MeJA和乙烯利對鮮切山藥傷害防御的響應

閆艷華

1. 呂梁學院生命科學系（呂梁 033000）；2. 山西省特色植物功能成分工程研究中心（呂梁 033000）

山藥又被稱為山薯、懷山藥，內含甾體類藥物成分，還含有2-乙胺、山藥堿、止杈素、尿囊素、多種氨基酸、果糖、木糖、山藥多糖和多種活性類物質等[1]，而且口感清脆爽口、綿密柔長、深受喜愛[2]。鮮切后的山藥組織結構受到機械傷，造成營養成分的流失、褐變腐爛，甚至造成經濟價值和社會效益的嚴重損失，因此，研究鮮切山藥的保鮮成為熱點。

茉莉酸甲酯（MeJA）作為一種植物抗性誘導劑，可有效誘導果蔬體內次生代謝產物的生產和系統抗性的應答。它是機械傷害轉導系統開啟的金鑰匙，可啟動防御基因的表達，合成次生代謝產物對傷害進行防御應答[3]。乙烯利是高效的生長延緩劑，可顯著提高果蔬內部的酶活性，在酶的催化作用下加快果實成熟；同時有利于果蔬內RNA和多種酶的合成，從而改變果蔬的多重生理活性；也可通過多個作用渠道控制植物生長素的合成，調節植物的生長發育和衰老，表現出對植物的雙重作用[4]。

閆媛媛[5]、穆師洋[6]、王艷穎[7]、金龍嬌等[8]使用MeJA和乙烯利分別對鮮切蘋果、南瓜、梨進行處理，研究發現可有效延長保鮮時間，激活蘋果的防御應答機制，保持果蔬優良的色澤和風味，對風味和營養影響較小。試驗探究茉莉酸甲酯及乙烯利針對冷藏鮮切山藥貯藏中出現的各種問題進行防御響應，從而解決鮮切山藥保鮮時間短、易腐爛變質等問題，為鮮切山藥市場的發展提供強有力的理論基礎。

1 材料與方法

1.1 試驗試劑

聚乙烯吡咯烷酮、乙烯利、茉莉酸甲酯、檸檬酸、Tris、乙二胺四乙酸二鈉、聚乙烯吡咯烷酮、鄰苯二酚溶液、硫酸鈦等（均為分析純）。

1.2 試驗方法

1.2.1 試驗材料預處理

選用新鮮，形狀色澤正常，粗細均勻，無機械損傷，無腐爛變質的山藥。購買后立即運回，置于實驗室冰箱4 ℃冷藏室中。用200 mL/L次氯酸鈉溶液對鮮切的山藥清洗2 min，晾干。用已消毒且干凈衛生的不銹鋼刀片將山藥削皮，切削為半徑15～20 mm，厚5 mm的圓片。將樣品分別浸入10 mmol/L MeJA和10 mL/L乙烯利（10%乙醇溶液配制）中，對照組（CK）用配置MeJA和乙烯利溶液的10%乙醇水溶液，浸泡10 min。晾干后用經消毒殺菌的干凈的PP塑料杯盛裝，并用聚乙烯薄膜封裝，置于4 ℃冰箱冷藏室中保存，分別于0，2，4，6，8，10和12 d測定其生理生化指標，每次選取1 g樣品進行處理，平行測3次。

1.2.2 測定指標及方法

APX活性采用抗壞血酸比色法測定，CAT活性采用紫外分光光度法測定，SOD活性采用氮藍四唑法測定，POD活性采用愈創木酚法測定，PPO活性采用鄰苯二酚比色法測定[9]。

1.3 數據處理

原始數據處理及圖表的繪制均采用Microsoft Excel軟件處理，數據的方差分析采用SPSS統計軟件處理。

2 結果與分析

2.1 MeJA和乙烯利對冷藏鮮切山藥APX活性的影響

抗壞血酸過氧化物酶（APX）主要存在于植物細胞質中，可催化過氧化氫分解。由圖1可知，鮮切山藥中的APX活性指標均呈現下降趨勢，可以看出2個處理組與CK組相比極顯著降低APX活性的下降速率（p＜0.01），其中MeJA處理的鮮切山藥在冷藏期2，4，6，8，10和12 d分別比CK組提高73%，76%，82%，72%，87%和143%。乙烯利處理組比CK組分別提高53%，47%，52%，40%，61%和86%。說明外源MeJA和乙烯利處理后延緩了鮮切山藥APX酶活性的下降，減少體內過氧化氫含量，避免山藥組織損傷。在第4，第6，第8，第10和第12天，MeJA處理組要比乙烯利處理組酶活性分別高出20%，20%，23%，16%和31%，兩者呈現顯著性差異（p＜0.05），可能是MeJA處理更有利于維持APX的酶活性，減緩下降速度。

2.2 MeJA和乙烯利對冷藏鮮切山藥CAT活性的影響

過氧化氫酶（CAT）的主要作用是使過氧化氫降解為水和氧氣等無害物質，以避免其積累對細胞造成過氧化破壞作用。由圖2可知，在2～12 d之間乙烯利處理組對比CK組酶活性分別提高30%，115%，56%，16%，20%和23%，MeJA則比CK組分別提高53%，206%，96%，110%，64%和33%，處理組與CK組有顯著性差異（p＜0.05）。貯藏過程中CK組、MeJA處理組和乙烯利的CAT活性都是呈現先上升后下降趨勢。冷藏期間出現2次高峰，第1次出現在第2天，可能是鮮切后機械傷害造成酶活性指標的急劇上升，后期則是因為清除H2O2而導致含量急劇下降。第2次出現在第6天可能是山藥組織衰老，造成酶活性小幅度上升。第2～第12天MeJA處理組要比乙烯利處理組酶活性分別高出18%，43%，25%，82%，37%和8%，表明MeJA要比乙烯利處理的效果更好。

