乙烯受體LeETR-3缺失對鮮切番茄貯藏品質的影響

王　倩，高麗樸，鄭淑芳，史君彥，王　清

（北京市農林科學院蔬菜研究中心，北京100097）

乙烯受體LeETR-3缺失對鮮切番茄貯藏品質的影響

王倩，高麗樸，鄭淑芳，史君彥，王清*

（北京市農林科學院蔬菜研究中心，北京100097）

果蔬鮮切后會產生傷乙烯，加快果蔬的后熟和衰老。本文以野生型（Wide-type，Wt型）和乙烯受體LeETR-3缺失型（Never-ripe，Nr突變型）兩個品種綠熟期番茄為實驗材料，鮮切處理后于4℃貯藏，并在貯藏期間測定了番茄生理品質指標。結果表明：與Wt型番茄相比，Nr突變型番茄果皮亮度變暗和顏色轉紅發生推遲，呼吸強度明顯降低，失重損失減小，硬度下降延緩，可溶性固形物、可溶性糖、可滴定酸和VC含量下降緩慢，表明在貯藏期間Nr突變型番茄貯藏品質能夠較好的得到保持。

乙烯受體，鮮切番茄，機械傷害，貯藏品質，生理

隨著生活節奏的加快和人們對生活質量關注度的日益提高，鮮切果蔬（Fresh-cut fruits and vegetables）成為我國近幾年興起的一種新型果蔬加工產品［1］。因其具有品質新鮮、營養衛生且食用方便等特點日益受到消費者青睞，且鮮切產業發展迅速。然而，切割機械傷會導致乙烯釋放量增加，即傷乙烯的生成，例如，切割誘導獼猴桃［2-4］、番茄［5］和南瓜［6］等果蔬產生大量的乙烯。鮮切番茄在西式快餐、自助餐食品產業中深受歡迎，番茄屬于典型的呼吸躍變型果實，切割傷害誘發傷乙烯生成，呼吸速率迅速升高，風味喪失等生理異常和品質劣變［7-8］。

其中，傷乙烯在應答機械性傷害中發生著信號傳遞，導致乙烯生理效應，致使組織自身代謝速率加快，呼吸作用加強，從而加劇消耗大量的物質和能量，導致組織的解體與衰老，失去新鮮產品特征和營養價值［9］。傷害誘導的傷乙烯是影響大多數鮮切果蔬品質和縮短貨架期的重要生理因素，制約了鮮切果蔬的流通和市場拓展。

目前有研究從基因水平抑制乙烯受體來控制乙烯作用的方法［10］，關于乙烯信號轉導在番茄中研究比較深入，已經從乙烯受體中分離出LeETR1、LeETR2、LeETR3、LeETR4、LeETR5這5個基因，其中與果實成熟和抗病性有密切關系的LeETR3（NR，Never ripe）基因研究比較熱門［11］。有文獻報道使用乙烯作用抑制劑1-甲基環丙烯（1-MCP）處理鮮切果實，1-MCP與受體的結合會破壞乙烯信號轉導，乙烯生理效應的發揮受到抑制［12-13］，較好地保持了鮮切果蔬的生理品質。因此，以阻礙乙烯受體與乙烯結合為出發點，本研究將野生型（Wide-type，Wt型）和乙烯受體LeETR-3缺失型（Never-ripe，Nr突變型）番茄為研究對象，通過在切割機械傷害脅迫下，觀察鮮切番茄果實貯藏期間品質的變化，從生理生化水平闡明乙烯受體LeETR-3的缺失對鮮切番茄果實響應機械性損傷的影響，為認識乙烯在鮮切果蔬應答機械性損傷防御反應中的作用提供理論依據。

1　材料與方法

1.1材料與儀器

實驗所用Wt型番茄（Solanum lycopersicum cv Ailsa Craig）、Nr突變型番茄種子獲贈于中國科學院植物研究所，種植于北京市農林科學院蔬菜所溫室，挑選無病蟲害、無機械傷和大小一致的綠熟期番茄；蒽酮、硫酸、草酸、2，6-二氯酚靛酚鈉鹽、正己烷、乙醇、丙酮均為國產分析純；抗壞血酸（VC） 分析純，美國sigma公司。

低溫高速離心機德國Thermo；UV-1800分光光度計日本島津公司；CR-400色彩色差計、手持數字折射儀日本；GXH-3051紅外線分析儀北京均方理化科技研究所；PE360電子天平瑞士；質構儀TA-XT plus 12133型英國。

