陳國梁 任彤 祖歡歡 陳春 張睿 徐露 王旭東 陳宗禮

摘要：以不同生長期木棗（Ziziphus jujube Mill.）果實(shí)為材料，測定果實(shí)纖維素酶（Cx-cellulase）、β-半乳糖苷酶（β-Gal）、果膠甲酯酶（PME）和多聚半乳糖醛酸酶（PG）等4種細(xì)胞壁酶的活性，探究其與木棗果實(shí)生長發(fā)育的相關(guān)性。結(jié)果表明，在整個(gè)生長過程中，Cx-cellulas酶活性相對平穩(wěn)上升，β-Gal酶活性從全紅期到完熟期迅速達(dá)到最大值，PME活性從半紅期到全紅期迅速下降;PG酶活性在完熟期明顯升高;推測Cx-cellulase與木棗果實(shí)膨大相關(guān)，是木棗軟化的重要物質(zhì)之一;PME在啟動(dòng)木棗果實(shí)的轉(zhuǎn)色中起作用;β-Gal和PG則在木棗果實(shí)成熟期起關(guān)鍵作用。

關(guān)鍵詞：木棗（Ziziphus jujube Mill.）;果實(shí);生長過程;細(xì)胞壁酶;酶活性

中圖分類號(hào)：S665.1? ? ? ? ?文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A

文章編號(hào)：0439-8114（2019）16-0096-03

DOI：10.14088/j.cnki.issn0439-8114.2019.16.021? ? ? ? ? ?開放科學(xué)（資源服務(wù)）標(biāo)識(shí)碼（OSID）：

Abstract： Using the fruit of different growing period of jujube （Ziziphus jujube Mill.） as materials，the activity of cell wall enzymes of cellulase（Cx-cellulase）， β-galactosidase（β-Gal）， pectin methylesterase（PME）， and polygalacturonase（PG） were observed and discussed the related to the jujube fruit growth processes. The results showed that： in the whole growth， Cx-cellulase was rised stablely， β-Gal reached maximum from full red stage to full ripe stage， PME reduced from half red stage to full red stage， and PG was rised in full ripe stage. It was speculated that Cx-cellulase was related to fruit enlargement of jujube， and it is one of the important substances of softening of jujube fruit. PME may be played a role in starting discolour， β-Gal and PG play a key role in the mature period of jujube fruit.

Key words： jujube（Ziziphus jujube Mill.）; fruit; process of growth; cell wall enzyme; enzyme activity

棗（Ziziphus jujube Mill.）屬鼠李科棗屬，其鮮果富含人體必需的多種礦物元素[1]，近年來，隨著人們對鮮棗營養(yǎng)價(jià)值的重新認(rèn)識(shí)及其極好的口味，市場需求增長迅速。但鮮棗采后果肉易腐爛褐變，不耐貯藏，大大縮短了鮮棗的貨架期[2，3]。研究表明，大多果實(shí)成熟、極度軟化等都與細(xì)胞壁酶系有關(guān)，是一系列酶相互作用的結(jié)果[4]。近年來，有關(guān)細(xì)胞壁酶對果實(shí)生長、成熟、衰老等的作用在蘋果[5]、樹莓[6]、梨[7]等方面的研究均有報(bào)道，且主要集中在Cx-cellulase、β-Gal、果膠甲酯酶（Pectin methyl esterase，PME）和多聚半乳糖醛酸酶（Poly galacturonase，PG）等細(xì)胞壁酶對果實(shí)生長、成熟、衰老等的作用，而有關(guān)棗果實(shí)的研究鮮見報(bào)道。因此，本研究通過測定木棗果實(shí)不同生長時(shí)期細(xì)胞壁酶活性變化，從中找出其與木棗果實(shí)生長發(fā)育以及成熟軟化的相關(guān)性，為棗果成熟、衰老的生理生化機(jī)理研究提供參考，也可為棗果實(shí)生物保鮮、延長貨架期提供理論依據(jù)。

1? 材料與方法

1.1? 材料

從陜西省延安市寶塔區(qū)張新莊村采摘大小均勻、無病蟲害和無機(jī)械損傷的木棗果。采取成熟度為幼果期（8月6日）、青果期（8月21日）、泛紅期? ?（9月5日）、半紅期（9月20日）、全紅期（9月27日）、成熟期（10月4日）、完熟期（10月11日）的果實(shí);清水洗凈，當(dāng)天液氮速凍帶回，于-80 ℃冰箱中保存。

1.2? 方法

1.2.1? 樣品的預(yù)處理? 從冰箱中隨機(jī)抽取木棗果實(shí)10顆，于低溫下去核、破碎、研磨，混勻備用。

1.2.2? 粗酶液的制備? 參考黃志明等[8]的方法，取預(yù)處理過的樣品1.0 g加入5倍體積pH 5.0的檸檬酸緩沖液，冰浴研磨，15 000 r/min離心20 min，所得上清液即為粗酶液，用于酶活性測定。

