耐裂果与易裂果番茄果实发育过程中果实组织衰老与裂果的关系

http://dx.doi.org/10.7685/jnau.201601035

文章信息

张川, 王亚晨, 崔守尧, 杨泽恩, 吴震, 蒋芳玲

ZHANG Chuan, WANG Yachen, CUI Shouyao, YANG Zeen, WU Zhen, JIANG Fangling

The relationship between fruit tissue senescence and fruit cracking in cracking-resistant and susceptible tomato during fruit ripening

南京农业大学学报, 2016, 39(4): 534-542

Journal of Nanjing Agricultural University, 2016, 39(4): 534-542.

http://dx.doi.org/10.7685/jnau.201601035

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收稿日期：2016-01-18

引用本文

张川, 王亚晨, 崔守尧, 杨泽恩, 吴震, 蒋芳玲. 耐裂果与易裂果番茄果实发育过程中果实组织衰老与裂果的关系[J]. 南京农业大学学报, 2016, 39(4): 534-542. 复制到剪切板

ZHANG Chuan, WANG Yachen, CUI Shouyao, YANG Zeen, WU Zhen, JIANG Fangling. The relationship between fruit tissue senescence and fruit cracking in cracking-resistant and susceptible tomato during fruit ripening[J]. Journal of Nanjing Agricultural University, 2016, 39(4): 534-542. DOI: 10.7685/jnau.201601035. 复制到剪切板

耐裂果与易裂果番茄果实发育过程中果实组织衰老与裂果的关系

张川, 王亚晨, 崔守尧, 杨泽恩, 吴震, 蒋芳玲

南京农业大学园艺学院/农业部华东地区园艺作物生物学与种质创新重点实验室, 江苏南京 210095

收稿日期：2016-01-18

基金项目：江苏省自然科学基金项目(BK20140712);中央高校基本科研业务费专项资金项目(KYZ201609)

作者简介：张川,硕士研究生。

通信作者: 蒋芳玲,副教授,研究方向为蔬菜栽培生理与分子生物学,E-mail:jfl@njau.edu.cn。

摘要：[目的] 通过研究耐裂果与易裂果番茄果实成熟过程中不同部位组织的衰老状况,揭示番茄果实组织衰老与裂果的关系,为裂果的防控提供理论依据。[方法] 采用耐裂果番茄材料LA1698与易裂果番茄材料LA2683,测定其果实不同时期(绿熟期、转色期和红熟期)和不同部位(上部、中部和下部)的活性氧含量、膜脂过氧化程度、抗氧化酶活性、抗氧化物质AsA及可溶性蛋白含量。[结果] 与果实中部和下部相比,番茄上部具有更高的活性氧含量和膜脂过氧化程度;在果实成熟后期,相同部位相比,易裂果番茄的活性氧含量和膜脂过氧化程度高于耐裂果番茄。易裂果番茄红熟期果实相同部位抗氧化酶SOD、GR和APX活性及抗氧化物质AsA含量显著低于耐裂果番茄。[结论] 随着果实的成熟,无论易裂果番茄还是耐裂果番茄均逐渐衰老,果实不同部位的组织衰老程度不同,果实上部衰老最快,同时也是裂果最易发生的部位。易裂果番茄上部活性氧代谢失调,膜质过氧化程度高,进而引起果实的衰老加速,这可能是导致裂果从上部开始发生的原因之一。

关键词：番茄裂果活性氧代谢组织衰老

The relationship between fruit tissue senescence and fruit cracking in cracking-resistant and susceptible tomato during fruit ripening

ZHANG Chuan, WANG Yachen, CUI Shouyao, YANG Zeen, WU Zhen, JIANG Fangling

College of Horticulture/Key Laboratory of Biology and Germplasm Enhancement of Horticultural Crops in East China, Ministry of Agriculture, Nanjing Agricultural University, Nanjing 210095, China

