采前VDAL处理通过增强活性氧清除和激活苯丙烷代谢来提高西梅果实的采后贮藏性

《Scientia Horticulturae》：Preharvest VDAL treatment enhances ROS scavenging and activates phenylpropanoid metabolism to improve postharvest storability of prune ( Prunus domestica) fruit

为解决西梅果实采后易软化、品质下降和贮藏期短的问题，研究人员开展了一项主题为“采前喷施植物免疫诱导蛋白VDAL对西梅果实贮藏性影响”的研究。结果表明，采前VDAL处理能有效保持果实硬度，延缓可溶性固形物（TSS）和可滴定酸（TA）下降，维持较高的抗坏血酸（AsA）和谷胱甘肽（GSH）水平；显著提升超氧化物歧化酶（SOD）、过氧化氢酶（CAT）、抗坏血酸过氧化物酶（APX）等抗氧化酶活性，并上调苯丙氨酸解氨酶（PAL）、肉桂酸4-羟化酶（C4H）、4-香豆酰-CoA连接酶（4CL）等苯丙烷代谢关键酶活性，从而增加木质素、总酚和类黄酮含量，抑制超氧阴离子（O2•-）和过氧化氢（H2O2）积累，降低丙二醛（MDA）水平。该研究证实，采前VDAL处理是一种通过强化抗氧化防御和激活苯丙烷代谢来提高西梅果实采后贮藏性的环保新策略。

　　

你是否曾为香甜多汁的西梅放不了几天就变软、变味而烦恼？西梅作为一种重要的经济水果，在我国新疆等地广泛种植。然而，它就像一个“娇气”的宝宝，采后非常容易衰老变质。在贮藏过程中，果实自身的生理变化和环境压力会导致细胞内产生过多的活性氧（Reactive Oxygen Species， ROS），这些“捣蛋分子”会攻击细胞膜，引发氧化损伤，进而导致果实软化、营养流失，最终缩短货架期。如何让西梅“保鲜”更久，减少采后损失，是果农和产业面临的一大难题。传统的保鲜方法可能存在安全或环保方面的顾虑，因此，寻找一种安全、环保的新型保鲜技术显得尤为重要。正是在这样的背景下，科研人员将目光投向了一种名为VDAL的植物免疫激活蛋白。VDAL源自一种叫做大丽轮枝菌的真菌，但它不仅不致病，反而能作为“诱导剂”，激发植物自身的免疫和抗逆能力。此前的研究表明，VDAL能提升多种作物的抗病性和抗氧化能力。那么，在西梅采收前喷施VDAL，能否像给它打一针“预防针”一样，激活其内在的防御系统，从而延长采后寿命呢？为了回答这个问题，研究人员在新疆喀什地区西梅采收前5天，对果实喷施了10 mg L^-1的VDAL溶液，之后将其置于1-2°C的低温条件下贮藏63天，系统评估了VDAL处理对西梅果实贮藏品质和生理代谢的影响。这项研究最终发表在国际园艺学期刊《Scientia Horticulturae》上。

为开展这项研究，作者主要采用了以下几种关键的技术方法：首先，研究设置了采前喷施不同浓度VDAL（以10 mg L^-1为最终选定浓度）与清水对照的实验处理，果实来自新疆喀什地区的“法国”西梅果园。在为期63天的冷藏期间，定期取样进行各项指标的测定。其次，在品质指标方面，使用穿透仪测定果实硬度，数字折光仪测定可溶性固形物（TSS），酸度计测定可滴定酸（TA），并采用比色法测定抗坏血酸（AsA）和还原型谷胱甘肽（GSH）含量。再者，在生理生化指标方面，通过商用试剂盒或标准分光光度法测定了包括超氧化物歧化酶（SOD）、过氧化氢酶（CAT）、抗坏血酸过氧化物酶（APX）、谷胱甘肽还原酶（GR）和过氧化物酶（POD）在内的多种抗氧化酶活性。同时，也测定了苯丙烷代谢途径中关键酶——苯丙氨酸解氨酶（PAL）、肉桂酸4-羟化酶（C4H）、4-香豆酰-CoA连接酶（4CL）和多酚氧化酶（PPO）的活性，以及该途径产物总酚、类黄酮和木质素的含量。最后，为了评估氧化应激水平，使用试剂盒测定了超氧阴离子（O₂^•-）产生速率、过氧化氢（H₂O₂）含量和脂质过氧化产物丙二醛（MDA）含量。所有数据均进行了统计分析以评估处理间的差异显著性。