1.2.3? 酶活性的測定? Cx-cellulase、β-Gal、PME和PG 4種細(xì)胞壁酶的活性測定參考文獻(xiàn)[8-11]的方法，分別測定OD540 nm、OD400 nm、OD520 nm和OD274 nm。其中Cx-cellulase酶活力以每分鐘光密度變化1.0的酶量為1個(gè)酶活力單位，其余3種酶活力以每分鐘光密度變化0.01的酶量為1個(gè)酶活力單位，均以U/g（FW）單位計(jì)。所有測定以煮沸5 min的粗酶液為對照，試驗(yàn)均重復(fù)3次。

2? 結(jié)果與分析

2.1? Cx-cellulase酶活性變化

Cx-cellulase酶活性從木棗幼果期至完熟期基本呈平穩(wěn)上升的趨勢（圖1），推測Cx-cellulase是木棗果生長發(fā)育的主要酶之一。但該酶在泛紅期到全紅期較其他時(shí)期活性上升快（上升27.4%），而該時(shí)期正是木棗果實(shí)迅速生長膨大期，表明Cx-cellulase可能在其生長中期與果實(shí)迅速生長膨大密切相關(guān)。

2.2? β-Gal酶活性變化

β-Gal酶活性從木棗幼果期開始持續(xù)下降到全紅期降至最低，此時(shí)酶活性僅為幼果期的28.27%，之后迅速上升，到完熟期達(dá)最高，是全紅期酶活性的4.6倍（圖2）。說明β-Gal與木棗果實(shí)的發(fā)育初期及迅速生長階段呈負(fù)相關(guān)，與成熟期呈正相關(guān)，推測該酶在后期成熟階段發(fā)揮重要作用，是木棗果實(shí)成熟的關(guān)鍵酶之一。

2.3? PME酶活性變化

木棗PME酶活性從幼果期開始上升至泛紅期達(dá)到最大值[48.4 U/g（FW）]，該階段恰好是棗果生長發(fā)育時(shí)期，從泛紅期到全紅期迅速下降（71.69%）（圖3）。這表明PME與木棗果實(shí)的轉(zhuǎn)色啟動(dòng)可能密切相關(guān)，在木棗果實(shí)生長前期起重要作用，而在其成熟后期作用不大。

2.4? PG酶活性變化

PG酶活性在木棗果實(shí)生長過程中有2個(gè)明顯的變化，青果期是幼果期的1.28倍，完熟期是成熟期的1.30倍，且這2個(gè)階段酶活性變化基本一致（圖4）。這表明PG可能與木棗果實(shí)的生長相關(guān)，而且在成熟階段發(fā)揮重要作用。

3? 小結(jié)與討論

不同的細(xì)胞壁水解酶在果實(shí)成熟軟化的不同階段起不同作用，不同酶類對不同果品影響也不同，其相互作用共同促進(jìn)并調(diào)控果實(shí)軟化[12]。研究表明，木棗在完熟期時(shí)達(dá)到成熟[13]，Cx-cellulase在鱷梨、獼猴桃、甜櫻桃等果實(shí)軟化中起重要作用[14]，β-Gal對果實(shí)的成熟、軟化起一定作用[15]。該試驗(yàn)中，Cx-cellulase、β-Gal和PG活性在木棗果實(shí)完熟階段均呈升高趨勢，且達(dá)到最大值，可能都與木棗果實(shí)成熟軟化密切相關(guān)。這與溫陟良等[16]在贊皇大棗果實(shí)中對β-Gal酶活性的研究基本一致，而在測定蘋果β-Gal酶活性時(shí)發(fā)現(xiàn)，β-Gal并不是蘋果軟化的限制因子[14]。表明不同的果實(shí)中β-Gal起不同的作用;PME能夠水解果膠分子中甲酯化的C6羧基，改變細(xì)胞壁的pH和電位，使果膠結(jié)構(gòu)更易被PG降解，是PG作用的必要前提[17，18]，且PME在木棗軟化時(shí)期有前導(dǎo)作用[13]。PG參與果膠多糖的降解，膨脹細(xì)胞壁，使果實(shí)軟化[19]。該試驗(yàn)中PME酶活性在泛紅期時(shí)最大，此時(shí)PG酶活性正在上升，當(dāng)PME活性基本穩(wěn)定時(shí)，PG酶活性達(dá)到高峰，且其活性高峰遠(yuǎn)遠(yuǎn)晚于PME，PG在木棗果實(shí)成熟后期扮演重要角色。綜上所述，認(rèn)為4種細(xì)胞壁酶在木棗果實(shí)生長成熟過程中均有作用，但對于其成熟軟化的機(jī)理，還需要更深入的研究。

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