1.2實驗方法

用2%的次氯酸鈉溶液浸洗采摘后的果實，并用流水洗凈晾干后，用鋒利的不銹鋼刀切成7mm薄片后隨機放置于白色保鮮盒中，再用保鮮膜封好后于4℃條件下貯藏。每組100g，每天進行取樣測定，其中0d條件下的測定值為切后1h測得。

1.2.1色澤的測定兩個品種鮮切番茄從貯藏環境中取出后在室溫下（20℃）平衡1h，參照Holcroft等的方法［14］，采用校正過的色彩色差計進行顏色的測定。其中，L*為亮度值，a*正值表示紅色程度、負值表示綠色程度，對兩個品種鮮切番茄果皮的亮度、顏色進行測定。

1.2.2呼吸強度的測定將100g樣品放入已知體積的玻璃密封容器中，在其貯藏溫度下放置2h，使用CO2紅外線分析儀進行測定，根據以下公式進行呼吸強度的計算：

式中：Q—呼吸強度，mgCO2·kg-1·h-1；F—氣體流速，mL·min-1；C—CO2濃度，μL·L-1；W—試樣質量，kg；T—測定溫度，℃。

1.2.3失重率的測定采用稱質量法，失重率（%）=（貯前重量—貯后重量）/貯前重量×100，重復三次［15］。

1.2.4硬度的測定用P/5圓柱形探頭刺入鮮切番茄橫切面，應變達到10%時所需的最大壓力代表硬度。

1.2.5可溶性固形物的測定取適量果肉研磨成勻漿，用手持數字折射儀測定其含量，結果用%表示。

1.2.6可溶性糖含量的測定采用蒽酮硫酸法［16］。

1.2.7可滴定酸的測定采用酸堿滴定法測定。

1.2.8維生素C的測定采用2，6-二氯酚靛酚鈉滴定法［17］

1.3數據處理

使用Excel對數據進行統計分析，經SPSS軟件進行差異顯著性分析，Ducan法（新復極差法）檢驗差異顯著性。

2　結果與分析

2.1果皮色澤的變化

L*、a*值能較好地反映果蔬的褐變情況。L*值代表鮮切番茄亮度，是貯藏過程中由于酶促褐變或色素聚集引起表層變暗的一個指標性參數，L*值越小，表示顏色的亮度越低，褐變越嚴重。由圖1（a）可見，在貯藏期間，鮮切番茄的亮度值均發生下降，顯示顏色逐漸變深，失去光澤。在貯藏期間Wt型番茄L*值呈現持續下降的趨勢，Nr突變型在0～1d迅速下降，但后期亮度降低緩慢，貯藏期間L*值均高于Wt型番茄的L*值。a*值是色品指數，負值代表顏色為綠色。從圖1（b）中可以看出，a*值為負值并呈現上升趨勢，表明番茄表面趨于向紅色轉變，從整體來看，Wt型較Nr型轉紅明顯。從L*、a*值變化可以看出，與Wt型番茄相比，Nr突變型番茄果皮褐變情況較輕，果皮轉紅發生推遲。

圖1　Wt型和Nr突變型鮮切番茄果皮L*值（a）和a*值（b）的變化Fig.1　The change of peel brightness（a）and chromaticity（b）of fresh-cut tomato from Wt type and Nr mutant

2.2呼吸強度的變化

呼吸作用是造成果實品質下降的重要原因之一。圖2顯示，Nr突變型番茄鮮切后，1d內發生迅速下降后緩慢上升，在貯藏后期呼吸升高不明顯，呼吸強度受到抑制，變化幅度比較平穩。而Wt型番茄切割后，第1d大幅度下降后又急劇上升，而后2～4d內又發生下降，貯藏后期，呼吸速率升高，呼吸速率波動幅度很大。在第2d和第5d出現兩次峰值，Wt型番茄呼吸強度達到153、173mgCO2·kg-1·h-1，顯著高于Nr突變型的33、54mgCO2·kg-1·h-1。

在相同條件下，呼吸強度的增幅越大，表示傷呼吸代謝活動越強，果實中糖、酸作為呼吸底物就越會被快速消耗，品質下降地越快。受傷組織的呼吸強度上升也被認為是乙烯增加的結果［18］，Nr突變型番茄呼吸速率增幅緩慢，可能是由于乙烯無法與缺失的受體結合，因而阻斷了乙烯誘導的生理代謝反應，包括呼吸所必需酶的激活。此外，營養物質消耗較少，衰老進程減弱，能夠更好地保持鮮切番茄的品質。

圖2　Wt型和Nr突變型鮮切番茄呼吸速率的變化Fig.2　The change of respiration intensity of fresh-cut tomato from Wt type and Nr mutant

