1、NO 對采后果實(shí)冷害的影響作者：張貝貝單位：山東農(nóng)業(yè)大學(xué)化學(xué)院材料化學(xué) 2 班摘要：對于冷敏型果蔬來說，在不適宜的低溫下會出現(xiàn)冷害癥狀，使其抗病性和 耐貯性下降，造成品質(zhì)劣變或嚴(yán)重腐爛，從而影響果蔬的食用與商品價值。因此 對它的儲存和保鮮的研究成了一大熱點(diǎn)問題。有研究表明 內(nèi)源 NO 可通過抑制 乙烯的生物合成和調(diào)控環(huán)化核苷酸在植物組織中的水平來延緩植物組織的成熟 和衰老，延長果蔬貯藏貨架期；NO還可誘導(dǎo)采后果蔬產(chǎn)生抗病防衛(wèi)反應(yīng)，提高 果蔬的抗病脅迫能力。本文在闡述采后果蔬冷害的基本特征及其生理生化特性變 化的同時，綜述冷害的發(fā)生機(jī)理及控制技術(shù)的研究進(jìn)展，并提出NO對采后果蔬 冷害的進(jìn)一步研究

2、和需要解決的問題。關(guān)鍵詞：NO;果實(shí)；冷害；機(jī)理；控制1. 引言 低溫冷藏是采后果蔬保鮮最有效的方法之一。適宜的低溫可以顯著延緩果蔬組織 衰老，抑制微生物生長，延長貯藏期。一般而言，在適合果蔬貯藏的安全溫度范 圍內(nèi)，貯藏溫度越低，貯藏時間也越長。但是，對產(chǎn)于熱帶和亞熱帶以及某些溫 帶的低溫敏感型果蔬而言，當(dāng)它們處于1012 C以下的非凍害溫度下，會發(fā)生 冷害現(xiàn)象。它會造成果實(shí)細(xì)胞結(jié)構(gòu)受損，使果實(shí)本身的抗病能力削弱，果實(shí)抗病 性和耐藏性下降，造成品質(zhì)劣變或嚴(yán)重腐爛，從而影響果蔬的食用和商品價值。 自 1996 年， Leshem 等1首次報道 NO 可在植物體內(nèi)合成，到目前為止，人們已 經(jīng)發(fā)現(xiàn)它

3、對植物的呼吸作用2、光形態(tài)建成、種子萌發(fā)3、根和葉片的生長發(fā)育 4-6、氣孔運(yùn)動7、各種脅迫及抗病防御反應(yīng)8-9、細(xì)胞凋亡10 -1 1的生理過程都有 影響。研究發(fā)現(xiàn)：NO可通過抑制內(nèi)源乙烯的合成或降低組織對乙烯的敏感度從 而延緩組織的成熟衰老；抑制果實(shí)水分的散失、延緩果實(shí)硬度及 VC 的下降、可 溶性固形物的增加a,且內(nèi)源NO在未成熟果實(shí)中的含量高于成熟果實(shí)，隨著果 實(shí)的成熟，內(nèi)源 NO 含量逐漸降低而乙烯含量逐漸升高，而用外源 NO 處理鱷梨、 香蕉、櫻桃、番茄、獼猴桃、柿和甜橙后，未成熟果實(shí)產(chǎn)生的內(nèi)源N O量均顯 著高于成熟果實(shí)，還可使草莓貯藏期延長 50%1 3 。近年來控制果蔬采后成

4、熟與 保鮮和腐爛等問題越來越受到關(guān)注， 有關(guān)外源 NO 調(diào)控果蔬成熟、 抗病和保鮮 的研究報道越來越多，已成為采后生物學(xué)領(lǐng)域的研究熱點(diǎn)之一，并取得了令人鼓 舞的進(jìn)展。本文概述了 NO 在果蔬采后延緩衰老、誘導(dǎo)抗病性等方面作用，初步 探討了 NO 處理對采后果實(shí)冷害的的影響及其作用機(jī)制，為進(jìn)一步開發(fā) NO 在果 實(shí)保鮮上的大規(guī)模商業(yè)應(yīng)用提供理論依據(jù)。1.NO 對果蔬成熟衰老的影響2.1 NO 可延緩果蔬成熟衰老NO可調(diào)控植物的成熟和衰老。目前，已有較多的證據(jù)表明，NO和它的衍 生物（NO）通過延緩組織衰老進(jìn)程、抑制乙烯合成來提高果蔬貯藏過程中抵御2逆境的能力，延長貨架期，并改善果蔬采后貯藏的品質(zhì)

