴面的PPO活性呈先上升后下降再缓慢上升的趋势。8月20日果皮的果肩阳面和果肩阴面的PPO活性极显著高于果顶；9月4日果皮果肩阴面的PPO活性显著高于果肩阳面；9月17日果皮的果肩阳面的PPO活性极显著高于果顶和果肩阴面；9月29日果皮的梗洼和果肩阴面的PPO活性显著高于果顶和果肩阳面。图7

注:a.京枣39;b.扁核酸

Notes:a.jing jujube 39;b.flat nucleic acid

图7 果皮不同部位多酚氧化酶活性变化
Fig.7 Changes of Polyphenol Oxidase activity in different parts of peel

2.2.4 果皮不同部位过氧化氢酶活性的变化

研究表明，京枣39果皮梗洼和果肩阴面的CAT活性呈下降趋势(图8a)。果皮的果顶和果肩阳面的CAT活性呈先下降后缓慢上升的趋势。8月20日果皮果肩阳面的CAT活性极显著高于果顶和果肩阴面，果皮梗洼的CAT活性显著高于果肩阴面；9月17日果皮的梗洼和果肩阴面的CAT活性极显著高于果肩阳面；9月29日果皮的梗洼、果顶、果肩阳面和果肩阴面的CAT活性差异不显著。

扁核酸果皮梗洼的CAT活性呈上升趋势(图8b)。果皮的果顶和果肩阳面呈先上升后下降的趋势。8月20日果皮的果顶和果肩阳面的CAT活性显著高于梗洼；9月4日果皮果肩阴面的CAT活性极显著高于梗洼，果皮的果顶和果肩阳面的CAT活性显著高于梗洼；9月17日果皮的果肩阳面和果肩阴面的CAT活性极显著高于梗洼和果顶；9月29日果皮梗洼的CAT活性显著高于果肩阴阳面。图8

注:a.京枣39;b.扁核酸

Notes:a.jing jujube 39;b.flat nucleic acid

图8 果皮不同部位过氧化氢酶活性变化
Fig.8 Changes of Catalase activity in different parts of peel

3 讨 论

对抗裂品种扁核酸及易裂品种京枣39易裂枣的实验对比可发现，枣抗裂性与果皮细胞壁不同类型不同时期的代谢酶活性有关。

就SOD活性可言，在绿熟期和白熟期两个时期抗裂品种果皮的梗洼和果顶显著高于易裂品种，抗裂品种果皮的果肩阳面和果肩阴面极显著高于易裂品种，在半红期抗裂品种果皮的梗洼和果顶极显著高于易裂品种，果肩阴面抗裂品种显著高于易裂品种；张川等[10]在番茄品种果实中的研究表明，易裂果品种显著低于耐裂果品种，与本果皮实验研究结果一致。高美玲等[11]在西瓜品种果皮中的研究表明，SOD酶活性与裂果率呈负相关，与实验研究结果一致。

在绿熟期抗裂品种果皮果顶极显著高于易裂品种，在白熟期易裂品种果皮果肩阴面显著高于抗裂品种，在半红期抗裂品种果皮果顶显著高于易裂品种，在全红期抗裂品种果皮的梗洼和果肩阳面极显著高于易裂品种；高美玲等[11]在西瓜品种果皮中的研究表明，抗裂品种的POD活性极显著或显著低于易裂品种，与实验在白熟期果皮果肩阴面的研究结果一致。

在绿熟期抗裂品种果皮的梗洼和果肩阳面极显著高于易裂品种，抗裂品种果皮果肩阴面极显著低于易裂品种，在白熟期抗裂品种果皮的梗洼、果顶和果肩阳面极显著高于易裂品种，抗裂品种果皮果肩阴面极显著低于易裂品种，在半红期抗裂品种果皮的果肩阳面和果肩阴面极显著高于易裂品种，全红期抗裂品种果皮果肩阴面极显著高于易裂品种；李建国等[12]、杨育[13]和曹一博[14]等的研究表明，易裂品种POD的活性和PPO的活性比较高，与试验在绿熟期果皮果肩阴面，在白熟期果皮果肩阴面的研究结果一致。

在绿熟期抗裂品种梗洼、果顶、果肩阳面和果肩阴面四个部位极显著低于易裂品种，在白熟期抗裂品种果肩阴面极显著低于易裂品种，在半红期和全红期抗裂品种梗洼和果肩阴面极显著高于易裂品种，抗裂品种果顶和果肩阳面显著高于易裂品种；温明霞等[15]在锦橙裂果研究结果表明裂果率与CAT活性呈极显著的负相关，与研究在绿熟期和白熟期的结果一致。

研究中，在裂果发生最严重的半红期，同一部位相比，抗裂品种SOD活性、POD活性、PPO活性和CAT 活性显著或极显著高于易裂品种。这一实验研究结果与张川等[10]在番茄品种果实中的SOD活性研究结果一致，与张川等[10]在番茄品种果实中的POD活性和CAT活性研究结果相反。这可能是其由试材(番茄果实)与试验(纯果皮)的差异所造成的。果实发育后期的SOD活性、POD活性、PPO活性比果实发育前期的酶活性低，丁改秀等[16]在壶瓶枣果皮研究结果表明幼果期到成熟期果皮中SOD活性和POD活性均呈下降趋势，与研究结果一致。

4 结 论

果实的抗裂性与果皮细胞壁不同类型不同时期的代谢酶活性有关，其中易裂品种果皮果肩阴面POD活性和PPO活性在白熟期显著高于抗裂品种，而其余时期其余部位则是抗裂品种的POD活性和PPO活性显著高于易裂品种，易裂品种果皮的梗洼、果顶、果肩阳面和果肩阴面CAT活性在绿熟期极显著高于抗裂品种，而其余时期则是抗裂品种高于易裂品种，红枣的裂果与POD活性、PPO活性和CAT活性的关系还需进一步研究。