2.3失重率的變化

果實采摘后，仍是活的有機體，但失去營養和水分的供給，番茄果實切割后細胞組織暴露于空氣中，容易發生蒸騰失水加快和干物質大量損耗而造成其重量減少，且損失的程度會隨著貯藏期的延長而增加［19］。從圖3可以看出，番茄鮮切后，出現失重現象，且隨著貯藏期間延長，兩個品種的鮮切番茄失重率均呈持續上升趨勢，失重率逐漸增加。在貯藏第2d，Wt型番茄的失重率為0.40%，明顯高于Nr突變型番茄0.18%的失重率。貯藏末期的第7d，Wt型番茄失重率達到1.26%，明顯高于Nr突變型番茄一組。結果表明，Nr突變型番茄能更好地保持其鮮切后的新鮮度，從而維持較高的貯藏品質。

圖3　Wt型和Nr突變型鮮切番茄失重率的變化Fig.3　The change of weight loss ratio of fresh-cut tomato from Wt type and Nr mutant

2.4硬度的變化

硬度是果蔬貯藏重要的品質指標，綠熟期番茄組織中，存在的果膠物質使其表現較硬的狀態，番茄鮮切后，細胞結構的完整性發生破壞，影響組織的硬度。且隨著貯藏時間的延長，果實變軟，硬度下降。如圖4所示，在貯藏7d過程中，兩品種番茄硬度整體均發生下降，但Nr突變型番茄比Wt型番茄下降速率低。在貯藏初期，兩品種硬度分別為10.6和10.9N，差異不明顯。但在貯藏后第7d，Nr突變型番茄硬度比Wt型番茄高10.6%。表明Nr突變型番茄能更好的保持果實硬度，延緩了番茄整個貯藏期間果實硬度的下降。

圖4　Wt型和Nr突變型鮮切番茄硬度的變化Fig.4　The change of firmness of fresh-cut tomato from Wt type and Nr mutant

2.5可溶性固形物含量的變化

綠熟番茄隨著果實的進一步成熟，果實中的可溶性固形物含量會有所增加。番茄鮮切后傷呼吸代謝活性增強，呼吸基質快速消耗，可溶性固形物含量也會發生變化，可溶性固形物可以反映果蔬的品質和后熟情況［20］。Wt型番茄呼吸強度明顯高于Nr突變體番茄，消耗的可溶性固形物相對會多。如圖5所示，兩個品種番茄鮮切后在貯藏期間內，可溶性固形物含量變化均呈上升趨勢，但在貯藏的第2d和第7d，Nr突變體番茄較Wt型番茄可溶性固形物含量差異不大，表明相比于Nr突變體番茄，Wt型番茄在貯藏期間由于后熟而導致的可溶性固形物含量增加量高，Nr突變體番茄能更好的保持品質，延緩果實的成熟。

圖5　Wt型和Nr突變型鮮切番茄可溶性固形物含量的變化Fig.5　The change of soluble solids content of fresh-cut tomato from Wt type and Nr mutant

2.6可溶性糖含量的變化

果蔬鮮切后所有代謝生命活動所需的能量和物質主要來源于果蔬組織中糖的氧化分解。果蔬中可溶性糖含量的高低與其品質、成熟度和貯藏性密切相關，是果蔬組織中重要的能量貯藏物質，也是果蔬呼吸作用的主要底物［21］。如圖6所示，Nr突變體番茄和Wt型番茄鮮切后在貯藏期間內，可溶性糖含量變化均發生下降，而Nr突變體品種番茄降低速度相對緩慢。貯藏第0d，Wt突變體番茄和Nr型番茄可溶性糖含量為0.747和0.740mg·g-1，相差不大。但到貯藏的第7d，兩個品種的可溶性糖含量分別下降至0.622和0.684mg·g-1。整個貯藏期間，Nr型番茄可溶性糖含量下降速率比Wt突變體番茄要緩慢，能更好地維持番茄的可溶性糖含量。

圖6　Wt型和Nr突變型鮮切番茄可溶性糖含量的變化Fig.6　The change of soluble sugar content of fresh-cut tomato from Wt type and Nr mutant

2.7可滴定酸含量的變化

果蔬鮮切后仍具有代謝活性，在貯藏期間內仍進行著新陳代謝活動，有機酸作為呼吸作用底物被不斷分解消耗，另外還有部分有機酸被轉化為糖類等其他物質。因此，隨著果實的成熟，可滴定酸含量逐漸減少。圖7顯示鮮切番茄在貯藏期內，可滴定酸含量呈現減小的趨勢，并且從鮮切番茄貯藏期內呼吸速率的變化情況可以看出，第1～2d和第4～5d呼吸速率迅速增強，在此相同過程中，可滴定酸含量同時發生明顯下降，可能是與鮮切后番茄呼吸強度相關，并且是呈正相關性。從圖7可以看出，Nr突變體番茄和Wt型番茄兩個品種在整個貯藏過程中，Nr突變型番茄可滴定酸含量比Wt型番茄高，在貯藏末期，Nr突變型番茄可滴定酸含量為0.45%，高于Wt型番茄0.38%的可滴定酸含量，減少酸含量的消耗和轉化，保持番茄較高的酸含量。