Abstract: [Objectives] To reveal the relationship between tomato fruit tissue senescence and fruit cracking,and provide a theoretical basis for cracking prevention and control,we investigated the fruit tissue senescence in different parts in cracking-resistant and susceptible tomato fruits during fruit ripening.[Methods] The active oxygen content,the degree of membrane lipid peroxidation,the activity of the antioxidant enzymes (SOD,GR and APX),antioxidant substance (AsA) content and the soluble protein content in different parts (top,middle and bottom) of cracking-resistant tomato material LA1698 and susceptible tomato material LA2683 at different growth stage (mature green stage,turning stage and red ripe stage) were studied.[Results] The top of the fruit had higher active oxygen content and degree of membrane lipid peroxidation than in the middle and the bottom of the fruit. At the late stage of fruit development,cracking susceptible tomato had higher active oxygen content and degree of membrane lipid peroxidation than those of cracking-resistant tomato in the same part. The activity of the antioxidant enzymes and the content of AsA of susceptible tomato in the same part were all lower than those of cracking-resistant tomato.[Conclusions] Both cracking-resistant tomato and the susceptible tomato were aging gradually as ripening proceeded. The degree of fruit tissue senescence in different parts of fruit was different,the aging speed of the top of the fruit was the fastest among the three parts during fruit ripening,and at the same time it was also the position where the cracking most likely occurred. The disorder of active oxygen species metabolism led to higher membrane peroxidation degree in cracking susceptible tomato in the top of the fruit,and further accelerated senescence of fruit,which could be one of the reasons that led to the occurrence of cracking at the top of the fruit.

Keywords: tomato fruit cracking active oxygen metabolism tissue senescence

裂果是指果实成熟过程中果皮开裂的现象,是一种严重的生理病害。裂果会影响果实外观品质、缩短货架期,甚至会使果实感染霉菌,降低或失去商品价值,造成严重的经济损失。许多果实如苹果、石榴、葡萄、荔枝、柑橘、枣等都易出现裂果现象^[1]。大量研究证实,裂果受内部因素和外界环境因素的共同影响。其中内部因素包括果皮组织结构^[2-3]、内源激素^[4]、矿质营养^[5]等;外界环境因素包括水分^[6]、温度^[7]和光照^[8]等。裂果多发生在果实接近成熟或成熟期,果实成熟时,果肉膨压超过果皮应力是造成裂果的主要原因^[9]。刘仲齐等^[10]研究发现番茄果皮结构会影响裂果的发生;汝学娟等^[5]研究表明喷施钙肥和钾肥可显著降低番茄裂果率;Moctezuma等^[11]发现抑制控制果皮细胞壁降解的β-Gal(TBG6)基因表达会提高番茄裂果率。番茄裂果常出现在绿熟期以后,多发生在果实成熟期^{[10, 12-13]}。随着果实成熟,细胞壁会发生降解,细胞活性降低,二者均可能是导致果皮强度降低的原因。其中细胞壁降解与裂果关系的研究已有较多报道^{[4, 14]},而关于组织老化与裂果关系的研究还鲜见报道。在番茄果实中,耐裂果与易裂果材料间是否存在差异,果实不同部位衰老与裂果的关系如何,还未见相关报道。

果实组织的衰老与细胞生物膜的降解具有密切的关系,由自由基介入的脂质过氧化是组织衰老过程中细胞膜降解的主要机制。在衰老过程中,细胞内原本平衡的自由基代谢系统受到破坏,大量积累的自由基会引发或加剧膜质过氧化作用,从而造成细胞质膜系统损伤^[15]。而质膜系统的损伤会导致果实水分吸收的变化,进而可能影响果实开裂^[16]。

当植物衰老或遭遇逆境时,会产生一系列活性氧物质(ROS),如超氧阴离子自由基(O₂^·-)、过氧化氢(H₂O₂)、羟自由基(·OH)等。而生物体内存在着完整的活性氧清除系统,包括抗氧化酶和抗氧化物质。抗氧化酶包括超氧化物歧化酶(SOD)、过氧化氢酶(CAT)、过氧化物酶(POD)、抗坏血酸过氧化酶(APX)和谷胱甘肽还原酶(GR),活性氧清除物质包括抗坏血酸(AsA)和还原型谷胱甘肽(GSH)等。这些抗氧化酶和物质共同作用,清除植物体内过多的ROS。当ROS产生超出抗氧化酶和活性氧清除物质的清除能力,会对细胞产生伤害。O₂^·-、H₂O₂和·OH等不同类型活性氧水平及其清除酶和清除物质的含量可作为衡量果蔬组织衰老程度的指标^[17]。

