一氧化氮论文果蔬保鲜论文：一氧化氮对果蔬采后保鲜机理的研究进展

一氧化氮论文果蔬保鲜论文：一氧化氮对果蔬采后保鲜机理的研究进展摘要：近年来，一氧化氮（ｎｏ）作为一种气调保鲜剂，在果蔬采后保鲜方面逐渐引起人们的重视。

从各方面阐述了ｎｏ处理对延缓采后果蔬成熟衰老的机理和效果，包括ｎｏ抑制果蔬组织内乙烯、活性氧自由基的合成，促进抗氧化酶系活性，延缓组织呼吸作用，参与介导细胞凋亡，改善果蔬的品质特征。

综述了外源ｎｏ熏蒸对基因的差异性表达的影响。

关键词：一氧化氮；果蔬保鲜；活性氧；细胞凋亡；保鲜基因study on progress of fresh preservation mechanism of nitric oxide on vegetablesand fruitsｚｈｏｕｃｈｕｎ－ｌｉ，ｚｈｏｎｇｘｉａｎ－ｗｕ，ｓｕｈｕ，ｌｌｉｎｇ－ｑｉｎ，ｆａｎｈｏｎｇ－ｂｉｎｇ（ｃｏｌｌｅｇｅｏｆｌｉｆｅｓｃｉｅｎｃｅ，ｊｉａｎｇｘｉｓｃｉｅｎｃｅ－ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙｎｏｒｍａｌｕｎｉｖｅｒｓｉｔｙ，ｎａｎｃｈａｎｇ３３００１３，ｃｈｉｎａ）ａｂｓｔｒａｃｔ：ｎｏｗａｄａｙｓ， nｉｔｒｉｃｏｘｉｄｅａｓａｎ controlled atmosphere preservative ｔｈａｔｋｅｅｐｖｅｇｅｔａｂｌｅｓａｎｄｆｒｕｉｔｓｆｒｅｓｈ，ｉｓｐａｉｄｇｒｅａｔａｔｔｅｎｔｉｏｎｔｏｐｒｅｓｅｒｖｅｆｒｅｓｈｎｅｓｓｇｒａｄｕａｌｌｙ．ｔｈｅｍｅｃｈａｎｉｓｍ of ｄｅｌａｙｉｎｇｒｉｐｅａｎｄｏｌｄｎｅｓｓｏｆｖｅｇｅｔａｂｌｅｓａｎｄｆｒｕｉｔｓｕｓｉｎｇｎｉｔｒｉｃｏｘｉｄｅｔｒｅａｔｍｅｎｔ were explaimed including ｐｒｏｈｉｂｉｔｉｎｇｖｅｇｅｔａｂｌｅｓａｎｄｆｒｕｉｔｓｔｉｓｓｕｅｅｔｈｙｌｅｎｅ’s ｐｒｏｄｕｃｔｉｏｎ，ａｎｄｓｙｎｔｈｅｓｉｚｉｎｇａｃｔｉｖｅｏｘｙｇｅｎｆｒｅｅｒａｄｉｃａｌｓ，ｅｎｈａｎｃｉｎｇａｎｔｉｏｘｉｄａｓｅｓａｃｔｉｖｉｔｙ，ｐｏｓｔｐｏｎｉｎｇｔｉｓｓｕｅｒｅｓｐｉｒａｔｉｏｎ，ｐｌａｙｉｎｇａｐａｒｔｉｎｃｅｌｌｄｅａｔｈａｎｄｉｍｐｒｏｖｉｎｇｖｅｇｅｔａｂｌｅｓａｎｄｆｒｕｉｔｓ’ ｑｕａｌｉｔｙ．ｔｈｅｅｆｆｅｃｔｏｆｇｅｎｅ’sｄｉｆｆｅｒｅｎｃｅexpression ｂｙｎｉｔｒｉｃｏｘｉｄｅｆｕｍｉｇａｔｉｏｎ was ｓｕｍｍａｒｉｚｅｄ．ｋｅｙｗｏｒｄｓ：ｎｉｔｒｉｃｏｘｉｄｅ；fresh ｐｒｅｓｅｒｖａｔｉｏｎ of ｆｒｕｉｔｓａｎｄｖｅｇｅｔａｂｌｅｓ；ａｃｔｉｖｅｏｘｙｇｅｎ；ｃｅｌｌｄｅａｔｈ；ｆｒｅｓｈｎｅｓｓｇｅｎｅ一氧化氮（ｎｏ）被认为是一种对环境和人体有害的气体，它被人吸入后产生类似一氧化碳的中毒症状，在空中会形成酸雨，亦是破坏臭氧层的因素之一。