圖7　Wt型和Nr突變型鮮切番茄可滴定酸含量的變化Fig.7　The change of titratable acid content of fresh-cut tomato from Wt type and Nr mutant

2.8VC含量的變化

VC是新鮮果蔬中最重要的維生素源，其含量是反映鮮切番茄品質的重要指標，果實在發育早期就含一定的VC，在脫離母體后的綠熟期，VC的合成仍會少量的進行。但從圖8可以看出，在貯藏過程中VC含量均發生減少，可能是由于番茄鮮切后，呼吸作用加強，消耗使得有機物逐漸減少，合成VC的底物不足，且VC不穩定，容易被接觸的空氣氧化還原，使得果蔬在遭受機械傷害后會使得VC含量發生迅速的下降［22］。圖8中，兩個品種番茄在整個貯藏期間，VC含量發生減少，但Nr突變型番茄較Wt型番茄下降趨勢較緩。且Wt型番茄VC含量下降42%，而Nr突變型番茄中VC含量只下降25%，VC的流失得到延緩，能更好地保持番茄的貯藏品質。

圖8　Wt型和Nr突變型鮮切番茄Vc含量的變化Fig.8　The change of vitamin C content of fresh-cut tomato from Wt type and Nr mutant

3　結論

番茄鮮切后仍然是具有生命代謝的有機體，切割產生的傷乙烯誘導一系列與果實后熟相關的生理反應，造成傷呼吸急劇升高，呼吸作用的底物消耗加快，發生褐變等品質劣化，貯藏期縮短，降低商品價值，已經成為果實加工貯藏保鮮的主要障礙之一［23-24］。盡管目前對果實中乙烯信號轉導的途徑已經研究的比較深入，但對于鮮切果蔬響應機械傷害的機制特別是傷乙烯的應答機制，仍缺乏深層次系統的研究。

通過對Wt型番茄和Nr突變型番茄兩個品種番茄鮮切后貯藏期間品質的分析研究，結果表明，乙烯受體LeETR-3缺失型番茄能夠較好地提高貯藏品質。其機理可能是由于乙烯感知受體的缺失，切割誘發的傷乙烯無法與其正常結合，從而能夠抑制乙烯所誘導的與果實后熟相關的一系列生理生化反應。從生理生化角度證實乙烯受體LeETR-3的缺失對應答機械性損傷的影響，進一步提供乙烯參與損傷防御反應的理論依據。此外，探索果實應答鮮切機械傷害的機理對番茄鮮切品種的選育也有著重要的理論指導意義。但仍需要進一步從分子、蛋白水平更深層次的系統研究乙烯應答鮮切機械性損傷的防御反應。

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Effect of ethylene receptor LeETR-3-deficient on storage quality of fresh-cut tomato

WANG Qian，GAO Li-pu，ZHENG Shu-fang，SHI Jun-yan，WANG Qing*
（Vegetable Research Center，Beijing Academy of Agriculture and Forestry Sciences，Beijing 100097，China）

The wound ethylene was produced by fresh-cut，which accelerates the ripening and senescence of fruits and vegetables.The quality change of green-ripe tomato from two different cultivars，wild-type and ethylene receptor LeETR-3-deficient（Never-ripe，Nr）mutant was investigated during storage at 4℃ after fresh-cut processing.Results showed that Nr mutant fruit skin changing to red was retarded，weight loss and the respiration intensity was inhibited，fruit firmness was well maintained，also the decrease of soluble solids，soluble sugar，titratable acid，vitamin C and the chlorophyll’s-degrading of fresh-cut tomato was mitigated compared with the Wt-type，revealing an excellent fresh-keeping effect of Nr mutant tomato during storage.

ethylene receptor；fresh-cut tomato；mechanical damage；storage quality；physiological

TS255.3

A

1002-0306（2015）10-0330-05

10.13386/j.issn1002-0306.2015.10.061

2014－06－23

王倩（1988-），女，碩士研究生，研究員助理，研究方向：農產品貯藏與加工。

王清（1979-），女，博士，副研究員，研究方向：農產品貯藏與加工。

國家自然科學基金（31101364）；蔬菜加工流通品質控制關鍵技術研究（D131100000913002）；北京市果類蔬菜創新團隊建設（GCTDZJ2014033017）。