Document Type : Research Paper

Authors

Abstract

To develop an effective technique to reduce chilling injury (CI) in tomato fruit, the effects of treatments with 0, 3 and 6 µM brassinosteroids (BRs) on chilling injury, electrolyte leakage, contents of malondialdehyde, proline and total phenol and activities of phospholipase D (PLD), lipoxygenase (LOX) and phenylalanine ammonia-lyase (PAL), were investigated in tomato fruits stored at 1°C for 21 days. Treatments with BRs, especially at 6 µM, significantly ameliorated chilling injury, reduced electrolyte leakage and malondialdehyde content and increased proline content. PLD and LOX activities in fruits treated with BRs were significantly lower as compared with the control fruits. Also, fruits treated with BRs exhibited significantly higher PAL activity and total phenol content. These results suggest that that brassinosteroids has potential postharvest technology in ameliorating the chilling injury in tomato fruit.

Keywords

کاهش سرمازدگی پس از برداشت میوه گوجه‌فرنگی با تیمار براسینواستروئید 

مرتضی سلیمانی اقدم1* و محمدرضا اصغری2

1 کرج، دانشگاه تهران، پردیس کشاورزی و منابع طبیعی، گروه مهندسی علوم باغبانی و فضای سبز 

2 ارومیه، دانشگاه ارومیه، دانشکده کشاورزی، گروه علوم باغبانی

تاریخ دریافت: 23/10/90             تاریخ پذیرش: 11/4/91

چکیده 

نگهداری میوه گوجه‌فرنگی در دمای زیر 12 درجه سانتی‌گراد منجر به ایجاد آسیب سرمازدگی و کاهش کیفیت و عمر انبارمانی میوه می‌گردد. در این تحقیق تأثیر تیمار پس از برداشت براسینولید به‌عنوان یک براسینواستروئید فعال در غلظت‌های صفر (شاهد)، 3 و 6 میکرومولار بر روی شاخص سرمازدگی، نشت یونی، میزان مالون دی آلدئید، پرولین و فنل کل و فعالیت آنزیم‌های فسفولیپاز D (PLD)، لیپوکسیژناز (LOX) و فنیل آلانین آمونیالیاز (PAL) میوه گوجه‌فرنگی در طول سه هفته نگهداری در دمای سرمازدگی یک درجه سانتی‌گراد مورد بررسی قرار گرفت. نتایج این تحقیق نشان داد که براسینولید در غلظت شش میکرومولار بیشترین تأثیر را در کاهش میزان سرمازدگی، نشت یونی و میزان مالون دی آلدئید و همچنین افزایش میزان پرولین میوه‌ها داشته است. میوه‌های گوجه‌فرنگی تیمار شده با براسینولید در غلظت شش میکرومولار بیشترین میزان فعالیت آنزیم PAL و محتوای فنل کل را نشان دادند. فعالیت آنزیم‌های PLD و LOX در طول دوره نگهداری در دمای سرمازدگی افزایش پیدا می‌کند که نشان‌دهنده افزایش تخریب غشای سلولی میوه‌ها می‌باشد و تیمار براسینولید به طور معنی‌داری باعث کاهش فعالیت این آنزیم‌ها در طول دوره نگهداری در دمای سرمازدگی شده و منجر به افزایش انسجام غشای سلولی می‌گردد. نتایج بدست آمده از این تحقیق نشان داد که تیمار براسینولید با افزایش انسجام غشایی از طریق کاهش فعالیت آنزیم‌های PLD و LOX و کاهش میزان مالون دی آلدئید و نشت یونی و همچنین از طریق فعال سازی مسیر فنیل پروپانوئید با افزایش فعالیت آنزیم PAL که منجر به افزایش میزان و تجمع فنل کل در میوه‌های گوجه‌فرنگی می‌گردد موجب افزایش مقاومت به سرمازدگی پس از برداشت گردید.

واژه‌های کلیدی: براسینولید، سرمازدگی، گوجه‌فرنگی، فسفولیپاز D، لیپوکسیژناز، فنیل آلانین آمونیالیاز

* نویسنده مسئول، تلفن: 09147598795 ، پست‌الکترونیکی: [email protected]

مقدمه

 

یکی از مشکلات اصلی محصولات گرمسیری و نیمه گرمسیری در دوره پس از برداشت حساسیت آنها به دمای پایین می‌باشد که منجر به ایجاد آسیب سرمازدگی می‌شود. آسیب سرمازدگی انبارمانی این محصولات را محدود کرده و منجر به کاهش معنی‌داری در کیفیت محصول می‌گردد. میوه گوجه‌فرنگی حساسیت بالایی به سرمازدگی داشته و نگهداری در دمای زیر 12 درجه سانتی‌گراد موجب ایجاد سرمازدگی می‌شود (56). غشای سلولی اولین حسگر سرما در سلول بوده و اولین مکان برای توسعه آسیب سرمازدگی می‌باشد. غشاهای سلولی در بافت‌های محصولات باغبانی دارای آسیب سرمازدگی تحت انتقال فاز از مایع کریستالی انعطاف‌پذیر به ساختار ژلی جامد قرار می‌گیرند (25). فسفولیپاز D (PLD) مهمترین آنزیم در هیدرولیز فسفولیپیدهای غشا می‌باشد (34). لیپوکسیژناز (LOX) پراکسیداسیون لیپیدهای غشای سلولی را افزایش داده و سیالیت غشا را تغییر می‌دهد و تأثیر مستقیم بر انسجام و نفوذپذیری غشای سلولی دارد (47). پیشنهاد شده است که PLD و LOX آغازگر تجزیه غشای سلولی در طول پیری و تنش سرمازدگی می‌باشند (32 و 33). افزایش در فعالیت PLD  و LOX در پاسخ به تنش سرمازدگی در ذرت نیز گزارش شده است (36). کاهش فعالیت آنزیمی یا سطح بیان ژنPLD  برای حفظ کیفیت و کاهش سرمازدگی پس از برداشت محصولات باغبانی از طریق افزایش انسجام غشای سلولی به‌عنوان یک تکنولوژی نوظهور در دنیا در حال گسترش می‌باشد.