研究结果部分通过多个维度的数据，详细揭示了VDAL处理的作用：

3.1. 采前VDAL处理对西梅果实贮藏期间硬度、TSS、TA、AsA和GSH的影响

研究显示，VDAL处理显著延缓了果实的软化进程。在贮藏第63天，VDAL处理组果实的硬度比对照组高14.81%。同时，VDAL处理有效减缓了可溶性固形物（TSS）和可滴定酸（TA）的下降。在贮藏末期，VDAL组的TSS和TA含量分别比对照组高19.59%和26.32%。此外，作为重要的非酶抗氧化物质，抗坏血酸（AsA）和还原型谷胱甘肽（GSH）的含量在VDAL处理组中也维持得更高。贮藏结束时，VDAL组的AsA和GSH含量分别比对照组高46.50%和91.37%。这些结果表明，采前VDAL处理能从多个方面维持西梅果实的采后品质。

3.2. 采前VDAL处理对西梅果实贮藏期间抗氧化酶活性的影响

VDAL处理显著增强了西梅果实的酶促抗氧化防御系统。在整个贮藏期间，VDAL处理组中SOD、CAT、POD、GR和APX这五种关键抗氧化酶的活性均持续高于对照组。例如，在贮藏中期（第27天），CAT活性在VDAL组中比对照组高61.19%；GR活性在峰值时（第36天）VDAL组是对照组的1.27倍。这表明VDAL处理提升了果实清除活性氧的酶学能力。

3.3. 采前VDAL处理对西梅果实贮藏期间苯丙烷代谢的影响

VDAL处理激活了苯丙烷代谢途径。一方面，它上调了该途径的核心酶活性，包括PAL、C4H、4CL和PPO。例如，PAL活性在峰值时（第27天）VDAL组比对照组高29.63%。另一方面，该途径的产物——总酚、类黄酮和木质素的积累也得到促进。在贮藏第45天，VDAL组的木质素含量是对照组的1.16倍。这些酚类和木质素物质的增加，有助于增强果实的抗氧化能力和物理防御屏障。

3.4. 采前VDAL处理对西梅果实O₂^•-产生速率及H₂O₂和MDA含量的影响

与增强的抗氧化防御相呼应，VDAL处理显著抑制了贮藏期间的氧化应激。VDAL处理组的超氧阴离子（O₂^•-）产生速率和过氧化氢（H₂O₂）积累量始终低于对照组。贮藏结束时，对照组的H₂O₂含量比VDAL组高36.11%。更重要的是，作为膜脂过氧化损伤关键指标的丙二醛（MDA）含量，在VDAL处理组中也显著更低（第63天低23.56%），说明VDAL处理有效减轻了细胞膜的氧化损伤。

综合讨论与结论，本研究系统阐明了采前VDAL处理提升西梅果实贮藏性能的生理与分子机制。VDAL作为一种植物免疫激活蛋白，其作用可能始于被植物细胞表面的模式识别受体识别，进而触发丝裂原活化蛋白激酶（MAPK）级联反应和钙离子内流等早期信号。这些信号进一步调节水杨酸（SA）、茉莉酸（JA）和乙烯（ET）等激素的合成与信号传导，而这些激素正是调控抗氧化防御和苯丙烷生物合成途径的核心。VDAL处理可能同时激活了SA介导的系统获得性抗性（SAR）和JA/ET介导的诱导系统抗性（ISR），从而协同强化了物理防御屏障（如木质素沉积和细胞壁加固）和内部生化防御过程。

本研究的结论明确指出，采前VDAL处理能显著延缓西梅果实的采后衰老。其核心机制在于双重强化果实的防御体系：一是通过提升SOD、CAT、POD、APX、GR等关键抗氧化酶的活性，并维持较高的AsA和GSH水平，从而增强酶促和非酶促抗氧化防御能力，有效清除过量的活性氧（ROS），抑制膜脂过氧化（表现为MDA含量降低）；二是通过上调苯丙烷代谢途径的限速酶PAL及其下游的C4H、4CL等酶的活性，激活该代谢流，促进具有抗氧化和抗菌作用的总酚、类黄酮以及能加固细胞壁的木质素的合成与积累。这两条途径相辅相成，共同减轻了氧化损伤，维持了细胞膜完整性，延缓了营养物质的消耗和品质的劣变，最终显著提升了西梅果实的贮藏性和商品价值。

这项研究的发现具有重要意义。它不仅为西梅这一重要经济果实的采后保鲜提供了一种具体、有效且环境友好的新策略（采前VDAL喷施），而且从机理上深化了我们对植物免疫诱导剂如何通过调控抗氧化系统和次级代谢来增强果实采后抗逆性的理解。该策略避免了直接使用化学杀菌剂可能带来的残留风险，符合绿色农业和食品安全的发展方向，具有广阔的推广应用前景。此外，其揭示的VDAL激活苯丙烷代谢的机制，也可能为其他园艺产品的采后品质调控提供新的思路和借鉴。