本研究以耐裂果番茄LA1698和易裂果番茄LA2683为材料,测定果实成熟过程中不同部位活性氧含量(O₂^·-产生速率和H₂O₂的含量)、膜脂过氧化程度(LOX活性,MDA含量和相对电导率)、抗氧化酶(SOD、CAT、POD、APX和GR活性)和抗氧化物质AsA以及可溶性蛋白含量,旨在揭示细胞组织衰老与番茄裂果的关系,为裂果的防控提供理论依据。

1 材料与方法 1.1 试验材料及处理

供试番茄分别为耐裂果材料LA1698和易裂果材料LA2683。2份试验材料均为无限生长型,果实为红色小果。从美国加州大学番茄遗传资源中心(Tomato Genetics Resource Center,TGRC)引进,经过5代以上自交筛选。

种子于2014年3月2日浸种催芽,种子先在55 ℃水中浸泡30 min,然后置于昼夜温度均为25 ℃的光照培养箱中催芽。待种子发芽后播种于72孔穴盘中,在南京农业大学牌楼试验教学基地玻璃温室进行育苗。

待幼苗长至4叶1心时,于4月15日定植于南京农业大学江浦农场园艺试验站,选取大小一致的幼苗定植在塑料大棚内。采用宽窄行双行定植,栽培畦宽90 cm、高40 cm,沟宽60 cm、深40 cm。每畦定植2行,宽行的行距为100 cm,窄行的行距为50 cm,株距为30 cm。共设3个重复,每个重复10株,随机区组排列。

采用滴灌和地膜覆盖栽培,控制土壤含水量为田间最大持水量的60%~75%左右。为避免降雨影响,选取地势高的地块,在棚周围挖100 cm深的沟,在沟靠大棚一侧覆盖地膜。定植前采用环刀法测定土壤含水量,并通过灌溉使其中土壤含水量达到设定值(田间最大持水量的75%左右);随后,其土壤含水量控制采用差额补水法进行^[18]。每隔1周测定1次土壤含水量,根据计算确定所需灌溉水量。施肥和病虫害控制按常规进行。

植株采用单干整枝,待果实长到六穗果时打顶。果实直径达到1 cm时进行标记。参照孙静等^[19]的方法进行果实生长时期的划分,本试验中果实发育时期划分参见图 1。6月28日进行诱导灌溉(地面漫灌,诱导果实开裂),6月30日进行裂果率统计。

	图 1 耐裂果和易裂果番茄不同时期生长状况 Fig. 1 Growth of cracking-resistant and susceptible tomato at different stages 箭头表示裂果开始发生的部位。The arrows indicate the position where cracking starts.
图选项

1.2 测定指标和方法 1.2.1 裂果率调查

6月30日(定植后76 d)调查番茄不同发育时期裂果率,分别调查绿熟期、转色期及红熟期的总果数和裂果数。调查方法为每个重复随机选取10株番茄植株,统计每株番茄不同时期的总果数及裂果数,将10株的总和记为该重复的统计值。

不同时期裂果率=本时期裂果数/本时期总果数×100%。

1.2.2 指标测定

取绿熟期、转色期和红熟期番茄果实,分别按照上部(近果柄端)∶中部∶下部(远果柄端)为1∶2∶1的比例横切,去掉种子和果浆,取果皮(包括外果皮和中果皮)称样测定以下指标。

O₂^·-产生速率采用王爱国等^[20]的方法测定;H₂O₂含量,MDA含量,相对电导率,SOD、CAT、POD、GR、APX活性,AsA和可溶性蛋白含量均采用曹建康等^[17]的方法测定;LOX活性参照Axelrod等^[21]的方法测定。

1.3 数据分析

利用Excel 2007和IBM SPSS Statistics 21.0软件进行数据处理与分析。

2 结果与分析 2.1 耐裂果与易裂果番茄果实成熟过程中裂果率统计

由图 2可见:2个番茄材料在绿熟期均未出现裂果现象。随着果实的成熟,2个材料裂果率均显著上升,红熟期的裂果率显著高于转色期(P<0.05)。而LA2683在转色期和红熟期裂果率均极显著高于LA1698(P<0.01),分别为LA1698的9.93和4.93倍。在红熟期LA2683裂果率高达65.83%,而LA1698仅为13.36%。因此将LA1698界定为耐裂果材料,LA2683界定为易裂果材料。

图 2 耐裂果和易裂果番茄果实成熟过程中裂果率的变化 Fig. 2 The change of fruit cracking rate in cracking-resistant and susceptible tomato during fruit ripening 不同字母表示邓肯氏检验在0.05水平上差异显著(同一材料在不同时期的差异);*和**分别表示t测验在0.05和0.01水平上差异显著(不同材料在同一时期的差异)。Different letters indicate significant difference at 0.05 level by Duncan′s test(the differences between the same variety at different periods);* and ** indicate significant difference at 0.05 and 0.01 levels by t test(the differences between the different varieties at the same period).