براسینواستروئیدها، براسینولید (BL) و کاستاسترون (CS) به‌عنوان هورمونهای گیاهی استروئیدی نقش بسیار مهمی در رشد و نمو گیاهی مانند رشد لوله گرده، رشد طولی ساقه، اپیناستی برگ، بیوسنتز اتیلن و نمو و رسیدن میوه  بازی می‌کنند. براسینواستروئیدها همچنین در پاسخ گیاهان به تنش‌های زیستی و غیر زیستی مانند سرما (52 و 13)، شوری (31)، گرما (30) و فلزات سنگین (1) نیز نقش بسیار مهمی دارند. زو و همکاران (57) گزارش کردند که کاربرد براسینولید در غلظت 5 میکرومولار باعث کاهش پوسیدگی پس از برداشت و به تأخیر انداختن پیری میوه جوجوبا از طریق کاهش بیوسنتز اتیلن و سرعت تنفس می‌گردد. نقش حفاظتی براسینواستروئیدها در مقابل تنش سرمازدگی در گیاهچه‌های برنج، ذرت، خیار و بادمجان نیز گزارش شده است (26، 17 و 19). وانگ و زنگ (48) گزارش کردند که تیمار گیاهچه‌های برنج با براسینواستروئید از طریق حفظ انسجام غشایی و تجمع پرولین موجب افزایش مقاومت به سرمازدگی می‌گردد. در این تحقیق تأثیر تیمار پس از برداشت براسینولید بر شاخص سرمازدگی و میزان نشت یونی، فعالیت آنزیم‌های PLD، LOX و PAL و میزان مالون دی آلدئید (MDA)، پرولین و فنل کل میوه گوجه‌فرنگی در طول سه هفته نگهداری در دمای یک درجه سانتی‌گراد مورد بررسی قرار گرفت.

مواد و روشها

تهیه میوه‌ها و تیمار با براسینولید: میوه‌های گلخانه‌ای گوجه‌فرنگی رقم نیوتن که در دمای 30-25 درجه سانتی‌گراد روز و 25-20 درجه سانتی‌گراد شب و رطوبت  55 درصد رشد کرده بودند در مرحله سبز بالغ برداشت شده و بلافاصله به آزمایشگاه منتقل گردیدند. میوه‌های دارای آسیب فیزیکی حذف گردید و میوه‌های یکنواخت از لحاظ شکل، رنگ و اندازه برای انجام تیمار انتخاب گردیدند. تعداد 270 عدد میوه انتخاب و به سه دسته مجزای نودتایی در سه تکرار که هر کدام 30 میوه داشتد تقسیم و تیمارهای شاهد و براسینولید در غلظت‌های 3 و 6 میکرومولار انجام شد. برای هر تیمار و تکرار میوه‌ها داخل محلول تازه با غلظت‌های 3 و 6 میکرو‌مولار از براسینولید به مدت 5 دقیقه غوطه‌ور شدند. برای تیمار شاهد از آب مقطر استفاده شد. میوه‌ها قبل از نگهداری در انبار 1 درجه سانتی‌گراد و رطوبت نسبی 90-85 درصد به مدت سه ساعت در دمای آزمایشگاه هوادهی و خشک شدند. پس از یک، دو و سه هفته تعداد 10 میوه از هر تیمار و تکرار به صورت تصادفی انتخاب و 5 عدد میوه برای ارزیابی شاخص سرمازدگی 3 روز در دمای 25 درجه سانتی‌گراد قرار گرفتند و 5 عدد میوه دیگر برای انجام آنالیزهای بیوشیمیایی و فیزیولوژیکی به آزمایشگاه منتقل گردیدند.

فاکتورهای مورد بررسی

شاخص سرمازدگی: برای اندازه‌گیری شاخص سرمازدگی در هر زمان نمونه‌برداری 5 میوه به صورت تصادفی از هر تیمار و تکرار انتخاب گردیده و به دمای 25 درجه سانتی‌گراد آزمایشگاه به مدت 3 روز منتقل گردیدند تا میزان شاخص سرمازدگی میوه بر اساس میزان فرورفتگی سطحی میوه که مهمترین علامت سرمازدگی در میوه گوجه‌فرنگی می‌باشد (10) مورد ارزیابی قرار گیرد. شاخص سرمازدگی بر اساس میزان سطحی از میوه که فرورفتگی سطحی را نشان داده مورد نمره‌دهی قرار گرفت، بدین صورت که اگر فرورفتگی سطحی مشاهده نشد 0 (صفر)؛ در صورت مشاهده فرورفتگی سطحی در کمتر از 25 درصد، سطح میوه نمرة 1 (یک)، در صورت مشاهده فرورفتگی سطحی بین 25 تا 50 درصد سطح میوه نمرة 2 (دو) و مشاهده فرورفتگی سطحی بین 50 تا 75 درصد سطح میوه نمرة 3 (سه) و بیش از 75 درصد فرورفتگی میوه نمرة 4 (چهار)  داده شد و بعد با استفاده از فرمول زیر شاخص سرمازدگی ارزیابی گردید.

