包天莉 1，梁银丽 1，2，*，李文平 3，穆兰 2，高德凯 3
（1.西北农林科技大学资源环境学院，陕西杨凌712100；2.中国科学院水利部水土保持研究所，陕西杨凌712100；3.西北农林科技大学林学院，陕西杨凌712100）
摘要：以樱桃番茄（Lycopersicon esculentum var. cerasiforme）为材料，研究温室内外及塿土黄绵土条件下，樱桃番茄果实VC含量和抗坏血酸氧化酶（ascorbic acid oxidase，AAO）、抗坏血酸过氧化物酶（ascorbate peroxidase，APX）、多酚氧化酶（polyphenol oxidase，PPO）活性的变化。结果表明：从结果初期到结果末期，VC含量呈先升后降的趋势，AAO活性变化先降后升，APX活性呈上升趋势，PPO活性则随着生育期的进行不断下降。同一环境条件下，塿土樱桃番茄果实VC含量高于黄绵土；同一土类情况下，露天处理优于温室处理。整个生育期内，塿土露天处理樱桃番茄果实VC含量显著高于其他处理，不同处理间差异显著（P＜0.05）。温室黄绵土处理樱桃番茄果实抗坏血酸氧化酶活性最高，露天塿土最低。结果初期APX活性大小顺序为露天塿土＞温室塿土＞温室黄绵土＞露天黄绵土，结果盛期和结果末期均为露天塿土＞露天黄绵土＞温室塿土＞温室黄绵土。而PPO活性在露天黄绵土处理下最高，露天塿土处理次之。果实鲜质量为温室塿土最高。相关分析表明，VC含量与AAO和PPO活性呈负相关。由VC含量与不同酶类之间的关系及各处理对其影响的结果综合分析：在保持相对高VC含量，低AAO、APX和PPO活性的情况下，露天塿土处理最佳。
关键词：樱桃番茄；抗坏血酸；抗坏血酸氧化酶；抗坏血酸过氧化物酶；多酚氧化酶
VC又名抗坏血酸，是植物和大多数动物体内合成的一类己糖内酯化合物 ［1］。由于人类和一些灵长类动物体内合成VC的最后一个酶发生了突变，所以需要从膳食中摄取VC ［2］。相关研究表明，人类每日摄入10mg VC，即可防治坏血病 ［3］。营养学家证实，补充含有大量来自水果和蔬菜的高VC的膳食可以降低心血管疾病、癌症和神经退行性疾病的发病率 ［4］。同时，VC是植物体许多重要酶的辅酶，参与植物激素、次生代谢产物的合成和一些氨基酸残基的羟基化作用 ［5-7］。
催化VC分解的氧化酶主要有两个：抗坏血酸氧化酶（ascorbic acid oxidase，AAO） ［8］和抗坏血酸过氧化物酶（ascorbate peroxidase，APX） ［9］。高等植物中分解H 2O 2的酶系统中，APX是其中的关键酶 ［10］。AAO定位于细胞壁 ［11］，被认为是抗坏血酸氧代谢途径中主要的酶 ［12］。Fotopoulos等 ［13］研究表明，AAO过表达引起与原生质体外的抗坏血酸循环有关基因的表达量下降，原生质体外氧化态的VC含量升高，使植物对氧化胁迫的耐受力降低。多酚氧化酶（polyphenol oxidase，PPO）是一类质体金属酶，能直接以O 2为氧化底物将酚氧化为醌，使木质素大量合成，从而抑制病原菌的进一步侵染 ［14］。抗坏血酸可以将醌类产物还原到其最初的酚醛结构，避免发生次级反应，生成褐色多聚物，从而抑制PPO活性 ［15］。
具有水果蔬菜之称的番茄含有丰富的人体所需营养物质，尤其是VC含量极高 ［16］。环境条件的不同引起光照水平、温度、水分的变化 ［17］，并进一步影响作物的产量与品质。土壤是作物赖以生存的物质基础 ［18］，其肥力的高低直接影响作物产量水平及品质高低。前人对VC的研究多集中在对VC合成的机理研究以及探讨不同蔬菜瓜果体内VC含量高的原因，而关于不同栽培条件及土壤类型对VC的研究尚少。本实验研究了不同栽培条件和土壤类型对VC含量及相关酶类的影响，测定樱桃番茄果实中VC含量的变化与氧化分解酶活性的变化并分析它们之间的关系，通过选择优势土壤及适宜的栽培条件，提高樱桃番茄果实的VC含量。
1.1 材料、土壤与试剂
金广播红喜樱桃番茄由杨凌裕丰种子有限公司提供。
实验于2013年4—9月在陕西杨凌西北农林科技大学实验场日光温室和有遮雨塑料薄膜的露天进行。日光温室长28.0m、宽8.0m，钢架结构；露天实验场长20m、宽8.0m。两种土类：黄绵土和塿土。黄绵土耕层容重为1.09g/cm 3，田间持水量为220g/kg；塿土耕层容重为1.2g/cm 3，田间持水量为240g/kg（表1）。
表1 供试土壤基本理化性质
Table1Physicochemical properties of the tested soils
土壤有机质含量/（g/kg）全氮含量/（g/kg）速效氮含量/（mg/kg）全磷含量/（g/kg）速效磷含量/（mg/kg）速效钾含量/（mg/kg）pH黄绵土8.730.429.780.5624.7591.927.2塿土9.600.529.570.6426.93102.377.9
磷酸氢二钾、磷酸氢二钠广东光华科技股份有限公司；乙二胺四乙酸二钠、过氧化氢、草酸、抗坏血酸、可溶性淀粉、碘化钾天津博迪化工科技股份有限公司；磷酸二氢钠、冰醋酸成都科龙化工试剂厂；邻苯二酚（化学纯）、偏磷酸国药集团化学试剂有限公司；三氯乙酸上海青析化工科技有限公司；碘酸钾北京化工厂；钼酸铵上海胶体化工厂。
1.2 仪器与设备
LI-6400便携式光合仪美国LI-COR公司；CR21G型高速冷冻离心机日本Hitachi公司；分光光度计上海棱光技术有限公司；FA1004分析天平沈阳龙腾电子称量仪器有限公司；HH-6数显恒温水浴锅国华电器有限公司；HOBOWARE大气温湿度记录仪广州骏凯电子科技有限公司。
1.3 方法
1.3.1 空气温湿度、地温、土壤水分和光照强度的测定
大气温度和相对湿度用HOBOWARE测定，二者均为每小时自动记录一次数据。测定5、10、20、35cm土壤温度。幼苗定植后浇稳苗水，之后每隔5～7d进行灌水，灌水量控制在田间最大持水量的70%～85%，水表控制。在不同生育期用LI-6400便携式光合仪测定环境中光照强度（表2）。
表 2 樱桃番茄不同生育期室内外环境因素
Table 2 Indoor and outdoor environmental factors for cherry tomato at different growth stages
注：P1-G.结果初期温室；P2-G.结果盛期温室；P3-G.结果末期温室；P1-O.结果初期露天；P2-O.结果盛期露天；P3-O.结果末期露天。表中数据为不同生育阶段均值。光照强度是不同生育期早上9：00—11：00的均值。
光照强度/（μmol/（m 2·s））P1-G26.5276.8224.5622.68422.69 P2-G30.4574.8326.3225.32578.52 P3-G27.7576.8725.4121.96475.63 P1-O21.7149.4221.6518.49512.41 P2-O28.4446.5124.5422.52656.81 P3-O25.5150.8722.1719.87562.75生育期气温/℃大气相对湿度/%塿土地温/℃黄绵土地温/℃
1.3.2 番茄果实VC含量及相关酶类测定
分别于樱桃番茄结果初期（5月20日—6月22日）、结果盛期（6月23日—7月16日）、结果末期（7月17日—8月7日）采摘长势均匀、生理成熟度一致的20个成熟樱桃番茄果实，去皮切块混匀后随机取样，用液氮处理并保存于-80℃待用。
VC含量测定：取预处理的切块番茄果实100g，用榨汁机榨成匀浆，采用紫外分光光度法 ［19］测定VC含量。
AAO活性测定 ［20］：称取约2g果肉在pH6.0的磷酸缓冲液中4℃冰浴研磨成匀浆，洗入50mL容量瓶中用磷酸缓冲液定容。放入18～20℃水浴中浸提30min，收集上清液用于测定AAO活性，重复3次。
APX活性测定：参照《植物生理学实验教程》 ［21］做适当改进：称取2g果肉在含1mmol乙二胺四乙酸二钠（ethylenediaminetetraacetic acid disodium salt，EDTA-Na 2）的50mmol/L pH7.0磷酸盐缓冲液于4℃条件下研磨成匀浆，15000r/min离心15min，用磷酸盐缓冲液定容至5mL，取部分上清液经适当稀释后用于酶活性测定。3mL的APX反应液含1.8mL50mmol/L pH7.0磷酸盐缓冲液、0.1mL15mmol/L VC溶液、1mL0.3mmol/L H 2O 2溶液，测定290nm波长处光密度（OD）值的变化。以1min内OD 290nm减少0.01为1个酶活力单位（U）。
PPO活性测定：取约2g果肉在50mmol/L pH6.5磷酸盐缓冲液4℃研磨成匀浆，并低温3000r/min离心10min，上清液转入25mL容量瓶中。沉淀用5mL磷缓再提取2次，上清液并入容量瓶中，定容至25mL，低温保存备用。反应液中含3.9mL50mmol/L磷酸盐缓冲液、1.0mL0.1mol/L邻苯二酚和0.1mL酶液。37℃保温10min，迅速放入冰浴中，立即加入2mL20%三氯乙酸，终止酶反应。反应液于5000r/min离心10min，收集上清，于525nm波长处测定OD值 ［21］。