圖1 MeJA和乙烯利對冷藏鮮切山藥APX酶活性的影響

圖2 MeJA和乙烯利對冷藏鮮切山藥CAT酶活性的影響

2.3 MeJA和乙烯利對冷藏鮮切山藥SOD活性的影響

超氧化物歧化酶（SOD）活性的大小與植物的衰老和抗逆性息息相關，是植物防御體系中重要的一部分。由圖3可知，山藥經機械切割后SOD活性呈現先上升后下降趨勢，且處理組較CK組極顯著（p＜0.01），前期可能由于切割傷害造成山藥組織與大量的氧氣接觸，造成自由基急劇的增加，觸發防御機制，提高酶活性。在2～12 d的冷藏期間MeJA處理組比CK組的酶活性分別提高36%，28%，14%，41%，45%和79%，乙烯利處理組比CK組分別提高了58%，36%，21%，50%，57%和154%。可能是由于MeJA和乙烯利對山藥的處理提高SOD酶活力。貯藏到第6天時山藥處理組和CK組SOD活性同時達到頂峰，隨后開始急速下降，可能是山藥組織開始衰老，但隨著冷藏天數的繼續延，SOD活性表現為乙烯利處理組大于MeJA處理組且大于CK組。試驗與呂靜祎等[11]研究的0.5和1.5 mmol/L茉莉酸甲酯處理后，顯著抑制了蘋果果皮中SOD酶活性，加速了果皮衰老的結果不一致。可能是不同濃度的處理對植物不同部位的處理的響應機制不一樣。

2.4 MeJA和乙烯利對冷藏鮮切山藥POD活性的影響

過氧化物酶（POD）反映果蔬體內的代謝及 抗逆性。由圖4可以看出MeJA處理組、乙烯利處理組、CK組都呈現先上升后下降趨勢，3組達到頂峰的時間不同，CK組在第4天達到最大值，乙烯利和茉莉酸甲酯處理組在第6 d達到最大值。在2～12 d的冷藏期間，MeJA處理組相對于CK組，分別降低53%，67%，19%，15%，25%和30%，乙烯利處理組比CK組分別降低42%，62%，7%，6%，33%和42%。因此，處理組顯著抑制POD活性高峰的到來，有利于降低酶促褐變的對山藥的外觀影響。整個貯藏期間，MeJA處理組POD活性極顯著低于CK組（p＜0.01），而乙烯利處理組除第6和第8天外均顯著低于CK組（p＜0.05），有效降低山藥褐變。

2.5 MeJA和乙烯利對冷藏鮮切山藥PPO活性的影響

多酚氧化酶（PPO）能在有氧的條件下氧化多酚類物質，形成褐變對組織傷害進行修復。由圖5可知，冷藏鮮切山藥的PPO活性均呈現前期升高，后期逐漸下降趨勢，均在第6天達到頂峰。前期是在切割傷害的影響下，細胞內多酚類物質與酶在有氧環境中接觸，發生褐變反應，刺激多酚氧化酶增多；后期酶活性下降，則是因為多酚類物質消耗殆盡，刺激信號減少，且山藥組織逐漸老化，酶活性出現降低。在2～12 d的冷藏期間的PPO活性，MeJA處理組比CK組分別降低23%，34%，27%，21%，26%和20%；乙烯利處理組比CK組分別降低11%，26%，11%，8%，18%和19%。MeJA處理組的酶活性極顯著（p＜0.05）低于CK組，乙烯利處理組除第8天外也均顯著低于CK組，有效抑制酶活性，降低多酚類物質氧化褐變。

圖4 MeJA和乙烯利對冷藏鮮切山藥POD活性的影響

圖5 MeJA和乙烯利對冷藏鮮切山藥PPO酶活性的影響

3 結論與討論

結果表明，在冷藏保存期間MeJA處理組對比CK組顯著提高SOD活性，在第4天之后降低CAT和APX酶活性的下降速率，能夠有效的清除山藥體內的自由基，提高山藥的抗逆性。有效抑制PPO和POD的酶活性，極大地減緩酶促褐變，延緩組織衰亡。

乙烯利處理組對比CK組有效維持APX酶活性，提高SOD活性，對于CAT酶活性的延緩只在前8 d有良好效果，但也顯著減少過氧化氫在山藥體內的積累，對于PPO和POD酶活性也有一定抑制；但是后期不如茉莉酸甲酯處理組的處理效果好，可能是信號分子在果蔬不同部位的響應機制有所區別，從而造成防御響應結果的差異。因此兩者之間茉莉酸甲酯的處理效果更能顯著提高鮮切山藥的防御應答響應。

因此，茉莉酸甲酯和乙烯利都作為果蔬應激信號因子，激發冷藏鮮切山藥體內酶活性協同效應，對機械損傷進行有效防御響應，從而延長貯藏時間，維持良好的外觀色澤和食用品質，為傷害防御響應提供理論依據。