4 × تعداد کل میوه / (تعداد میوه دارای علائم سرمازدگی × سطح (نمرة مربوطه) )∑)= شاخص سرمازدگی

نشت یونی، میزان پرولین، مالون دی آلدئید و فنل کل: نشت یونی طبق روش توصیف شده توسط زائو و همکاران (56) مورد ارزیابی قرار گرفت. ضخامت 3 میلی‌متر از مزوکارپ بخش استوایی میوه جدا گردید و در داخل محلول یک دهم مولار مانیتول قرار گرفت و با سرعت 100 دور در دقیقه به مدت دو ساعت به هم زده شد. هدایت الکتریکی محلول (L1) اندازه‌گیری شد. محلول سپس به مدت 10 دقیقه جوشیده شد و بعد در دمای 20 درجه سانتی‌گراد سرد گردید و هدایت الکتریکی آن (L2) اندازه‌گیری شد. نشت یونی بر اساس نسبت L1  به L2  و بر اساس درصد بیان گردید. میزان پرولین بر اساس روش توصیف شده توسط زانگ و همکاران (55) مورد ارزیابی قرار گرفت و نتایج به صورت میکروگرم بر گرم وزن تر میوه بیان گردید.  MDA بر اساس روش تیوباربیتوریک اسید که توسط زائو و همکاران (56) توصیف شده است، اندازه‌گیری گردید و بر اساس میکرومول بر گرم وزن تر میوه بیان شد. میزان فنل کل بر اساس روش جین و همکاران  (20) اندازه‌گیری گردید و بر اساس میلی‌گرم گالیک اسید در 100 گرم وزن تر میوه بیان گردید.

فعالیت آنزیم‌های فسفولیپاز D، لیپوکسیژناز و فنیل آلانین آمونیالیاز: فعالیت آنزیمPLD  و LOX طبق روش ریو و همکاران (40) اندازه‌گیری گردید و بر اساس واحد آنزیمی در میلی‌گرم پروتئین بیان شد. طبق تعریف یک واحد آنزیمی از آنزیم PLD به مقداری از آنزیم گفته می‌شود که توانایی تولید یک نانو مول دی نیتروفنول را در یک ساعت داشته باشد. طبق تعریف یک واحد آنزیمی از آنزیم LOX به مقداری از آنزیم گفته می‌شود که باعث افزایش جذب در یک صدم دقیقه در طول موج 234 نانومتر و 25 درجه سانتی‌گراد را زمانی که لینولئیک اسید به‌عنوان سوبسترا اضافه می‌گردد، داشته باشد. فعالیت آنزیم PAL با روش زو و همکاران (57) اندازه‌گیری گردید. فعالیت آنزیم PAL با تولید سینامات تعیین گردید. میزان تولید سینامات با اندازه‌گیری جذب در طول موج 290 نانومتر توسط دستگاه اسپکتروفتومتر انجام شد. فعالیت آنزیم بر اساس نانوومول سینامیک اسید در ساعت در میلی‌گرم پروتئین بیان گردید. میزان پروتئین با استفاده از روش برادفورد (5) و با استفاده از سرم آلبومن گاوی (BSA) به‌عنوان استاندارد اندازه‌گیری شد.

تجزیه آماری داده‌ها: این آزمایش به صورت کرت‌های خردشده در زمان بر پایه طرح کاملا تصادفی با فاکتور اصلی، غلظت براسینولید در سه سطح (0، 3 و 6 میکرومولار) و فاکتور فرعی زمان در سه سطح (سه هفته طول دوره انبارمانی گوجه‌فرنگی) با سه تکرار انجام گردید. تجزیه واریانس داده‌ها با استفاده از نرم‌افزار SPSS نسخه 16 انجام شد. مقایسه میانگین داده‌ها با استفاده از آزمون چند دامنه‌ای دانکن در سطح احتمال 1 و 5 درصد انجام گردید. تمامی نمودارها با استفاده از نرم‌افزار Excel رسم شدند.

نتایج

شاخص سرمازدگی و نشت یونی: نتایج این تحقیق نشان داد که براسینولید تاثیر معنی داری در کاهش شاخص سرمازدگی میوه گوجه فرنگی در طول دوره انبارمانی داشت P < 0.01)، نمودار 1)، همچنین براسینولید بویژه در غظت 3 میکرومولار به طور معنی داری موجب کاهش نشت یونی در میوه گوجه فرنگی شد (P < 0.05، نمودار 2).  تاثیر مثبت براسینواستروئید ها در کاهش سرمازدگی در گیاهچه های بادمجان، خیار، ذرت و برنج نیز گزارش شده است (26، 17، 19). بر اساس بررسی منابع انجام شده نتایج گزارش شده در این تحقیق اولین گزارش در مورد کاربرد براسینواستروئید ها برای کاهش سرمازدگی پس از برداشت محصولات باغبانی می باشد.

 

 

نمودار 1-  شاخص سرمازدگی در میوه گوجه فرنگی در طول سه هفته نگهداری در دمای سرمازدگی تحت تاثیر سطوح  براسینولید

 

نمودار 2- تاثیر سطوح براسینولید بر روی درصد نشت یونی میوه گوجه فرنگی تحت دمای سرمازدگی


میزان مالون دی آلدئید: نتایج این تحقیق نشان داد که براسینولید بویژه در غظت 6 میکرومولار تاثیر معنی داری در کاهش میزان MDA  میوه گوجه فرنگی در طول دوره انبارمانی داشت P < 0.05)، نمودار 3). حفظ انسجام غشای سلولی در دمای پایین عامل مهمی در مقاومت به سرمازدگی در محصولات باغبانی می باشد (50). نشت یونی و محتوای MDA به عنوان شاخص های آسیب غشایی برای اندازه گیری غیر مستقیم انسجام غشای سلولی مورد توجه قرار گرفته اند و می توانند کاهش انسجام غشای سلولی و وقوع آسیب سرمازدگی را در محصولات باغبانی نشان دهند (43). پراکسیداسیون لیپید های غشای سلولی با تجمع MDA موجب ایجاد آسیب سرمازدگی در محصولات باغبانی می گردد (3) و نتایج این تحقیق نشان می دهد که تیمار براسینولید با کاهش تجمع MDA می تواند آسیب سرمازدگی پس از برداشت را در میوه گوجه فرنگی کاهش دهد.