图选项

2.2 耐裂果与易裂果番茄果实成熟过程中果实不同部位的活性氧水平

如表 1和表 2所示:从绿熟期至转色期再到红熟期,2个材料相同部位(上部、中部或下部)的O₂^·-产生速率和H₂O₂的含量均呈先上升后下降的趋势。2个材料相比,在同一时期上部与中部,易裂果番茄LA2683的O₂^·-产生速率和H₂O₂含量均显著高于耐裂果番茄LA1698(绿熟期上部H₂O₂含量除外)。在同一时期不同部位相比,2个番茄材料总体上均为果实上部O₂^·-产生速率最快和H₂O₂含量最高。在果实成熟过程中,易裂果上部的O₂^·-产生速率是耐裂果的1.23~1.67倍。在裂果开始发生的转色期,易裂果番茄上部H₂O₂含量为171.83 μmol·mL^-1·g^-1,耐裂果番茄仅为129.64 μmol·mL^-1·g^-1。

表 1 耐裂果与易裂果番茄果实成熟过程中不同部位的O₂^·-产生速率 Table 1 The genetrative rate of superoxide anion radial in different parts of cracking-resistant and susceptible tomato during fruit ripening

μmol·min^-1·g^-1
材料Material	部位Part	绿熟期Mature green stage	转色期Turning stage	红熟期Red ripe stage
LA1698	上部Top	20.85±1.78^a	27.26±0.98^a	12.89±0.41^a
	中部Middle	17.27±0.75^b	23.21±1.23^b	10.65±0.54^b
	下部Bottom	15.03±1.23^c	20.79±1.87^c	8.62±0.31^c
LA2683	上部Top	28.13±1.67^a**	45.55±1.33^a**	15.81±0.30^a**
	中部Middle	20.79±0.81^b*	40.21±0.93^ab**	13.50±0.62^b*
	下部Bottom	17.06±1.45^b	32.90±1.13^b**	10.95±0.37^c**
注:不同字母表示邓肯氏检验在0.05水平上差异显著(同一材料在相同时期不同部位的差异);^和^*分别表示t测验在0.05和0.01水平上差异显著(不同材料相同部位在同一时期的差异)。
Note:Different letters indicate significant difference at 0.05 level by Duncan′s test(the differences between the different parts of the same variety at the same period);^* and ^** indicate significant difference at 0.05 and 0.01 levels by t test(the differences between the different varieties in the same part at the same period). The same as follows.

表选项

表 2 耐裂果与易裂果番茄果实成熟过程中不同部位的H₂O₂含量< Table 2 The content of hydrogen peroxide in different parts of cracking-resistant and susceptible tomato during fruit ripening

μmol·min^-1·g^-1
材料Material	部位Part	绿熟期Mature green stage	转色期Turning stage	红熟期Red ripe stage
LA1698	上部Top	122.67±7.43^a	129.64±6.37^a	100.49±6.74^a
	中部Middle	93.21±1.61^b	102.55±3.62^b	81.50±2.12^b
	下部Bottom	72.81±4.55^c	84.44±5.22^b	76.64±6.67^b
LA2683	上部Top	136.05±6.67^a	171.83±2.93^a**	147.23±3.34^a**
	中部Middle	109.56±2.75^b**	122.53±3.89^b*	97.37±3.58^b*
	下部Bottom	85.88±6.54^c	93.88±7.12^b	76.69±5.49^c