5、。20 p L/L的NO處理 可顯著抑制中國冬棗 PPO 和 PAL 的活性、維持低的花青素和高的酚含量、 延 緩可溶性固形物（TSS）含量的增加和維生素C含量的降低，延緩其衰老15；與 對照比較， 500 p L/L 的 NO 處理可延長萵苣切片貨架期 70，而 500mg/L 的 DETA/NO 處理可 100延長萵苣切片貨架期16； Singh 等17發(fā)現(xiàn)， 10 p L/L 的 NO處理可延緩日本李果實(shí)遲熟34 do 一直以來，認(rèn)為NO在空氣中的半衰期極 短，并迅速轉(zhuǎn)化為NO,因此，多數(shù)在無氧或低氧條件下對其作用機(jī)理進(jìn)行研究，2這增加了 NO的應(yīng)用推廣難度。W訂ls等18發(fā)現(xiàn)DETA/

6、NO、檸檬酸和小麥淀粉以 1 ： 10 ： 20的比例混合可在干燥環(huán)境中穩(wěn)定放置6個月，并與NO氣體直接作 用有同樣貨架期，這進(jìn)一步促進(jìn)了 NO 的商業(yè)應(yīng)用。有研究表明19,20, NO可通過影響CAT. SOD和APX的活性調(diào)節(jié)內(nèi)源HO和O 的2 2 2 含量。本試驗(yàn)結(jié)果顯示，NO處理可以通過提高SOD、CAT、POD和APX等保護(hù)酶 的活性，降低HO、O 等活性氧的積累。同時，NO處理還可以提高果實(shí)組織中2 2 2GSH和ASA的含量，從而減緩活性氧自由基累積引的MDA的大量產(chǎn)生以及膜透性 的升高。結(jié)合NO處理對貯藏中呼吸速率和烯釋放量的影響,可以認(rèn)為，在采后初 期果實(shí)內(nèi)積累的活性氧水平較

7、低，隨著果實(shí)的衰老，乙烯大量產(chǎn)生和呼吸速率升 高，產(chǎn)生大量活性氧,活性氧的產(chǎn)生反過來促進(jìn)乙烯合成21。NO可以通過調(diào)控ACC 合成酶的活性調(diào)節(jié)生長素及ACC氧化酶的輔助因子（抗壞血酸和Fe2+）而抑制乙 烯的合成22,從而間接調(diào)控組織中活性氧的含量，抑制果實(shí)的衰老。由于NO獨(dú)特 的化學(xué)性質(zhì),它可與HO、O 反應(yīng)，也能作用于多種含離子的蛋白，因而可調(diào)節(jié) 2 2 2SOD、CAT、APX等酶的活性陰24;此外，它還可以誘導(dǎo)交替氧化酶基因（AOX ）的表 達(dá),抑制活性氧的產(chǎn)生滋。因此，NO能直接清除H O、O ,阻斷包括脂質(zhì)過氧化2 2 2在內(nèi)的 ROS 參與的傷害反應(yīng);也可能作為信號分子誘導(dǎo)抗氧化

8、酶基因的表達(dá),提 高組織的抗氧化能力26;同時，NO可作用于鳥苷酸環(huán)化酶（cGC）及其相關(guān)信號途 徑,調(diào)控基因表達(dá),響應(yīng)組織衰老脅迫27,間接地提高組織的抗氧化能力,抑制活 性氧的累積，防止膜脂過氧化，從而保護(hù)細(xì)胞器和原生質(zhì)體的完整性及區(qū)隔化，延 緩果實(shí)的衰老；NO也可能通過調(diào)控果實(shí)中乙烯的生物合成及果實(shí)對其的敏感度 而延緩果實(shí)的衰老。2.2 NO 延緩果蔬成熟衰老的機(jī)理及影響NO 對生物體的作用具有雙重性。一方面，低濃度的 NO 能迅速清除超氧陰 離子和脂質(zhì)自由基，阻斷包括脂質(zhì)過氧化在內(nèi)的活性氧參與的各種傷害效應(yīng)，而 且能誘導(dǎo)抗氧化酶基因的表達(dá)，從而對機(jī)體具有保護(hù)作用；另一方面，高濃度的 N