 

 
   

 

 

 

 

 

 


نمودار 3- تاثیر سطوح براسینولید بر روی میزان مالون دی آلدئید میوه گوجه فرنگی تحت دمای سرمازدگی


میزان پرولین: نتایج این تحقیق نشان داد که میزان پرولین در طول دوره  انبارمانی در دمای سرمازدگی در میوه های تیمار شاهد کاهش می یابد و در هفته اول میوه های تیمار شاهد دارای بیشترین مقدار پرولین می باشند ولی در طول هفته دوم و سوم میزان پرولین در میوه های تیمار شده با براسینولید افزایش معنی داری نشان می دهد و در پایان دوره انبارمانی میزان پرولین بیشتری در میوه های تیمار شده با 6 یکرومولار براسینولید مشاهده گردید (P < 0.01، نمودار 4).

 

 
   

 

 

 

 

 

 

 


نمودار 4- تاثیر سطوح براسینولید بر روی میزان پرولین میوه گوجه فرنگی تحت دمای سرمازدگی


فعالیت آنزیم فسفولیپاز D و لیپوکسیژناز: نتایج این تحقیق نشان داد که فعالیت آنزیم های PLD  و LOX در طول دوره نگهداری میوه گوجه فرنگی در دمای سرمازدگی افزایش یافت که نشان دهنده فعال شدن مسیر تجزیه غشای سلولی در پاسخ به سرمازدگی می باشد. روند افزایشی فعالیتPLD  و LOX در طول دوره سرمازدگی میوه گوجه فرنگی در اثر تیمار براسینولید به طور معنی داری کاهش پیدا  کرد (P < 0.01، نمودار 5).

فعالیت آنزیم PAL و میزان فنل کل: نتایج این آزمایش نشان می دهد که فعالیت آنزیم PAL در میوه های گوجه فرنگی تیمار شاهد و تیمار براسینولید دارای روند افزایشی در طول دوره انبارمانی می باشد اما فعالیت آنزیم PAL در میوه گوجه فرنگی تیمار شده با براسینولید در طول دوره انبارمانی به طور معنی داری بیشتر می باشد (P < 0.01، نمودار 6)، همچنین در میوه های تیمار شده با براسینولید، بدون تفاوت معنی دار بین 3 و 6 میکرو مولار، میزان فنل کل میوه نیز افزایش معنی داری نشان می دهد (P < 0.05، نمودار 7) که می تواند با افزایش فعالیت آنزیم PAL در ارتباط باشد.

 

 
   

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 


نمودار 5-  فعالیت PLD و LOX  در طول سه هفته نگهداری در دمای سرمازدگی تحت تاثیر سطوح براسینولید

 

 

 

 

 

 

نمودار 6- تاثیر سطوح براسینولید بر روی فعالیت آنزیم PAL  در میوه گوجه فرنگی تحت دمای سرمازدگی

 
   

 

 

 

 

 

 

 


نمودار 7- تاثیر سطوح براسینولید بر روی محتوای فنل کل میوه گوجه فرنگی تحت دمای سرمازدگی


بحث

به طور کلی آسیب سرمازدگی ابتدا در غشای سلولی همراه با تغییر در ترکیب اسیدهای چرب فسفولیپیدها اتفاق می افتد و آسیب غشایی موجب شروع آبشاری از واکنش های ثانویه می گردد که منجر به تخریب ساختار سلولی می شود. این آسیب غشایی می تواند بوسیله نشت یونی مورد برآورد قرار گیرد. (28). کاهش نشت یونی در میوه های گوجه فرنگی تیمار شده با براسینولید را می توان به تاثیر آن در حفظ انسجام غشای سلولی مربوط دانست که توسط وانگ و زنگ (48) نیز گزارش شده است. هادگ و همکاران (18) بیان نمودند که MDA محصول نهایی اکسیداسیون اسیدهای چرب می باشد و می تواند به عنوان شاخص پراکسیداسیون لیپید غشای سلولی که در اثر تولید گونه های فعال اکسیژن (ROS) بوجود می آید مورد توجه قرار گیرد. گزارش شده است که تیمار براسینواستروئید ها می تواند سطوح پراکسیداسیون لیپید و تجمع MDA را که توسط تنش های محیطی مانند شرایط غیر هوازی یا کمبود اکسیژن (12)، سمیت کادمیوم (2)، گرما (30) و خشکی (39) القا می گردد کاهش دهد و موجب به حداقل رسیدن آسیب تنش های محیطی در گیاهان گردد. یوآن و همکاران (53) گزارش کردند که تیمار براسینواستروئید موجب کاهش سطوح MDA و H2O2 در گیاهچه های گوجه فرنگی تحت تنش خشکی می گردد. هامادا (16) گزارش نمود که براسینواستروئد موجب حفظ ساختار و انسجام غشای سلولی در گیاهان می گردد. بر این اساس، تیمار براسینواستروئید در گیاه لوبیا، در حضور یا عدم حضور سمیت کادمیوم، موجب افزایش شاخص انسجام غشای سلولی و کاهش پراکسیداسیون لیپید های غشا و تجمع MDA می گردد (38). بهنام نیا و همکاران (4) نشان دادند که تیمار براسینواستروئید موجب کاهش سطوح MDA و H2O2، افزایش فعالیت سیستم آنتی اکسیدانی و کاهش تنش اکسیداتیو بوجود آمده در اثر تنش خشکی در گیاه گوجه فرنگی می گردد. لیو و همکاران (24) گزارش کردند که در کشت سوسپانسیون سلولی Chorispora bungeana تحت تنش سرمازدگی تیمار براسینواستروئید فعالیت آنزیم های آنتی اکسیدانی کاتالاز (CAT)، آسکوربات پراکسیداز (APX)، سوپراکسید دیسموتاز (SOD) و سطوح آسکوربیک اسید (AsA) و گلوتاتیون احیا شده (GSH) را افزایش داده و موجب مهار تجمع ROS گردیده و پراسیداسیون لیپید و تجمع MDA را کاهش می دهد. پیشنهاد شده است که تجمع پرولین به عنوان یک مکانیسم مقاومت در برابر تنش سرمازدگی در گیاهان مطرح می باشد (51).