２０世纪８０年代末，科学家发现ｎｏ广泛分布于动物体内各组织中，具有神奇的生理调节功能。

１９９２年被美国《ｓｃｉｅｎｃｅ》杂志评选为明星分子。

１９９６年，ｌｅｓｈｅｍ等［１］首次报道ｎｏ可在植物体内合成。

如今，ｎｏ已被认为是生物体内一种重要的调节生命活动不可缺少的信息分子。

近年研究表明，ｎｏ介导了植物防御相关基因的表达、细胞程序性死亡、脱落酸（ａｂａ）诱导的气孔关闭，植物的呼吸作用［２－４］。

外源ｎｏ可通过抑制乙烯的合成，活性氧自由基的活性，来提高果蔬贮藏过程抵御逆境的能力。

徐福乐［５］已证明外源ｎｏ处理对果实采后对内源乙烯释放量和ｓｏｄ、过氧化氢酶（ｃａｔ）、过氧化物酶（ｐｏｄ）、ｏ２、丙二醛（ｍｄａ）等活性氧代谢指标有显著影响。

因此利用ｎｏ对植物的生理特征的调控作用，可以通过ｎｏ熏蒸来延缓植物组织的成熟和衰老，延长蔬菜等组织的货架期［６］。

１ｎｏ对采后果蔬成熟与衰老的调控１．１ｎｏ与乙烯乙烯是公认的未成熟果蔬的催熟剂，它是调控果蔬成熟与衰老的关键因子之一。

随着果实的成熟，以内源ｎｏ的含量逐渐降低，乙烯的水平逐渐升高。

而ｌｅｓｈｅｍ等［7］发现外源ｎｏ可以提高果蔬等组织的ｎｏ水平，抑制乙烯的产生，从而延缓果蔬等组织的成熟与衰老，延长其货架期。

任小林等［8］对苜蓿幼芽进行３７℃热处理，发现随热处理时间的延长，苜蓿芽中的乙烯含量逐渐下降，而ｎｏ的含量逐渐升高。

在处理２ｈ后，芽中的乙烯含量几乎降至原来的１／３，而ｎｏ的含量却升高为原来的２倍。

植物乙烯的生物合成过程包括以下步骤：蛋氨酸（ｍｅｔ）→ｓ－腺苷蛋氨酸（ｓａｍ）→１－氨基环丙烷－１－羧酸（ａｃｃ）→乙烯，其中ａｃｃ合酶（ａｃｃｓｙｎｔｈａｓｅ，ａｃｓ）和ａｃｃ氧化（ａｃｃｏｘｉｄａｓｅ，ａｃｏ）是乙烯生物合成过程中的两个关键调控酶。

ｎｏ抑制乙烯的生物合成可能与其降低ａｃｃ的含量以及抑制两个限速关键酶ａｃｃ氧化酶（ａｃｃｏｘｉｄａｓｅ，ａｃｏ）和ａｃｃ合成酶（ａｃｃｓｙｎｔｈａｓｅ，ａｃｓ）的活性有关。

