不同成熟期芒果品種抗氧化酶指標的相關·通徑及隸屬函數分析

羅世杏 唐玉娟 黃國弟

摘要 [目的]研究12個芒果品種的4個抗氧化酶活性，分析其相關性并做出綜合評價。[方法]測定12個不同成熟期芒果品種的抗氧化酶活性，采用相關、通徑及隸屬函數分析方法，研究不同成熟期芒果品種抗氧化酶活性差異。[結果]超氧化物歧化酶（SOD）、過氧化物酶（POD）和過氧化氫酶（CAT）與果實成熟天數間存在極顯著差異，CAT對果實成熟期起到直接作用，直接通徑系數為0.619，而SOD、POD可能通過CAT對果實成熟期起到間接作用，間接通徑系數分別為-0.599 8、-0.588 7。12個芒果品種的隸屬函數評價結果為桂熱芒780-17、印度芒901號、桂熱芒10號、桂熱芒282號、桂熱芒78-1號、桂熱芒264號、斯里蘭卡芒811號、桂熱芒30號、桂熱芒10-2號、泰國芒14號、桂熱芒23號、紅花本地芒。[結論]該研究可為探討酶活與果實發育的相關性奠定基礎。

關鍵詞 芒果；成熟期；抗氧化酶

中圖分類號 S667.7 文獻標識碼 A 文章編號 0517-6611（2017）18-0042-03

Abstract [Objective] To study four antioxidase activites of 12 mango varieties，analyze the relationship and make a comprehensive evaluation.[Method] The antioxidant enzymes activities of 12 maturity mango cultivates were investigated. Then the rule was studied by using correlation， path and subordinate function analysis.[Result] There were extremely significant correlations between SOD，CPOD，CAT，and fruit maturing， CAT had greater direct impact on fruit maturing， and the direct path coefficient was 0.619.SOD and POD had indirect impact on fruit maturing by CAT， indirect coefficients were -0.599 8，-0.588 7.The subordinate function analysis of 12 mango cultivars was as follows： Guire mango 780-17> India mango 901> Guire mango 10> Guire mango 282> Guire mango 78-1> Guire mango 264>Sri Lanka mango 811>Guire mango 30> Guire mango 10-2>Thailand mango 14> Guire mango 23>Honghua mango.[Conclusion] The study provided basis for studying the correlation between enzyme activity and fruit development.

Key words Mango；Maturing；Antioxidant enzymes

芒果是廣西主栽水果之一，目前生產上存在早、中、晚熟品種比例不合理所帶來的果實上市時間集中、季節性產品相對過剩等問題，因此亟需開展芒果育種工作。為了及早掌握芒果的果實發育天數，縮短育種年限，對芒果葉片中的抗氧化酶活性與果實發育天數之間的相關性展開分析研究，以期獲取一種綜合評價體系。前人在葡萄[1]、李[2]、蜜桃[3]等果樹上進行了葉片抗氧化酶與果實成熟期之間的研究，發現抗氧化酶活性強弱與果實成熟期之間存在一定相關性，但芒果成熟期與抗氧化酶活性間相關性研究較少。筆者以12個芒果品種的4個抗氧化酶活性為研究對象，分析其相互關系并做出綜合評價，為芒果品種成熟期的預選提供理論支持。

1 材料與方法

1.1 材料

試驗地點在國家芒果種質資源保護廣西創新基地。以泰國芒14號、紅花本地芒、桂熱芒10-2號、桂熱芒23號、斯里蘭卡芒811號、桂熱芒30號、桂熱芒78-1號、桂熱芒264號、印度芒901號、桂熱芒780-17號、桂熱芒10號、桂熱芒282號這12個芒果品種的1年生夏梢葉片為試材。

1.2 酶液制備 稱取1.0 g芒果葉片置于冰浴研缽中，加入3.0 g石英砂和0.25 g PVP，用預冷的0.1 mol/L pH7.0磷酸緩沖液（PBS）3.5 mL于冰浴中研磨至無纖維為止，定容至10 mL，然后在4 ℃，11 750 r/min，離心20 min。上清液為酶的粗提取液。