در گیاهان پرولین تجمع یافته در پاسخ به تنش سرمازدگی نقش مهمی در تنظیم اسمز سلولی بین سیتوپلاسم و واکوئل، تنظیم نسبت NAD+/NADH، سمیت زدایی ROS و حفظ انسجام غشای سلولی  ایفا می کند (51). یوسف و همکاران (54) گزارش کردند که تیمار گیاهان Vigna radiata با براسینواستروئید در حضور یا عدم حضور سمیت بر (Boron) فعالیت آنزیم های آنتی اکسیدانی را افزایش داده و موجب تجمع معنی دار در میزان پرولین می گردد. رادی (38) نشان داد که تیمار گیاه لوبیا با براسینواستروئید در حضور یا عدم حضور سمیت کادمیوم موجب تجمع معنی دار در میزان پرولین می گردد. و فعالیت آنزیم های آنتی اکسیدانی را افزایش می دهد. واردهینی و رائو (46) گزارش نمودند که تیمار براسینواستروئید میزان پرولین را در گیاه سورگوم تحت تنش شوری افزایش می دهد. در برنج افزایش مقاومت به تنش سرمازدگی در اثر تیمار براسینولید به علت افزایش میزان پرولین توسط وانگ و زنگ (48) نیز گزارش شده است.

غشای سلولی اولین حسگر سرما در سلول بوده و اولین مکان برای توسعه آسیب سرمازدگی می باشد. غشاهای سلولی در بافت های محصولات باغبانی دارای آسیب سرمازدگی تحت انتقال فاز از مایع کریستالی انعطاف پذیر به ساختار ژلی جامد قرار می گیرند (25). در طول پیری و سرمازدگی تخریب لیپیدهای غشایی با فعالیت آنزیم های لیپولیتیک غشایی مانند PLD  و LOX همراه می باشد (36).  PLD و LOX با پراکسیداسیون اسیدهای چرب غیراشباع غشایی عامل اصلی تخریب غشا در طول دوره سرمازدگی می باشند (36، 47). مائو و همکاران (27) بیان کردند که توسعه سرمازدگی در میوه خیار با افزایش فعالیت PLD و LOX در دمای سرمازدگی همراه می باشد و تیمار گرمایی مقاومت به سرمازدگی را در میوه خیار با کاهش فعالیت PLD و LOX افزایش می یابد. این نتایج پیشنهاد می کند که آنزیم هایPLD  وLOX  با آغاز آسیب سرمازدگی بوسیله تخریب غشا و مسیر سیگنال دهی در پاسخ به دمای سرمازدگی همراه می باشند. ریو و همکاران (40) گزارش نمودند که در میوه لاکوآت فعالیت آنزیم های PLD و LOX در پاسخ به تنش سرمازدگی افزایش می یابد و کاهش قهوه ای شدن درونی (IB) که از علایم اصلی سرمازدگی در میوه لاکوآت می باشد در اثر تیمار گرمایی همراه با کاهش فعالیت PLD  و LOX  و همچنین کاهش نشت یونی و میزان MDA می باشد.

چائو و همکاران (7) تاثیر تیمار 1-متیل سیکلوپروپن (1-MCP) بر سرمازدگی میوه لاکوآت (Loquat) را برسی نموده و بیان کردند که تیمار 1-MCP به طور معنی داری میزان سرمازدگی را در میوه لاکوآت کاهش می دهد. تیمار 1-MCP از تجمع مالون دی آلدئید، رادیکال سوپر اکسید و پراکسید هیدروژن و افزایش نشت یونی جلوگیری می کند. علاوه بر این میوه های تیمار شده با 1-MCP دارای فعالیت بالای CAT و فعالیت پایین LOX و PLD  و فسفولیپاز C  (PLC) بودند. این نتایج پیشنهاد می کنند که LOX  و PLD  و PLC عامل اصلی آسیب سرمازدگی می باشند و تاثیر 1-MCP در کاهش سرمازدگی ممکن است مربوط به کاهش فعالیت این آنزیم ها باشد. 1-MCP با کاهش تولید رادیکال سوپر اکسید از طریق کاهش فعالیت LOX و افزایش تجزیه پراکسید هیدروژن از طریق افزایش فعالیت CAT باعث کاهش تنش اکسیداتیو در میوه لاکوآت می گردد (7). نتایج این تحقیق نشان می دهد که فعالیت فسفولیپازها مانند PLD  و PLC عامل اصلی در تخریب غشای سلولی محصولات باغبانی در دمای سرمازدگی می باشد و هر تیمار پس از برداشت که بتواند فعالیت این آنزیم ها را کاهش دهد می تواند به عنوان یک ابزار قدرتمند برای کاهش سرمازدگی مورد استفاده قرار گیرد و نتایج بدست آمده در این تحقیق گواهی بر این مدعاست.