ｌｅｓｈｅｍ等［9］提出了ｎｏ在乙烯调控中的具体作用模型（图１）。

在乙烯的生物合成中，ａｃｃ合成酶（ａｃｓ）和ａｃｃ氧化酶（ａｃｏ）是两个关键酶。

ａｃｃ合成酶是乙烯合成的倒数第二个酶，生长素对其活性有促进作用。

ａｃｃ氧化酶至少有４种同工酶，同工酶ｉ是最普遍的一种，抗坏血酸和ｆｅ２＋是其辅助因子。

ｎｏ和过氧亚硝酸盐通过调控ａｃｃ合成酶的活性调节物质（生长素）及ａｃｃ氧化酶的辅助因子（抗坏血酸和ｆｅ２＋）而抑制乙烯的生物合成，调控植物组织的成熟与衰老。

ｋｕ等［１0］认为，ｎｏ抑制乙烯的作用与１-甲基环丙烯（１-ｍｅｔｈｙｌｃｙｃｌｏｐｒｏｐｅｎｅ，１－ｍｃｐ）的机制相似，即ｎｏ与乙烯受体的金属离子结合，抑制乙烯－受体复合物的形成，阻断乙烯所诱导的信号转导，从而抑制乙烯的效应。

另外，越来越多的证据表明，活性氧也参与了从ｓａｍ到ａｃｃ的生物合成过程，并且可能在基因水平或蛋白质水平上调控ａｃｃ合成酶基因表达及其活力［１1］。

活性氧的作用及其对乙烯生物合成的双重作用调节机理有待进一步探究。

１．２ｎｏ与活性氧体系ｎｏ调控活性氧体系对生物体有双重作用：低浓度ｎｏ能迅速清除超氧阴离子（ｏ２－）和脂质自由基（ｒ－），阻断包括脂质过氧化在内的ｒｏｓ参与的各种伤害反应，诱导抗氧化酶基因的表达，起保护作用［12，13］。

高浓度ｎｏ与ｏ２－相互作用生成大量的过氧亚硝阴离子（ｏｎｏｏ－），后者质子化形成强氧化性的过氧亚硝酸，破坏生物大分子的结构与功能，具有生物毒性［１4］。

因此，要达到ｎｏ对果蔬的保鲜效果，须控制外源ｎｏ的处理浓度。

另外，ｎｏ可通过影响过氧化氢酶（ｃａｔ），超氧化物歧化酶（ｓｏｄ）和抗坏血酸过氧化物酶（ａｐｘ）活性调节内源ｈ２ｏ２含量［15］。

许多研究显示，ｎｏ和ｈ２ｏ２可能是胁迫信号转导的中心环节，介导多种信号途径。

１．３ｎｏ与各种酶活性抗氧化酶系的代表物有ｓｏｄ、ｃａｔ、谷胱甘肽还原酶（ｇｒ）。

活性氧是引起果蔬组织衰败的重要原因之一，而这些酶与果蔬内部超氧自由基，过氧化氢等活性氧自由基在果蔬内的平衡有密切联系。

如ｓｏｄ的主要功能是催化超氧阴离子自由基发生歧化反应，生成ｈ２ｏ２和ｏ２，ｃａｔ及ｐｏｄ的主要功能是清除组织内的ｈ２ｏ２。

丹阳等［16］证明芥蓝采后ｓｏｄ、ｃａｔ活性呈下降趋势，用外源ｎｏ处理的芥蓝ｓｏｄ活性分别在采后第１６天，ｃａｔ活性第１０天（ｎｏ浓度为６０μl／ｌ）和第１６天（ｎｏ浓度为６０μl／ｌ，１００μl／ｌ）显著高于对照组，说明ｎｏ处理能够自贮藏中期开始抑制ｓｏｄ和ｃａｔ活性的下降，从而保持了较高的超氧自由基清除能力，防止自由基对膜系统的损伤。

外源ｎｏ处理番茄、草莓的试验中，ｎｏ可使果实中的ｓｏｄ、ｃａｔ、ａｐｘ活性提高而使得衰老进程延缓。

酚类物质代谢影响着水果褐化情况。

这类研究侧重于多酚氧化酶（ｐｐｏ），过氧化物酶（ｐｏｄ）等的研究。

研究表明，果皮褐变是酚类物质酶促氧化的结果，ｐｏｄ在龙眼果皮酶促氧化中起重要作用［17］。

段学武等［18］发现随着果皮褐变指数的增加，ｐｏｄ活性迅速增加，ｎｏ处理显著抑制了ｐｏｄ活性，从而延缓了果皮褐变的增加。

利用ｎｏ供体物质硝普钠（ｓｏｄｉｕｍｎｉｔｒｏｐｒｕｓｓｉｄｅ，ｓｎｐ）处理龙眼后，其ｐｐｏ、ｐｏｄ、苯丙氨酸解氨酶（ｐａｌ）酶活性受到抑制，褐化程度降低，且体外试验表明ｎｏ对ｐｐｏ、ｐｏｄ活性具有显著的抑制作用，这表明ｎｏ可直接作用于ｐｐｏ、ｐｏｄ［19］。