表选项

2.3 耐裂果与易裂果番茄果实成熟过程中果实不同部位的膜脂过氧化水平

如表 3和表 4所示:在果实成熟过程中,2个材料上部、中部和下部3个部位LOX活性呈先升高后下降的趋势,且均在转色期活性最高;MDA含量随果实成熟呈逐渐增加的趋势。易裂果与耐裂果番茄相比,在转色期和红熟期相同部位LOX活性以及MDA含量差异显著。易裂果番茄3个部位的LOX活性以及MDA含量显著高于耐裂果番茄。在同一时期果实的不同部位相比,2个番茄材料均为上部LOX活性以及MDA含量最高。红熟期2个番茄材料上部MDA含量差异最大,易裂果番茄MDA含量为101.28×10^-5 μmol·g^-1,而耐裂果番茄仅为47.21×10^-5 μmol·g^-1。

表 3 耐裂果与易裂果番茄果实成熟过程中不同部位的LOX活性 Table 3 The activity of LOX in different parts of cracking-resistant and susceptible tomato during fruit ripening

D₂₃₄ min^-1·g^-1
材料Material	部位Part	绿熟期Mature green stage	转色期Turning stage	红熟期Red ripe stage
LA1698	上部Top	6.98±0.26^a	11.48±0.29^a	5.21±0.18^a
	中部Middle	6.16±0.25^b	8.42±0.16^b	4.45±0.10^b
	下部Bottom	5.47±0.18^b	6.36±0.21^c	3.54±0.23^c
LA2683	上部Top	7.99±0.12^a*	13.09±0.21^a*	6.62±0.14^a**
	中部Middle	6.38±0.55^b	9.23±0.20^b*	5.50±0.20^b**
	下部Bottom	5.66±0.30^b	7.39±0.21^c*	4.72±0.07^c**

表选项

表 4 耐裂果与易裂果番茄果实成熟过程中不同部位的MDA含量 Table 4 The content of MDA in different parts of cracking-resistant and susceptible tomato during fruit ripening

10^-5 μmol·g^-1
材料Material	部位Part	绿熟期Mature green stage	转色期Turning stage	红熟期Red ripe stage
LA1698	上部Top	40.67±1.30^a	41.40±2.01^a	47.21±0.98^a
	中部Middle	29.31±2.50^b	34.05±1.88^b	37.39±1.70^b
	下部Bottom	14.81±1.99^c	28.70±1.31^b	37.69±3.15^b
LA2683	上部Top	59.71±3.58^a**	63.57±2.40^a**	101.28±4.68^a**
	中部Middle	34.15±4.53^b	43.46±1.98^b*	61.67±4.29^b**
	下部Bottom	15.50±2.49^c	35.41±1.76^b*	63.23±4.36^b**

表选项

2.4 耐裂果与易裂果番茄果实成熟过程中不同部位的相对电导率

从表 5可以看出:在果实成熟的过程中,2个材料上部、中部和下部3个部位细胞质膜透性呈增加的趋势。除了绿熟期各个部位外,易裂果番茄LA2683在转色期和红熟期相同部位相对电导率均显著高于耐裂果番茄LA1698。并且在红熟期,2个番茄材料均为果实上部相对电导率最高。

表 5 耐裂果与易裂果番茄果实成熟过程中不同部位的相对电导率 Table 5 Relative electric conduction in different parts of cracking-resistant and susceptible tomato during fruit ripening

%
材料Material	部位Part	绿熟期Mature green stage	转色期Turning stage	红熟期Red ripe stage
LA1698	上部Top	9.43±0.31^a	10.00±0.05^a	12.09±0.03^a
	中部Middle	8.93±0.30^a	9.01±0.27^b	10.65±0.32^b
	下部Bottom	8.56±0.26^a	8.86±0.26^b	9.68±0.33^c
LA2683	上部Top	10.27±0.38^a	11.09±0.25^a*	14.07±0.26^a**
	中部Middle	10.11±0.36^a	10.66±0.36^a*	12.60±0.22^b**
	下部Bottom	9.30±0.23^a	10.36±0.46^a*	11.50±0.19^c**

表选项

2.5 耐裂果与易裂果番茄果实成熟过程中不同部位的抗氧化酶活性 2.5.1 SOD活性

从表 6可以看出:在果实成熟的过程中,2个材料上部、中部和下部3个部位的SOD活性总体上均呈下降的趋势。在同一时期相同部位耐裂果番茄SOD活性均显著高于易裂果番茄。在同一时期耐裂果番茄LA1698 3个部位之间差异显著;易裂果番茄LA2683在转色期和红熟期3个部位之间差异显著。在同一时期,2个番茄均为上部SOD活性最高。