9、O 與超氧陰離子相互作用生成大量的過氧亞硝酸陰離子，后者質(zhì)子化再形成具 有強(qiáng)氧化性的過氧亞硝酸，從而破壞了生物大分子的結(jié)構(gòu)和功能，最終對細(xì)胞造 成毒害。在植物中，NO通過直接或間接兩種方式對植物的抗病反應(yīng)起作用，一方面NO 主要通過阻止病原體從接種部位的傳播來參與介導(dǎo)植物的過敏性抗病反應(yīng)（HR），植物細(xì)胞對病原體侵入的反應(yīng)之一是產(chǎn)生大量的ROS，也稱氧爆，伴隨 氧爆的發(fā)生NO也迅速產(chǎn)生，NO可直接殺滅病菌28。一些研究表明NO在植物 體內(nèi)的殺菌作用可能是通過與O-.反應(yīng)形成ONOO-進(jìn)行的，但這種作用還有待證2實(shí)。另一方面，NO也可以間接作用的方式誘導(dǎo)植物的HR,這種作用主要也是以 信號轉(zhuǎn)導(dǎo)的

10、方式來誘導(dǎo)抗病基因的表達(dá)。在煙草上的試驗(yàn)證實(shí)了 NO 作為信號分 子和 ROS 協(xié)同作用激活植物防衛(wèi)基因的表達(dá)和過敏性反應(yīng)，病毒感染煙草植株 可誘導(dǎo)NO的增加。同時cGMP升高，利用外源NO供體（SNP）處理煙草植株 也可觀察到同樣結(jié)果29。 NO 不僅同 ROS 有協(xié)同作用，而且還能通過依賴于水楊 酸信號途徑激活或增強(qiáng)植物防衛(wèi)反應(yīng)。NO也能激活如苯丙氨酸解氨酶（PAL）基 因， PAL 是 phenylprpanoid 合成途徑中的第一個酶，它參與許多低分子量抗菌 物質(zhì)如植保素的合成，從而提高植物抗病力。生物協(xié)迫及干旱、鹽脅迫、極端溫度、機(jī)械損傷、臭氧和紫外輻射等各種非 生物脅迫都能對植物造

11、成傷害，這些傷害作用在細(xì)胞水平上就表現(xiàn)為生物膜的脂 質(zhì)過氧化，最終引起細(xì)胞死亡。 NO 可保護(hù)逆境條件下植物細(xì)胞免受氧化脅迫傷 害。用 NO 共體 SNP 處理小麥葉片對氧化損傷有明顯緩解作用。不同濃度 NO 均 能使干旱脅迫下小麥葉片的相對含水量先降后升，而MDA含量先升后降，02釋 放速率下降，S0D活性升高，POD活性降低并提高脯氨酸含量a】。N0還可在影 響植物線粒體過氧化氫酶、抗壞血酸過氧化物酶和細(xì)胞色素 c 氧化酶等含血紅 素鐵的酶活性的同時也增強(qiáng)抗氰呼吸，避免因線粒體電子傳遞鏈?zhǔn)茏瓒鴮?dǎo)致的 ROS 積累，提高植物對逆境的適應(yīng)能力31?？傊?， NO 通過對過氧化物淬滅和誘 導(dǎo)植物抗

12、氧化酶系統(tǒng)的活性來減輕細(xì)胞的脂質(zhì)過氧化，增強(qiáng)植物對逆境脅迫的適 應(yīng)能力，而且這種作用存在存在劑量效應(yīng)和部位差異。有人發(fā)現(xiàn)在環(huán)境和病原菌的脅迫條件下， NO 和 NOS 可能作為對乙烯有抑制 作用的脅迫對抗因子，從而對脅迫發(fā)生響應(yīng)32-33。 Leshem 等34利用 NO 的新型 獨(dú)特探針DAF-2DA(4，5-diaminoreceindiacetate)研究園藝植物組織中N0在 成熟和衰老過程中的變化，以及在脅迫條件下 NO 與乙烯的關(guān)系。實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)果實(shí) 可以產(chǎn)生N0，且未成熟果實(shí)中的N0含量比成熟果實(shí)中N0的含量高，如鱷梨 和香蕉，未成熟組織中 NO 的含量分別約是成熟組織中的 10 倍和