1.3.3 鲜质量的测定
不同生育期收获所有生理成熟的樱桃番茄果实称质量，并计算平均单果质量。
2.1 土壤类型对樱桃番茄VC含量及相关酶活性的影响
2.1.1 土壤类型对樱桃番茄VC含量的影响
图1 不同土壤类型对樱桃番茄VC含量的影响
Fig.1Effect of soil type on vitamin C content in cherry tomato
不同小写字母表示同时期不同处理间差异显著（P＜0.05）。GH.温室黄绵土；GL.温室塿土；OH.露天黄绵土；OL.露天塿土。下同。
由图1可知，在樱桃番茄整个生长过程中，VC的积累呈先升后降的变化规律。结果盛期是樱桃番茄VC积累量最多和最重要的时期。结果盛期以后植株逐渐衰老，
VC含量下降。相同栽培方式条件下，塿土樱桃番茄果实VC含量高于黄绵土。同一土类情况下，露天处理优于温室处理。整个生育期内，塿土露天处理樱桃番茄果实VC含量显著高于其他处理，不同处理间差异显著（P＜0.05）。VC含量高低顺序分别为露天塿土＞温室塿土＞露天黄绵土＞温室黄绵土。
图2土壤类型对樱桃番茄PPO活性的影响
Fig.2Effect of soil type on PPO activity in cherry tomato
2.1.2 土壤类型对樱桃番茄PPO活性的影响及与VC含量的关系分析由图2可知，从结果初期到结果盛期，PPO活性不断下降。PPO活性在结果初期各处理间差异显著，而在结果盛期和结果末期各处理间差异不显著。露天处理PPO
活性显著高于温室，相同栽培条件下，黄绵土PPO活性高于塿土。相关分析得出，不同时期VC含量与PPO活力呈负相关，相关系数分别为-0.682、-0.754和-0.780。随着VC含量的升高，PPO活性下降。说明VC含量较高的情况下，可以有效抑制PPO活性。
2.1.3 土壤类型对樱桃番茄AAO和APX活性的影响及与
VC含量的关系分析
表3不同土壤类型对樱桃番茄AAO、APX活性的影响
Table3Effect of soil type on ascorbate oxidase and ascorbate peroxidase activities in cherry tomatoomato
处理APX活力/（U/（g·min））GH15.2±0.2 a1.34±0.09 b7.1±0.2 a3.51±0.02 c10.7±0.3 a29.95±0.75 cGL7.9±0.2 c1.59±0.05 b5.5±0.4 b4.84±0.03 c7.1±0.2 c30.18±0.56 cOH10.9±0.2 b1.09±0.05 a5.7±0.4 b10.27±0.57 a8.4±0.4 b31.01±0.43 aOL5.3±0.2 d4.69±0.07 b3.6±0.3 c17.59±0.65 b4.8±0.2 d35.04±0.67 b结果初期结果盛期结果末期AAO活力/（U/（g·min））APX活力/（U/（g·min））AAO活力/（U/（g·min））APX活力/（U/（g·min））AAO活力/（U/（g·min））
注：同列不同小写字母表示差异显著（P＜0.05）。
由表3可知，整个生育期内，温室黄绵土处理樱桃番茄果实AAO活性较高。结果初期温室黄绵土处理樱桃番茄果实AAO活性分别比露天黄绵土、温室塿土和露天塿土处理提高了39.4%、92.4%和186.8%；结果盛期分别提高了24.6%、29.1%和97.2%；结果末期分别提高了27.4%、50.7%和122.9%。从不同时期樱桃番茄果实AAO活性的变化可以看出，结果初期到结果盛期AAO活力的变化速率较快，而从结果盛期到结果末期变化速率相对较慢。
不同处理对樱桃番茄果实APX活性有一定影响，对其影响最大的为露天塿土处理。结果初期APX活性顺序为露天塿土＞温室塿土＞温室黄绵土＞露天黄绵土，结果盛期和结果末期均为露天塿土＞露天黄绵土＞温室塿土＞温室黄绵土。结果初期露天塿土处理分别比温室塿土、温室黄绵土和露天黄绵土处理APX活性提高195.3%、250.5%和332.3%；结果盛期和结果末期比露天黄绵土、温室塿土和温室黄绵土分别提高71.4%、263.9%、401.3%和13.0%、16.1%和17.0%。由此可知，结果初期和结果盛期露天塿土处理对APX活性影响较为明显。
随着生育期的进行，AAO活性呈先降后升的变化趋势，结果初期活性最高。而APX活性随着生育期的进行不断升高。由图1可知，整个生育期VC含量的变化趋势为先升后降。相关分析得出，结果初期、结果盛期和结果末期VC含量与AAO活性呈负相关，相关系数分别为-0.927、-0.945和-0.819；与APX活性呈正相关，相关系数分别为0.381、0.299和0.477，相关趋势与李坤等 ［22］研究结果一致。AAO活性小，说明VC的氧化分解少，即积累量就多。虽然APX与VC呈正相关，但相关系数较小，所以对VC的积累影响不大。
2.2 土壤类型对樱桃番茄鲜质量的影响
樱桃番茄果实发育的大致情况表明，其鲜质量在发育过程中呈先升后降的变化趋势，结果末期鲜质量最低（图3）。整个生育期内，结果初期和结果盛期各处理差异显著，结果末期差异不大。
图3不同土壤类型对樱桃番茄鲜质量的影响
Fig.3Effect of soil type on fresh weight in cherry tomato
温室处理樱桃番茄果实鲜质量大于露天处理。相同栽培环境条件下，塿土樱桃番茄果实鲜质量大于黄绵土。整体来看，不同生育期樱桃番茄果实鲜质量为温室塿土最高，结果初期温室塿土樱桃番茄果实鲜质量分别比温室黄绵土、露天塿土和露天黄绵土处理提高了47.6%、33.6%和4.0%；结果盛期分别提高了21.3%、14.9%和11.7%；结果末期分别提高了23.9%、18.5%和3.2%。
近年来，高等植物中VC物合成途径逐渐被揭示，特别是明确了VC生物合成的L-半乳糖途径 ［23］。樱桃番茄根冠之间存在着一种动态功能均衡关系，发达的根系是樱桃番茄高产的前提 ［24］，而土壤又是根系着生的温床，根系与植株生长好坏与土壤理化性质有着密不可分的联系。同时，环境条件的不同对作物品质及产量也有一定的影响。本研究结果表明，塿土樱桃番茄果实VC含量高于黄绵土。可以推测，塿土质地黏重，保水保肥性较好，可以为植株生长发育提供足够的养分，有利于同化物运输，因而VC含量较高。同一土类条件下，露天处理优于温室处理。这可能与昼夜温差有关，王庆贺等 ［25］研究表明，在昼夜温差较大时，果实VC等品质皆提高。由于温室环境较为稳定，昼夜温差小，所以VC含量相对较低。
不同处理对樱桃番茄果实AAO、APX、PPO和鲜质量影响显著。整个生育期内，温室黄绵土处理樱桃番茄果实抗坏血酸氧化酶活性最高，露天塿土最低。APX活性为露天塿土处理最高，而PPO活性在露天黄绵土处理下最高，露天塿土处理次之。鲜质量为温室塿土最高。VC含量在结果盛期达到最大值，而AAO活性此时最低，有利于VC的积累。这样，一方面VC在持续不断地合成，另一方面其氧化损失很少，从而使VC高水平积累 ［1］。虽然结果盛期APX活性较高，但相关分析表明APX对VC含量影响不大，PPO活性此时相对较低，所以结果盛期采摘可获得高VC含量的樱桃番茄。
由VC含量与不同酶类之间的关系和各处理对其影响的综合分析：在保持相对高VC含量，低AAO、APX和PPO活性的情况下，露天塿土处理最佳。
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Effect of Soil Type on Vitamin C Content and Activities of Related Enzymes in Cherry Tomato
BAO Tianli
1，LIANG Yinli
1，2，*，LI Wenping
3，MU Lan
2，GAO Dekai
3
（1.College of Resources and the Environment，Northwest A&F University，Yangling712100，China；2.Institute of Soil and Water Conservation，Ministry of Water Resources and Chinese Academy of Sciences，Yangling712100，China；3.College of Forest，Northwest A&F University，Yangling712100，China）