表 6 耐裂果与易裂果番茄果实成熟过程中不同部位的SOD活性 Table 6 The activity of SOD in different parts of cracking-resistant and susceptible tomato during fruit ripening

U·g^-1
材料Material	部位Part	绿熟期Mature green stage	转色期Turning stage	红熟期Red ripe stage
LA1698	上部Top	194.51±12.10^a	114.03±2.93^a	94.12±2.03^a
	中部Middle	158.01±6.82^b	98.32±2.69^b	80.66±1.82^b
	下部Bottom	128.66±5.32^c	65.51±6.35^c	59.44±1.71^c
LA2683	上部Top	106.76±9.80^a**	96.54±5.41^a*	84.25±1.12^a*
	中部Middle	96.35±8.05^b**	73.50±5.73^b*	68.91±2.29^b*
	下部Bottom	72.20±9.09^b**	54.46±4.53^c	46.73±2.46^c*

表选项

2.5.2 POD和CAT活性

从表 7和表 8可以看出:在果实成熟的过程中,2个材料3个部位POD与CAT活性总体上均呈增加的趋势(耐裂果番茄上部POD活性除外)。在同一时期相同部位易裂果番茄POD活性均显著高于耐裂果材料(除了转色期果实中部);在同一时期上部和中部,易裂果番茄CAT活性均显著高于耐裂果番茄。在同一时期,2个番茄材料均为果实上部POD和CAT活性最高。在果实红熟期,易裂果番茄和耐裂果番茄POD和CAT活性差异最大。

表 7 耐裂果与易裂果番茄果实成熟过程中不同部位的POD活性 Table 7 The activity of POD in different parts of cracking-resistant and susceptible tomato during fruit ripening

U·g^-1
材料Material	部位Part	绿熟期Mature green stage	转色期Turning stage	红熟期Red ripe stage
LA1698	上部Top	139.65±5.30^a	429.45±37.40^a	369.08±29.38^a
	中部Middle	110.78±5.70^b	303.98±26.52^b	311.33±19.96^ab
	下部Bottom	102.90±3.91^b	227.33±15.37^b	273.53±21.45^b
LA2683	上部Top	391.65±4.56^a**	694.58±24.59^a**	727.65±36.82^a**
	中部Middle	188.48±6.29^b**	328.65±23.20^b	530.25±36.05^b**
	下部Bottom	172.73±8.49^b**	307.65±21.85^b*	437.33±22.86^c**

表选项

表 8 耐裂果与易裂果番茄果实成熟过程中不同部位的CAT活性 Table 8 The activity of CAT in different parts of cracking-resistant and susceptible tomato during fruit ripening

U·g^-1
材料Material	部位Part	绿熟期Mature green stage	转色期Turning stage	红熟期Red ripe stage
LA1698	上部Top	8.40±0.44^a	14.91±0.32^a	21.84±0.61^a
	中部Middle	5.67±0.28^b	10.29±0.60^b	19.11±0.86^b
	下部Bottom	5.25±0.50^b	9.66±0.66^b	17.43±0.47^b
LA2683	上部Top	10.71±0.27^a*	17.22±0.44^a*	45.15±1.19^a**
	中部Middle	7.35±0.40^b*	13.44±0.58^b*	26.67±0.88^b**
	下部Bottom	5.67±0.43^c	10.92±0.50^b	24.57±0.61^b**

表选项

2.5.3 APX和GR活性

如表 9和表 10所示:在果实成熟过程中,2个材料上部、中部和下部3个部位的GR和APX活性呈逐渐下降的趋势。在绿熟期和红熟期相同部位(上部和中部)的耐裂果番茄APX活性均显著高于易裂果番茄。而在同一时期(转色期和红熟期)相同部位(上部和中部)的耐裂果番茄GR活性均显著高于易裂果番茄。同一时期不同部位相比,2个番茄材料总体上均为果实上部的GR和APX活性最高。在裂果发生最严重的红熟期,耐裂果番茄果实上部的APX和GR活性分别是易裂果番茄的1.39倍和1.28倍。

表 9 耐裂果与易裂果番茄果实成熟过程中不同部位的APX活性 Table 9 The activity of APX in different parts of cracking-resistant and susceptible tomato during fruit ripening

U·g^-1
材料Material	部位Part	绿熟期Mature green stage	转色期Turning stage	红熟期Red ripe stage
LA1698	上部Top	417.27±11.66^a	162.54±4.08^a	104.16±3.04^a
	中部Middle	221.76±8.05^b	114.87±12.54^b	70.11±3.03^b
	下部Bottom	181.44±10.45^c	75.18±8.92^c	46.20±5.85^c
LA2683	上部Top	257.67±21.01^a**	149.73±7.48^a	74.97±4.08^a**
	中部Middle	164.43±8.93^b**	103.32±7.25^b	57.59±3.03^b*
	下部Bottom	109.62±6.94^c*	72.45±4.82^c	43.05±2.31^c

表选项

表 10 耐裂果与易裂果番茄果实成熟过程中不同部位的GR活性 Table 10 The activity of GR in different parts of cracking-resistant and susceptible tomato during fruit ripening

U·g^-1
材料Material	部位Part	绿熟期Mature green stage	转色期Turning stage	红熟期Red ripe stage
LA1698	上部Top	21.63±0.92^a	28.77±1.77^a	19.95±0.26^a
	中部Middle	20.37±2.00^ab	22.26±0.42^b	15.33±0.55^b
	下部Bottom	15.75±0.96^b	16.70±0.62^c	15.12±0.13^b
LA2683	上部Top	20.58±1.74^a	21.42±0.92^a*	15.54±0.28^a**
	中部Middle	19.74±0.99^a	20.08±0.44^a*	13.74±0.25^b*
	下部Bottom	16.38±0.71^b	16.53±1.23^b	11.76±0.28^c**

表选项

2.6 耐裂果与易裂果番茄果实成熟过程中不同部位的AsA含量

如表 11所示:在果实成熟的过程中,2个材料上部、中部和下部3个部位的AsA含量呈先增加后下降的趋势。同一时期相同部位相比,易裂果番茄AsA含量明显低于耐裂果番茄。同一时期不同部位相比,2个番茄材料均为果实上部AsA含量最高。在转色期到红熟期这一裂果高发阶段中,易裂果番茄果实上部下降幅度达到28.57%,耐裂果番茄为24.07%,在红熟期耐裂果番茄果实上部AsA含量是易裂果番茄的1.29倍。

表 11 耐裂果与易裂果番茄果实成熟过程中不同部位的AsA含量 Table 11 The content of ascorbic acid in different parts of cracking-resistant and susceptible tomato during fruit ripening

mg·100 g^-1
材料Material	部位Part	绿熟期Mature green stage	转色期Turning stage	红熟期Red ripe stage
LA1698	上部Top	5.15±0.10^a	5.53±0.13^a	3.55±0.07^a
	中部Middle	4.32±0.15^b	5.04±0.08^b	3.26±0.08^b
	下部Bottom	3.28±0.15^c	4.22±0.17^c	2.32±0.08^c
LA2683	上部Top	4.63±0.11^a*	5.01±0.08^a*	2.94±0.10^a*
	中部Middle	3.57±0.15^b*	4.40±0.14^b*	2.63±0.04^b*
	下部Bottom	2.55±0.15^c*	3.19±0.17^c*	2.16±0.07^c*

表选项

2.7 耐裂果与易裂果番茄果实成熟过程中不同部位的可溶性蛋白含量

如表 12所示:在果实成熟的过程中,2个材料上部、中部和下部3个部位可溶性蛋白含量逐渐下降。同一时期(转色期和红熟期)相同部位相比,易裂果番茄可溶性蛋白含量明显高于耐裂果番茄。同一时期不同部位相比,2个供试番茄材料均为果实上部的可溶性蛋白含量最高。在果实红熟期,易裂果番茄果实上部的可溶性蛋白含量为64.46 mg·g^-1,而耐裂果番茄仅为37.15 mg·g^-1。