PAL به عنوان آنزیم کلیدی در متابولیسم فنیل پروپانوئید تبدیل فنیل آلانین به ترانس سینامیک اسید را کاتالیز می نماید که اولین مرحله در بیوسنتز فنیل پروپانوئید ها بوده و منجر به تولید متابولیت های ثانویه مانند لیگنین، فیتوالکسین ها و فلاونوئید ها می گردد. در واقعPAL  به عنوان آنزیم حدواسط متابولیسم اولیه (مسیر اسید شیکمیک) و متابولیسم ثانویه (مسیر فنیل پروپانوئید) محسوب می گردد (11). علاوه بر این PAL بوسیله استرس های زیستی مانند آلودگی های قارچی (21) و استرس های غیر زیستی مانند سرمازدگی (41،22)، نور UV-B (44) و UV-C (37)، زخم (6)، ازن (42) و هورمون های گیاهی مانند اسید جاسمونیک، اسید سالیسیلیک، اسید ابسیزیک و اتیلن (49، 9) تحریک می گردد. این یافته ها پیشنهاد می کنند که PAL نقش مهم و ضروری در مقاومت گیاه به تنش های محیطی بازی می کند (11) و القای PAL  می تواند به عنوان یک مکانیسم دفاعی در برابر سرمازدگی پس از برداشت محصولات باغبانی مورد توجه قرار گیرد (22). در حالت کلی افزایش فعالیت PAL در میوه های نگهداری شده در دمای سرمازدگی به عنوان یک مکانیسم برای کاهش اثرات سرمازگی پذیرفته شده است (23) و تیمار گرمایی با افزایش فعالیت PAL  موجب کاهش سرمازدگی در میوه موز می گردد (8). پیشنهاد شده است که تجمع رونوشت های PAL می تواند به عنوان یک مارکر مولکولی برای مقاومت به سرمازدگی در مرکبات مورد استفاده قرار گیرد (41). شرایط تنش می تواند موجب افزایش فعالیتPAL  گردد که به عنوان اولین آنزیم محدودکننده سرعت مسیر فنیل پروپانوئیدها مطرح می باشد (35). افزایش فعالیت آنزیمPAL  موجب افزایش فعالیت مسیر فنیل پروپانوئید گردیده و مقاومت گیاه در برابر تنش های محیطی را افزایش می دهد (11،22). محصولات مسیر فنیل پروپانوئید مانند فنل ها دارای خاصیت آنتی اکسیدانی بوده و می توانند نقش حفاظتی مهمی در برابر تنش های اکسیداتیو مانند سرمازدگی بازی کنند (23،15). گالوز و همکاران (14) گزارش کردند که انبار با کاهش تدریجی دما از 12 تا 4 درجه سانتی گراد موجب افزایش فعالیت PAL  گردیده و موجب کاهش آسیب سرمازدگی میوه گوجه فرنگی می شود. چن و همکاران (8) گزارش کردند که تیمار گرمایی 38 درجه سانتی گراد به مدت سه روز قبل از نگهداری در دمای 8 درجه سانتی گراد مقاومت به سرمازدگی را در میوه موز افزایش می دهد. میزان رونوشت های MaPAL1  و MaPAL2 و میزان فعالیت آنزیم PAL  در میوه های تیمار شده با گرما افزایش یافته و میزان نشت یونی و میزان مالون دی آلدئید کاهش می یابد و موجب کاهش آسیب سرمازدگی در میوه موز می گردد. پس از فعال سازی آنزیم PAL  ترکیبات فنلی مانند فلاونوئیدها و آنتوسیانین ها در بافت های در معرض تنش افزایش یافته و به عنوان سیستم دفاعی در برابر تنش عمل می کنند (11). افزایش در فعالیت PAL  و میزان فنل کل همراه با افزایش مقاومت گیاهان به سرما می باشد. چن و همکاران (8) نشان دادند که تیمار پس از برداشت میوه انگور با اسید سالیسیلیک موجب تجمع mRNAی PAL و افزایش سنتز پروتئین جدیدPAL  و افزایش فعالیت آنزیم PAL  و متعاقباً تجمع فنیل پروپانوئید ها در میوه می گردد که موجب تقویت سیستم دفاعی میوه می گردد.

نتیجه‌گیری نهایی:

بر اساس نتایج این تحقیق می‌توان بیان کرد که براسینولید می‌تواند به‌عنوان یک تکنولوژی پس از برداشت توانمند برای کاهش آسیب سرمازدگی در میوه گوجه‌فرنگی مورد استفاده قرار گیرد. تأثیر تیمار براسینولید در کاهش آسیب سرمازدگی در میوه گوجه‌فرنگی می‌تواند به افزایش انسجام غشای سلولی در اثر کاهش فعالیت آنزیم‌هایPLD  و LOX و کاهش پراکسیداسیون غشای سلولی مربوط باشد که با کاهش میزان نشت یونی و مالون دی آلدئید همراه می‌باشد. افزایش میزان پرولین در میوه‌های تیمار شده با براسینولید نیز می‌تواند دلیلی بر افزایش مقاومت به سرمازدگی در میوه‌ها باشد. همچنین تأثیر تیمار براسینواستروئید در کاهش سرمازدگی در میوه گوجه‌فرنگی می‌تواند در نتیجه افزایش میزان فنل کل میوه در اثر افزایش فعالیت آنزیم PAL باشد.

سپاسگزاری

این تحقیق بر اساس طرح پژوهشی باشگاه پژوهشگران جوان، دانشگاه آزاد اسلامی واحد اهر انجام شده است و لازم است از ریاست و معاون محترم پژوهشی و ریاست محترم باشگاه پژوهشگران جوان آن واحد نهایت تشکر و قدردانی را داشته باشیم.