1.3 抗氧化酶活性測定 SOD活性測定采用氮藍四唑（NBT）光化還原法[4]，光化還原后得到的藍色甲腙在560 nm處有最大吸收，SOD可抑制甲腙的形成，活力單位為U/mg； POD活性測定采用愈創木酚法[4]，在過氧化物酶的作用下，過氧化氫將愈創木酚氧化成愈創木醌，此物質在470 nm處有最大吸光值，單位為U/（g·min）；CAT活性測定采用張蜀秋等[4]的方法，以240 nm處的光密度來衡量反應混合物中過氧化氫含量降低的程度，以每分鐘變化0.043 6為1個活力單位，單位為U/g；PPO活力測定采用曹建康等[5]的方法，多酚氧化酶催化鄰苯二酚氧化形成的產物在420 nm處有最大光吸收峰，單位為ΔOD420/min·g。

1.4 芒果成熟期評價

根據前人研究發現，果實成熟期與抗氧化酶活性具有一定相關性，但通常用單一指標無法正確評定，該試驗對成熟期和酶活進行相關和通徑分析[6]，再運用隸屬函數[7]對12種芒果品種的成熟期進行綜合評價。

1.5 統計分析

應用SPSS19.0軟件進行相關和通徑分析，采用Excel 2003軟件進行隸屬函數分析。

2 結果與分析

2.1 不同芒果成熟期與抗氧化酶活性的相關及通徑分析

2.1.1 簡單相關分析。

由表1可知，SOD、POD酶活與芒果果實發育天數呈極顯著負相關（P<0.01），CAT酶活與芒果發育天數呈極顯著正相關（P<0.01）。SOD與POD之間存在極顯著正相關，同時這兩者與CAT間存在極顯著負相關。在這4種酶中，PPO具有相對的獨立性。綜合分析可知，SOD、POD、CAT與芒果果實發育天數有顯著相關性，SOD、POD酶活強的品種，果實趨于早熟，CAT酶活較強的品種，果實發育天數較長。

2.1.2 通徑分析。

由于各抗氧化酶間存在不同程度的相關性，其相互間作用是交叉存在的，相關系數的大小不能完全反映各抗氧化酶活性對芒果果實發育天數的影響，因此，需采用通徑分析的方法做進一步的統計分析。

由表2可知，SOD、POD、CAT與芒果果實發育天數密切相關。CAT與果實發育天數呈現正相關，直接通徑系數為0.619，與相關分析結果（r3y=0.995）相近；SOD、POD與果實發育天數的直接通徑系數較小（a1=-0.225，a2=-0.171），但間接通徑系數較大，間接通徑系數分別為-0.599 8和-0.588 7，這意味著SOD、POD與果實發育天數的相關系數中，有較大部分通過CAT起作用。相反，CAT通過SOD和POD對果實發育天數的間接作用相對小得多，其間接通徑系數為0.218 0和0.162 6，這進一步說明CAT對果實發育天數的作用是直接作用的結果，而SOD和POD間接影響芒果果實發育天數。PPO則與果實發育天數無明顯關系。

由通徑分析結果可知，以芒果果實發育天數為因變量（y），其余的4個酶活指標作為自變量（x）開展通徑分析，其決定系數R2=0.997、剩余通徑系數Pe=0.054 8。這說明除了這4種酶外，還有其他影響果實發育天數的因子未被考慮。

2.2 不同成熟期芒果品種隸屬函數綜合評價

根據相關和通徑分析，PPO與芒果果實發育天數之間相關性很低，因此在進行隸屬函數分析時將其剔除。SOD、POD和CAT與芒果果實發育天數之間存在不同程度的相關性，現采用隸屬函數法對芒果果實發育天數進行綜合評價，以減低某一指標的片面性，得到相對客觀和科學的的評價。平均隸屬函數值越大發育天數越長。由表3可知，桂熱芒780-17號的平均隸屬函數值最大，表明其果實發育天數越長，而紅花本地芒的平均隸屬函數值最小，則其果實成熟越早。由此得出12個芒果品種的果實發育天數長短依次為：桂熱芒780-17、印度芒901號、桂熱芒10號、桂熱芒282號、桂熱芒78-1號、桂熱芒264號、斯里蘭卡芒811號、桂熱芒30號、桂熱芒10-2號、泰國芒14號、桂熱芒23號、紅花本地芒。