表 12 耐裂果与易裂果番茄果实成熟过程中不同部位的可溶性蛋白含量 Table 12 The content of soluble-protein in different parts of cracking-resistant and susceptible tomato during fruit ripening

mg·100 g^-1
材料Material	部位Part	绿熟期Mature green stage	转色期Turning stage	红熟期Red ripe stage
LA1698	上部Top	87.32±2.85^a	58.83±2.60^a	37.15±1.54^a
	中部Middle	66.45±4.08^b	49.56±2.62^b	33.53±0.91^b
	下部Bottom	64.91±1.15^b	45.63±1.34^b	29.59±0.68^c
LA2683	上部Top	103.02±3.88^a*	68.36±2.20^a*	64.46±0.92^a**
	中部Middle	68.94±2.69^b	63.16±2.46^b*	51.48±1.68^b**
	下部Bottom	67.01±2.80^b	59.02±2.06^b**	46.65±0.87^c**

表选项

3 结论与讨论

本研究发现,随着果实成熟,易裂果和耐裂果材料裂果率均逐渐增加,易裂果番茄LA2683在转色期和红熟期裂果率显著高于耐裂果番茄LA1698,且裂果最易从果实上部开始。同时,供试的番茄材料均为果实上部O₂^·-产生速率最快和H₂O₂含量最高,并且易裂果番茄果实高于耐裂果番茄。裂果最易从上部开始的原因可能是由于易裂果番茄果实上部受到活性氧的胁迫最高。LOX参与了植物组织膜脂过氧化作用,是细胞膜降解的主要机制^[22]。LOX活性与果实成熟衰老密切相关^[23]。本试验结果表明,2个番茄材料均为果实上部LOX活性最高,并且易裂果番茄高于耐裂果番茄。说明易裂果番茄果实上部膜脂过氧化程度高于耐裂果番茄,其细胞膜完整性受到破坏的程度较高。

鸭梨果实衰老时,膜脂过氧化产物MDA含量明显增多,质膜透性增大^[24]。本试验研究结果与之相一致,番茄果实上部MDA含量较高,且细胞质膜透性较大,易裂果番茄MDA含量和细胞质膜透性高于耐裂果番茄。说明果实上部衰老较快,且易裂果番茄果实衰老比耐裂果番茄更快。

本研究中,在裂果发生最严重的红熟期,同一部位相比,耐裂果番茄抗氧化酶(SOD、APX和GR)活性以及抗氧化物质AsA含量显著高于易裂果番茄。也许是由于抗氧化酶(SOD、APX和GR)清除O₂^·-和H₂O₂,延缓了由活性氧造成的果实衰老。丁勤等^[25]研究发现,油桃果实中SOD活性高的不易发生裂果,可以进一步说明SOD在预防裂果发生的过程中具有一定的作用。此外,AsA作为一种抗氧化剂,能清除H₂O₂,延缓组织衰老,减轻细胞膜损伤程度^[26]。虽然易裂果番茄在红熟期同一部位POD和CAT活性显著高于耐裂果番茄,但其清除H₂O₂的能力有限。另外,POD具有双重作用,既可作为活性氧清除酶类,同时也可与细胞壁不可逆结合,降低细胞壁的延展性^[14]。因此易裂果番茄上部POD与细胞壁结合降低其延展性可能也是裂果更易发生的原因之一。

植物体内的可溶性蛋白大多是参与各种代谢的酶类,其含量是植物体总代谢水平的一个重要指标^[27]。本试验中易裂果材料可溶性蛋白含量高于耐裂果材料,可能是由于易裂果番茄果实成熟后期(转色期和红熟期)促进细胞老化和细胞壁降解酶的大量合成引起的。

在易裂果的壶瓶枣果实研究中发现,其果实开裂主要发生在半红期。原因在于此时果皮细胞发生凋亡甚至死亡,引起细胞质膜相对透性增大,细胞活性降低,若此时水分大量进入果肉中,易导致果肉细胞膨胀,活力低的细胞难抵挡这种膨胀,易发生裂果^[16]。本试验发现易裂果番茄果实上部细胞衰老程度较高,同时裂果也易从衰老程度最高的果实上部开始发生,进一步证实了细胞活性与裂果相关。

综上所述,易裂果番茄上部活性氧代谢失调,膜质过氧化程度高,果实的衰老加速,可能是导致果实上部开始发生裂果的原因之一。但是由于影响裂果的因素很多,如果实软化过程中细胞壁物质的降解,导致果实水势变化的糖类物质代谢等,究竟哪种因素是导致果实开裂的主要因素,有待进一步进行深入的研究。

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