1-   Ali, B., Hasan, S.A., Hayat, S., Hayat, Q., Yadav, S., Fariduddin, Q., Ahmad, A., 2008. A role for brassinosteroids in the amelioration of aluminium stress through antioxidant system in mung bean (Vigna radiata L. Wilczek). Environ. Exp. Bot. 62: 153–159.
2-   Anuradha, S., Rao, S.S.R., 2007. The effect of brassinosteroids on radish (Raphanus sativus L.) seedlings growing under cadmium stress. Plant. Soil. Environ. 53: 465–472.
3-   Asghari, M.R., Aghdam, M.S., 2010. Impact of salicylic acid on post-harvest physiology of horticultural crops. Trends Food. Sci Technol. 21:502-509.
4-   Behnamnia, M., Kalantari, K.M., Rezanejad, F., 2009. Exogenous application of brassinosteroid alleviates drought-induced oxidative stress in Lycopersicon esculentum L. Gen. Appl. Plant Physiol. 35: 22–34.
5-   Bradford, M.M., 1976. A rapid and sensitive method for the quantitation of micro-gram quantities of protein utilizing the principle of protein-dye binding. Anal. Biochem. 72: 248–254.
6-   Campos-Vargas, R., Nonogaki, H., Suslow, T., Saltveit, M.E., 2005. Heat shock treatments delay the increase in wound induced phenylalanine ammonia-ammonia-lyase activity by altering its expression, not its induction in Romaine lettuce (Lactuca sativa) tissue. Physiol Plant. 132: 82–91
7-   Cao, S., Zheng, Y., Wang, K., Rui, H., Tang, S., 2009. Effects of 1-methylcyclopropene on oxidative damage, phospholipases and chilling injury in loquat fruit. J Sci Food Agric. 89: 2214–2220.
8-   Chen, J.Y., He, L.H., Jiang, Y.M., Wang, Y., Joyce, D.C., Ji, Z.L.., Lu, W.J., 2008. Role of phenylalanine ammonia-lyase in heat pretreatment-induced chilling tolerance in banana fruit. Physiol Plant. 132: 318–328.
9-   Chen, J.Y., Wen, P.F., Kong, W.F., Pan, Q.H., Zhan, J.C., Li, J.M., Wan, S.B., Huang W.D., 2006. Effect of salicylic acid on phenylpropanoid and phenylalanine ammonia-lyase in harvested grape berries. Postharvest Biol. Technol. 40: 64–72.
10-Ding, C.K., Wang, C.Y., Gross, K.C., Smith, D.L., 2002. Jasmonate and salicylate induce the expression of pathogenesis-related-protein genes and increase resistance to chilling injury in tomato fruit. Planta 214: 895–901.
11-Dixon, R.A., Paiva, N.L., 1995. Stress-induced phenylpropanoid metabolism. Plant Cell. 7: 1085–1097.
12-Ershova, A., Khripach, V., 1996. Effect of epibrassinolide on lipid peroxidation in Pisum sativum at normal aeration and under oxygen deficiency. Russ J. Plant Physiol. 43: 750–752.
13-Fariduddin, Q., Yusuf, M., Chalkoo, S., Hayat, S., Ahmad, A., 2011. 28-homobrassinolide improves growth and photosynthesis in Cucumis sativus L. through an enhanced antioxidant system in the presence of chilling stress. Photosynthetica 49, 55–64.
14-Galvez, A.B., Garcia, M.V., Corrales, J.C., Lopez, A.C., Valenzuela, J.A.L., 2010. Effect of gradual cooling storage on chilling injury and   phenylalanine ammonia-lyase activity in tomato fruit. J Food Biochem. 34: 295–307.
15-Gonzalez-Aguilar, G.A., Tiznado-Hernandez, M.E., Zavaleta-Gatica, R., Martinez-Tellez, M.A., 2004. Methyl jasmonate treatments reduce chilling injury and activate the defense response of guava fruits. Biochem Biophy Res. Comm. 313: 694–701.
16-Hamada, K., 1986. Brassinolide in crop cultivation. In: Macgregor, P. (Ed.), Plant Growth Regulators in Agriculture. Food Fertility Technology, Central Asia Pacific Region. , pp. 190–196.
17-He, R.Y., Wang, G.J., Wang, X.S., 1991. Effects of brassinolide on growth and chilling resistance of maize seedlings. In: Cultler HG, Yokota T, Adam G, editors. Brassinosteroids—chemistry, bioactivity and application. Washington: ACS Symposium Series, American Chemical Society, p. 220–30.
18-Hodges, D., Delong, J.M., Forney, C.F., Prange, R.K., 1999. Improving the thiobarbituric acid-reactive substances assay for estimating lipid peroxidation in plant tissues containing anthocyanin and other interfering compounds. Planta 207: 604–611.
19-Hotta, Y., Tanaka, T., Luo, B.S., Takeuchi, Y., Konnai, M., 1998.  Improvement of cold resistance in rice seedlings by 5-aminolevulinic acid. J Pestic. Sci. 23, 29–33.
20-Jin, P., Zheng, Y., Tang, S., Rui, H., Wang, CY. 2009. A combination of hot air and methyl jasmonate vapor treatment alleviates chilling injury of peach fruit. Postharvest Biol. Technol. 52, 24–29.
21-Jones, D.H., 1984. Phenylalanine ammonia-lyase: regulation of its induction, and role in plant development. Phytochemistry 23: 1349–1359
22-Lafuente, M.T., Zacarias, L., Martinez-Tellez, M.A., Sanchez-Ballesta, M.T., Granell, A., 2003. Phenylalanine ammonia-lyase and ethylene in relation to chilling injury as affected by fruit age in citrus. Postharvest Biol. Technol. 29: 308–317.
23-Lafuente, M. T., Zacarias, L., Martinez-Tellez, M. A., Sanchez- Ballesta, M. T., Dupille, E., 2001. Phenylalanine ammonia-lyase as related to ethylene in the development of chilling symptoms during cold storage of citrus fruits. J. Agric. Food Chem. 49: 6020-6025.
24-Liu, Y.J., Zhao, Z.G., Si, J., Di, C.X., Han, J., An, L.Z., 2009. Brassinosteroids alleviate chilling-induced oxidative damage by enhancing antioxidant defense system in suspension cultured cells of Chorispora bungeana. Plant Growth Regul. 59, 207–214.
25-Lyons, J.M., 1973. Chilling injury in plants. Ann. Rev. Plant Physiol, 24: 445–466.
26-Mandava, N.B., 1988. Plant growth-promoting brassinosteroids. Annu. Rev. Plant Physiol. Plant. Mol Biol. 39, 23–52.
27-Mao LC, Pang HG, Wang GZ and Zhu CG, 2007. Phospholipase D and lipoxygenase activity of cucumber fruit in response to chilling stress. Postharvest Biol. Technol. 44:42–47.