經過3種酶與平均隸屬值的相關性分析可知，SOD、POD與平均隸屬值呈負相關，相關系數為-0.842 6、-0.850 0， CAT則與平均隸屬值呈正相關，相關系數為0.8920，但不是CAT值越大，芒果果實發育天數越長，這可能是因為，CAT對芒果果實發育天數的作用除了其本身的主要作用外，還有SOD和POD 通過CAT對芒果果實發育天數的間接作用。這一點與通徑分析的結果一致，可以認為CAT對果實成熟期的預測有一定的參考價值。

2.3 不同發育階段抗氧化酶活性的相關性分析

3種抗氧化酶（SOD、POD、CAT）在童期與成年期之間的相關系數分別為0.578 1、-0.168 6、0.205 7，均無顯著相關，因此不能采用童期葉片來預測果實的成熟期。

3 討論與結論

植物中抗氧化物酶主要有SOD、CAT、POD、POD等，其中以SOD最為重要。在植物生長旺盛時期，SOD活性隨著生長的加速保持比較穩定的水平或有所上升，而CAT和POD能有效清除生物體內過氧化氫對生物分子的氧化作用。PPO是植物呼吸代謝中一個較重要的末端氧化酶，在前人研究[3]中發現其與果實成熟期存在一定的相關性，這一點在該研究中未發現，可能是因為不同植物的遺傳基礎不同。

芒果果實成熟期是由多種因素相互作用而構成的一個較為復雜的綜合性狀，該試驗發現芒果不同品種成熟期的早晚與SOD、POD和CAT活性呈顯著性相關，而通徑分析說明還有其他因素影響果實發育天數。SOD和POD活性較高的品種，果實發育天數較短，這一點與宋利霞[2]研究結果相同，CAT活性較低的品種，果實發育成熟較早，這一點與賀普超[8]在葡萄葉片上試驗相反，可能是葡萄早熟品種在休眠期的H2O2含量較高[9]，因此CAT的活性較強。由于果實成熟期作為多基因控制的性狀會有一個復雜的酶系統在起作用，所以不能單靠這3種酶來預測果實的成熟期，剩余通徑系數Pe=0.0548也說明除了這4種酶外，還有其他影響果實發育天數的因子未被考慮。

在該試驗中，雖然SOD、POD和CAT與果實發育天數呈顯著相關，但通徑分析和隸屬函數分析表明CAT與果實發育天數的相關性更強，SOD、POD可能通過CAT來對果實成熟期起作用。在芒果進入生殖生長期后，SOD、POD、CAT都進入了較活躍階段，在此階段SOD特異性地催化超氧陰離子歧化反應能力增強，產生H2O2，免除植物因生長代謝活躍產生的超氧陰離子對機體的傷害。產生的H2O2能被CAT直接催化分解，有效快速地清除生物體內的過氧化氫，在此同時POD通過催化H2O2與其他底物反應以消耗H2O2。因此，CAT和POD酶活強弱，在一定程度上影響SOD的歧化反應速度，而CAT對H2O2的直接分解能力在植物免除H2O2傷害上起更重要作用。

參考文獻

[1] 賀普超.葡萄早熟性與氧化酶的關系[J].園藝學報，1963，2（2）：233-234.

[2] 宋利霞.李不同成熟期品種生化指標分析[J].河北果樹，2011（6）：7-8.

[3] 胡霓云，張振文，劉天明，等.氧化酶活性與桃早熟性關系的初步探討[J].果樹科學，1988，5（1）：20-23.

[4] 張蜀秋，李云，武維華.植物生理學實驗技術教程[M].北京： 科學出版社，2011.

[5] 曹建康，姜微波，趙玉梅.果蔬采后生理生化實驗指導[M].北京：中國輕工業出版社，2011：103-105.

[6] 張琪，叢鵬，彭勵.通徑分析在Excel和SPSS中的實現[J].農業網絡信息，2007（3）：109-110，91.

[7] 張文娥，王飛，潘學軍.葡萄屬12個種45份種質資源抗寒性綜合評價[J].中國南方果樹，2009，38（3）：17-19.

[8] 賀普超.葡萄早熟性與氧化酶的關系[J].園藝學報，1963，2（2）：233-234.

[9] 高東升，束懷瑞，李憲利.幾種落葉果樹H2O2含量變化與自然休眠關系的研究[J].園藝學報，2002，29（3）：209-213.