５μｍｏl／ｌｓｎｐ显著增强了草莓果实ｃａｔ活性，抑制了ｐｐｏ活性，并推迟了ｐｐｏ活性高峰的出现［２0］。

２ｎｏ对果蔬的生理特征的影响２．１ｎｏ与呼吸作用任小林等［２1］发现１．０ｍｏｌ／ｌｎｏ极显著地抑制青椒的呼吸速率。

张少颖等［22］用ｎｏ处理采后番茄，对照果采后第八天出现呼吸高峰，处理果比对照推后２ｄ出现，延缓了呼吸作用。

ｚｏｔｔｉｎｉ等［23］以ｎｏ供体硝普钠（ｓｎｐ）处理胡萝卜悬浮细胞后，发现２４ｈ内硝普钠引起细胞总呼吸速率下降５０％，并随后发现细胞总呼吸的下降主要是ｎｏ抑制果蔬线粒体细胞色素ｃ氧化酶（ｃｏｘ）活性，而抗氰交替途径在硝普钠处理后不仅没有下降，反而升高，同时交替氧化酶的基因表达加强，这与ｍｉｌｌａｒ等［24］的报道是一致的。

２．２ｎｏ与细胞凋亡细胞凋亡是一种由病理性变化或剧烈损伤引起的由基因控制的、主动的细胞死亡过程。

在果蔬采摘、运输、贮藏过程中，果蔬组织受到病原菌的侵入及机械损伤是很难避免的。

在超敏反应（ｈｙｐｅｒｓｅｎｓｉｔｉｖｅｒｅｓｐｏｎｓ，ｈｒ）中，必须破坏被病原体感染的宿主细胞，才能根除隐患，这是一种以牺牲少数细胞而保存。

细胞凋亡可以使某些细胞或组织执行新的功能以利于植物的进一步生长发育，也是植物本身的一种重要防御功能。

目前，关于ｎｏ处理对细胞凋亡的影响以对动物细胞凋亡的报道居多。

ｐｅｄｒｏｓｏ等［25-27］发现，ｎｏ发生剂硝普钠可引起大叶落地生根和短叶紫杉培养细胞凋亡，机械胁迫（离心）也有相同作用，同时诱发ｎｏ大量发生，而ｎｏ合酶抑制剂ｌ２ｎｍｍａ能够抑制机械胁迫引发的ｎｏ发生以及培养细胞凋亡，说明ｎｏ在植物细胞凋亡调控中有重要作用。

用含无毒基因的细菌侵染大豆植物或悬浮培养细胞，能诱导ｎｏ迅速积累；用真菌激发子处理马铃薯块茎，同样观察到ｎｏ快速积累［26］。

植物细胞凋亡的发生机制是非常复杂的。

ｄｅｌｌｅｄｏｎｎｅ等［28］在大豆细胞ｈｒ反应过程中发现，单独ｎｏ或活性氧的产生都不能引起细胞的过敏性死亡，只有当ｎｏ和活性氧的产生处于一定程度的平衡时，才会激活ｈｒ。

活性氧在ｎｏ介导的细胞凋亡中似乎扮演着重要作用，ｄｅｌｌｅｄｏｎｎｅ等［29］发现用假单胞菌（ｐｓｅｕｄｏｍｏｎａｓ）处理过的大豆（ｇｌｙｃｉｎｅｍａｘ）细胞悬浮体系，ｎｏ使细胞产生活性氧（ｒｏｓ）积累和发生过敏反应（ｈｒ），并诱导细胞程序性死亡。