13、 4 倍，且隨 著果實(shí)的成熟和衰老其內(nèi)源 NO 的水平逐漸降低 ，乙烯的水平逐漸升高35。同 樣，花卉也可以釋放N0，三友花新鮮時期N0的釋放量約是調(diào)萎時期釋放量的 2.5 倍。由此可推斷， NO 可能通過抑制內(nèi)源乙烯的合成或降低組織對乙烯的敏 感度從而延緩組織的成熟衰老。對苜蓿幼芽進(jìn)行37C熱處理，發(fā)現(xiàn)隨著熱處理 時間的延長，苜蓿芽中的乙烯含量逐漸下降，而 NO 的含量逐漸升高。在處理 2h 后，芽中的乙烯含量幾乎降至原來的 1/3，而 NO 的含量卻升高為原來的 2 倍， 很明顯，植物體通過提高內(nèi)源 NO 的含量，降低乙烯的含量對熱脅迫產(chǎn)生反應(yīng)。 因此，在植物組織中 NO 和乙烯存在比例關(guān)

14、系，在植物的成熟和衰老過程中， NO 可能是作為一個脅迫的對抗因子來發(fā)揮其生理作用36。Leshem】37在對幾種柑橘的試驗(yàn)中發(fā)現(xiàn)，有色品種果皮中的N0含量大約是白 色品種的4倍。同時在對甜橙和軟毛獼猴桃果皮中 NO 和葉綠素之間關(guān)系的實(shí)驗(yàn) 中發(fā)現(xiàn)，光輻射可以提高這兩種果實(shí)果皮中的 NO 的含量，而對于綠色的未成熟 的果實(shí)，光輻射的作用大于對成熟果實(shí)的作用。因此，對于綠色果皮的果蔬等產(chǎn) 品來說，內(nèi)源 NO 的釋放位點(diǎn)可能與葉綠素有關(guān)。綜上結(jié)果表明， NO 延長果蔬貨架壽命的作用對不同果實(shí)存在著一定的劑量 效應(yīng)。 乙烯也可能是作為一種調(diào)節(jié)物質(zhì)調(diào)控組織中 NO 的水平，在果實(shí)生長及 成熟衰老的調(diào)節(jié)

15、中，內(nèi)源 NO 與乙烯比值的大小似乎比 NO 或乙烯的單獨(dú)作用更 重要?？梢?NO 可通過調(diào)控乙烯的生物合成，調(diào)節(jié)植物內(nèi)源環(huán)化核苷酸的水平， 兩種途徑參與植物組織的成熟和衰老調(diào)控，還可能存在其他的調(diào)控路徑，如 NO 不與乙烯受體結(jié)合，而通過自己的信號傳遞途徑而誘導(dǎo)新的蛋白產(chǎn)生，抑制乙烯 受體的轉(zhuǎn)錄，從而影響乙烯信號的傳遞，這還有待證明。此外，有關(guān) NO 在乙烯 的啟動及合成中的作用機(jī)理還有待進(jìn)一步的研究證明。3. 展望及問題目前，雖然在植物學(xué)領(lǐng)域中有關(guān) NO 的研究進(jìn)展令人振奮，但與動物體中 NO 功能的研究相比還有很大的差距。近年來，NO在果蔬中的研究越來越多，通過 本文的闡述對 NO 延緩

16、果蔬產(chǎn)品成熟衰老和抗病的作用機(jī)理有了進(jìn)一步的了解， 為探索 NO 在果蔬采后貯藏保鮮的廣泛應(yīng)用提供理論依據(jù)。對于冷敏型果蔬而言，在不適宜的低溫下會出現(xiàn)冷害癥狀。遭受冷害的果蔬， 其抗病性和耐貯性均下降，造成品質(zhì)劣變或嚴(yán)重腐爛，從而影響果蔬的食用和商 品價值。盡管目前人們對果蔬在低溫貯藏中冷害的產(chǎn)生及調(diào)控機(jī)制有了較深刻的 認(rèn)識，但是仍有以下幾個方面需要進(jìn)一步地研究：果蔬是如何感知外界低溫逆 境信號，并進(jìn)行信號傳遞，從而作出響應(yīng)的；果蔬處于低溫逆境時，可以通過 冷馴化激發(fā)膜蛋白的活性而獲得抗冷性，那么膜蛋白與冷害機(jī)理有何關(guān)系；如 何運(yùn)用新的科學(xué)技術(shù)(如分子生物學(xué)和生物工程等)來研究影響冷害的因素，

17、培 育出具有抗冷性的新品種；全面深入地研究果蔬冷害機(jī)理，并在此基礎(chǔ)上尋求 更有效的延緩或防止果蔬冷害的新技術(shù)。參考文獻(xiàn):LESHEM Y Y, HARAMATY E. The chatacterization and contrasting effects of the nitric oxide free radical in vegetative stress and senescence of Pisum sativum Linn foliageJ. Plant Physiol, 2009, 148(3/4): 258-263.MILLAR A H, DAY D A. Nitric oxi

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