28-Mirdehghan, S.H., Rahemi, M., Castillo, S., Martinez-Romero, D., Serrano, M., Valero, D., 2007. Pre-storage application of polyamines by pressure or immersion improves shelf life of pomegranate stored at chilling temperature by increasing endogenous polyamine levels. Postharvest Biol. Technol. 44, 26–33.
29-Nguyen, T. B. T., Ketsa, S., van Doorn, W. G., 2003. Relationship between browning and the activities of polyphenol oxidase and phenylalanine ammonia lyase in banana peel during low temperature storage. Postharvest Biol. Technol. 30:187-193.
30-Ogweno, J.O., Song, X.S., Shi, K., Hu, W.H., Mao, W.H., Zhou, Y.H., Yu, J.Q., Nogues, S., 2008. Brassinosteroids alleviate heat-induced inhibition of photosynthesis by increasing carboxylation efficiency and enhancing antioxidant systems in Lycopersicon esculentum. Plant Growth Regul. 27, 49–57.
31-Ozdemir, F., Bor, M., Demiral, T., Turkan, I., 2004.  Effects of 24-epibrassinolide on seed germination, seedling growth, lipid peroxidation, proline content and antioxidative system of rice (Oryza sativa L) under salinity stress. Plant Growth Regul.  42, 203–211.
32-Paliyath, G., Droillard, M.J., 1992. The mechanisms of membrane deterioration and disassembly during senescence. Plant Physiol. Biochem. 30: 789–812.
33-Paliyath, G., Thompson, J.E., 1987. Calcium and calmodulin regulated breakdown of phospholipid by microsomal membranes from bean cotyledons. Plant Physiol. 83:63-68.
34-Paliyath, G., Whiting, M.D., Stasiak, M.A., Murr, D.P., Clegg, B.S., 1997. Volatile production and fruit quality during development of superficial scald in Red Delicious apples. Food Res. Int. 30: 95–103.
35-Pereyra, L., Roura, S.I. And Del Valle, C.E. 2005. Phenylalanine ammonia lyase activity in minimally processed Romaine lettuce. Lebensm.-Wiss. Technol. 38: 67–72.
36-Pinhero, R.G., Paliyath, G., Yada, R.Y., Murr, D.P., 1998. Modulation of phospholipase D and lipoxygenase activities during chilling. Relation to chilling tolerance of maize seedlings. Plant Physiol. Biochem. 36:213–224.
37-Pongprasert, N., Sekozawa, Y., Sugaya, S., Gemma, H., 2011. The role and mode of action of UV-C hormesis in reducing cellular oxidative stress and the consequential chilling injury of banana fruit peel. Int. Food Res. J. 18: 721-729.
38-Rady, M.M., 2011. Effect of 24-epibrassinolide on growth, yield, antioxidant system and cadmium content of bean (Phaseolus vulgaris L.) plants under salinity and cadmium stress. Sci. Hortic. 129: 232-237.
39-Robinson, J.M., Bunce, J.A., 2000. Influence of drought-induced water stress on soybean and spinach leaf ascorbate-dehydroascorbate level and redox status. Int. J. Plant Sci. 161, 271–279.
40-Rui, H., Cao, S., Shang, H., Jin, P., Wang, K., Zheng, Y., 2010. Effects of heat treatment on internal browning and membrane fatty acid in loquat fruit in response to chilling stress. J. Sci. Food Agric. 90: 1557–1561.
41-Sanchez-Ballesta, M.T., Zacarias, L., Granell, A., Lafuente, M.T., 2000. Accumulation of PAL transcript and PAL activity as affected by heat-conditioning and low-temperature storage and its relation to chilling sensitivity in mandarin fruits. J. Agric. Food Chem. 48: 2726-2731.
42-Sgarbi, E., Fornasiero, R.B., Lins, A.P., Bonatti, P.M., 2003. Phenol metabolism is differentially affected by ozone in two cell lines from grape (Vitis vinifera L.) leaf. Plant Sci. 165: 951–957
43-Shewfelt, R.L., Purvis, A.C., 1995. Toward a comprehensive model for lipid peroxidation in plant tissue. Hortscience 30: 213–218.
44-Teklemariam, T.A., Blake, T.J., 2004. Phenylalanine ammonia-lyase-induced freezing tolerance in jack pine (Pinus banksiana) seedlings treated with low, ambient levels of ultraviolet-B radiation. Physiol Plant. 122: 244–253.
45-Tomas-Barberan, F.A., Espin, J. C., 2001. Phenolic compounds and related enzymes as determinants of quality in fruits and vegetables. J. Sci. Food Agric. 81:853-876.
46-Vardhini, B.V., Rao, S.S.R., 2003. Amelioration of osmotic stress by brassinosteroids on seed germination and seedling growth of three varieties of sorghum. Plant Growth Regul. 41:25–31.
47-Wang, X., 2001. Plant phospholipases. Annu Rev Plant Physiol Plant Mol Biol. 52:211–231.
48-Wang, B.K., Zeng, G.W., 1993. Effect of epibrassinolide on the resistance of rice seedlings to chilling injury. Acta Phytophysiol. Sinica. 19, 38–42.
49-Wen, P.F., Chen, J.Y., Kong, W.F., Pan, Q.H., Wan, S.B., Huang, W.D., 2005. Salicylic acid induced the expression of phenylalanine ammonia-lyase gene in grape berry. Plant Sci. 169: 928–934.
50-Wonsheree, T., Kesta, S., van Doorn, W.G., 2009. The relationship between chilling injury and membrane damage in lemon basil (Ocimum citriodourum) leaves. Postharvest Biol. Technol. 51: 91–96.
51-Yadegari, L.Z., Heidari, R., Carapetian, J., 2007. The influence of cold acclimation on proline, malondialdehyde (MDA), total protein and pigments contents in soybean (Glycine max) seedlings. J Biol Sci. 7:1436–1441.
52-Yu, J.Q., Zhou, Y.H., Ye, S.F., Huang, L.F., 2002.  24-Epibrassinolide and abscisic acid protect cucumber seedlings from chilling injury. J. Hortic. Sci. Biotechnol. 77, 470–473.
53-Yuan, G.F., Jia, C.G., Li, Z., Sun, B., Zhang, L.P., Liu, N., Wang, Q.M., 2010. Effect of brassinosteroids on drought resistance and abscisic acid concentration in tomato under water stress. Sci. Hortic. 126, 103–108.
54-Yusuf, M., Fariduddin, Q., Ahmad, A., 2011.  28-Homobrassinolide mitigates boron induced toxicity through enhanced antioxidant system in Vigna radiata plants. Chemosphere 85: 1574–1584.
55-Zhang, X., Shen, L., Li, F., