菜心采后褪黑素处理的低温保鲜效果分析

贾志伟 孙曼丽 常金梅 宋康华 张鲁斌

摘  要  为了延长采后菜心的货架期，保持低温下的贮藏品质，用褪黑素对菜心进行了采后处理。将菜心采后分别喷洒50、100 mg/L褪黑素水溶液，以清水处理作为对照，在4 ℃下进行低温贮藏，观察菜心外观品质变化并测定品质相关的生理生化指标。结果表明：4 ℃条件下，褪黑素延缓了菜心叶片叶绿素降解，使茎、叶组织保持了较高可溶性糖和可溶性蛋白含量，减少丙二醛积累，提高了采后菜心组织内超氧化物歧化酶和过氧化物酶活性，同时褪黑素处理降低了采后菜心木质素含量，抑制了肉桂醇脱氢酶BcCAD4和BcCAD5基因的表达，推测褪黑素的作用效果可能与抑制肉桂醇脱氢酶基因的表达相关。

关键词  菜心;褪黑素;保鲜效果

中图分类号  S634.5      文献标识码  A

Abstract  In order to extend the shelf-life and maintain the postharvest quality of flowering Chinese cabbage （FCC）（Brassica campestris L. ssp. chinensis var. utilis Tsen et Lee） under low temperature， the flower stalks harvested of FCC were treated with 50， 100 mg/L melatonin respectively， stored at 4 ℃， then the appearance quality was observed， physiological and biochemical indexes related to stored quality were evaluated during storage. The degradation of chlorophyll of the leaves was delayed by melatonin treatment. Much higher levels of soluble sugar and soluble protein content were maintained than the control. Activities of superoxide dismutase and peroxidase were improved under at storage temperature 4 ℃. Meanwhile the content of lignin of the stalk and the expression of cinnamyl alcohol dehydrogenase gene BcCAD4 and BcCAD5 related to lignin synthesis was suppressed by the melatonin treatment. It indicated that the effect of melatonin treatment may be related to the inhibition of the expression of cinnamol dehydrogenase genes.

Keywords  flowering Chinese cabbage （Brassica campestris L. ssp. chinesis var. utilis Tsen et Lee）; melatonin; preservation effect

DOI  10.3969/j.issn.1000-2561.2019.07.024

菜心（Brassica campestris L. ssp. chinesis var. utilis Tsen et Lee）又名菜薹，十字花科蕓薹属，一、二年生草本植物，是我国华南地区的特色蔬菜[1]。目前，全国各地均有引种栽培和销售，甚至销售到港、澳，并出口东南亚地区[2]。

菜心品质柔嫩，味甘甜，营养丰富。然而，采后菜心含水量高，呼吸作用强，容易腐烂，货架期短[3]。目前，菜心贮藏保鲜主要有包装冷藏[4]、核辐射[5]、臭氧[6]等物理手段以及茉莉酸甲酯[7]、1-MCP[8]、苯并噻重氮[9]、壳聚糖涂膜[10]等生化技术，但是保鲜效果不佳，长距离运输仍然靠低温冷藏。但是，低温贮藏菜心易出现黄化、木质化等衰老现象，为菜心采后保鲜提出了新的问题。

褪黑素又名松果素，是一种在生物体中广泛存在的吲哚胺类物质，在动物中具有调节昼夜节律、提高免疫力和抗衰老的作用，是一种对人类健康有益的保健佳品[11]。现已发现褪黑素在高等植物中广泛存在，其生物合成是以L-色氨酸为底物，途经色胺、5-羟色胺、N-乙酰-5-羟色胺，最终生成褪黑素[12]。已有研究报道褪黑素可以延缓干旱胁迫中小麦幼苗[13]、玉米[14]叶绿素的降解，提高植物的抗冷性[15]和耐盐胁迫能力[16]。日渐增多的研究表明褪黑素可用于园艺产品的贮藏保鲜，如番茄[17]、黄瓜[18]、桃[19]和竹笋[20]等果蔬贮藏，并有很好的保鲜效果，而在菜心上的保鲜研究尚未见报道。

本研究以‘四九菜心为试材，研究了低温贮藏条件下，褪黑素对菜心叶片叶绿素、可溶性糖和可溶性蛋白的品质影响，以及对丙二醛、超氧化物歧化酶等抗氧化指标和木质化进程的影响，为褪黑素在菜心保鲜上的应用提供理论依据。

1  材料与方法

1.1  材料

供试品种为‘四九菜心，花蕾期菜心于2018年2月份采摘自于中国热带农业科学院南亚热带作物研究所试验基地。

如图6所示，在整个贮藏期，茎部POD活性呈逐渐下降的趋势，而叶片POD活性呈逐渐上升的趋势。在茎和叶片两组织中褪黑素处理组POD活性均高于对照样品。在9 d时，50、100 mg/L褪黑素处理组在茎中分别提高了11.4%和25.6%，而在叶片中分别降低了10.0%和13.2%。

2.5  褪黑素对采后菜心木质素含量的影响

茎部木质素含量升高造成口感“变粗”是菜心衰老的主要特征之一。结果表明，在整个贮藏期，对照组菜心茎中木质素含量持续稳定升高，而50、100 mg/L处理组茎部木质素含量在1～3 d升高缓慢，在第3天时，对照组茎中木质素含量为336.9 mg/g，而50、100 mg/L处理的菜心茎中木质素含量分别为313.89、294.28 mg/g（图7）。在贮藏第9天时，对照组茎中木质素含量已达到为365.4 mg/g，而50、100 mg/L处理组分别为332.2、322.5 mg/g，分别比对照组低9.1%、11.7%，差异显著（P<0.05）。

2.6  褪黑素对采后菜心茎BcCAD和BcLAC基因表达的影响

CAD和LAC是植物木质素合成途径的关键基因，在木质素的合成过程中发挥着重要的作用[21-24]。由图8A可知，随着贮藏时间的延长，对照和处理组BcCAD4基因呈现先下调表达后上调表达的趋势，处理组基因表达量显著低于对照组。在1～3 d，100 mg/L处理显著低于50 mg/L处理。BcCAD5基因的表达如图8B所示，随着贮藏时间的延长，对照BcCAD5基因的表达量持续下降，而处理组BcCAD5基因的表达量先下降后上升，0～3 d对照和处理之间有显著差异（P<0.05）。

3  讨论

目前，低温贮藏仍然是菜心贮藏保鲜的主要手段，主要通过降低环境温度，进而抑制菜心呼吸强度，达到延长货架期的目的。但是，长时间菜心低温贮藏也存在一些问题，如叶片黄化、茎部木质化和营养品质下降等采后现象。需要一些辅助措施结合低温贮藏，完善菜心低温贮藏技术。

褪黑素是植物内在的抗氧化物质。本研究选用褪黑素在低温贮藏条件下对采后菜心进行了处理。实验结果表明，褪黑素处理抑制了叶片叶绿素降解和黄化率的升高。已有研究报道外源褪黑素处理延缓了苹果离体叶片[25]、采后青花菜[26]的叶绿素降解。也有研究报道干旱胁迫条件下，褪黑素处理提高了小麦叶片叶绿素含量降低[27]。可见，褪黑素处理可以有效延缓植物叶绿素的降解。

菜心采后受机械损伤和营养物质供应中断双重影响，导致呼吸作用加剧，营养物质消耗。褪黑素处理均延缓了菜心茎部和叶片的可溶性蛋白和可溶性糖含量的下降。近几年褪黑素广泛用于采后保鲜处理，褪黑素处理降低了采后黄瓜[18]果实叶绿素、可溶性蛋白的降解，延缓了猕猴桃采后后熟软化衰老[28]，降低了采后桃果实低温冷害发生[19]。其生理基础普遍认为外源褪黑素处理提高了抗氧化酶（SOD、CAT、POD、APX）活性，增强了抗氧化能力，降低了活性氧对细胞的氧化伤害[15， 16， 29]。本研究结果也表明褪黑素处理提高了采后菜心茎和叶片TSOD、POD活性，说明褪黑素的保鲜效果与抗氧化系统密切相关。

采后贮藏过程菜心茎部易发生木质化，本研究通过褪黑素处理降低了木质素含量积累，延缓了木质化进程。张慧[20]研究发现褪黑素处理可减轻低温贮藏下竹笋木质化的发生。有关褪黑素处理与木质化的关系研究鲜见报道。褪黑素处理提高了SOD、POD等抗氧化酶活性，POD是植物木质化过程的关键酶之一，参与木质素单体氧化聚合形成木质素的过程。褪黑素处理后菜心POD酶活性提高了，但是木质素含量并没有升高，说明褪黑素处理可能影响了木质素合成的其他环节。为此，本研究分析了褪黑素对木质素合成基因CAD和LAC表达量的影响，结果表明褪黑素处理降低了BcCAD4和BcCAD5基因的表达，但是抑制了BcLAC4和BcLAC17基因表达的下降。已有研究证明CAD4和CAD5在植株木质化过程发挥重要作用[21-22]，推测褪黑素处理通过抑制CAD基因的表达，延缓了木质素的合成。但是褪黑素对BcLAC4和BcLAC17基因表达的影响还需进一步研究。

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