Abstract：The cherry tomato（Lycopersicon esculentum var. cerasiforme)was used to investigate vitamin C（VC）content，ascorbic acid oxidase（AAO），ascorbate peroxidase（APX）and polyphenol oxidase（PPO）activities under greenhouse and outdoor condition with Lou soil or loessial soil during the fruiting period.The results showed that from early to later fruiting stages，the VC content increased firstly then decreased，whereas the AAO activity exhibited the opposite trend.Meanwhile，APX activity showed an increasing trend while PPO activity presented a decreasing trend.The VC content was higher in cherry tomatoes from Lou soil than those from loessial soil under the same culti vation condition and it was better in outdoor than in greenhouse with the same type of soil.The vitamin C content was significantly higher in outdoor Lou soil cultivation than other treatments during the growth seasons.A significant difference between o utdoor Lou soil culture and other treatments was observed（P <0.05）.However，AAO activity was the highest in greenhouse loessial soil treatment and the lowest in outdoor Lou soil treatment.The ascorbate peroxidase activity followed the order of outdoor Lou soil>g reenhouse Lou soil>greenhouse loessial soil>outdoor loessial soil during the early fruiting stage，while followed the order outdoor Lou soil>outdoor loessial soil>greenhouse Lou soil>greenhouse loessial soil during the full fruiting stage and later fruiting stage.PPO activity was the highest in outdoor loessial soil treatment and outdoor Lou soil treatment took second place.Correlation analysis indicated that the activities of AAO and PPO were negatively correlated with ascorbic acid content.Therefore，outdoor Lou soil was optimum treatment for preserving high ascorbic acid content and low AAO，APX and PPO activities.
Key words：cherry tomato；ascorbic acid（VC）；ascorbate oxidase（AAO）；ascorbate peroxidase（APX）；polyphenol oxidase（PPO）
中图分类号：S641.2
文献标志码：A
文章编号：1002-6630（2015）05-0024-05
doi：10.7506/spkx1002-6630-201505005
收稿日期：2014-05-07
基金项目：“十二五”国家科技支撑计划项目（2014BAD14B006；2011BAD31B05）
作者简介：包天莉（1989—），女，硕士研究生，主要从事植物营养研究。E-mail：b973583030@163.com
*通信作者：梁银丽（1957—），女，教授，博士，主要从事植物生理生态研究。E-mail：liangyl@ms.iswc.ac.cn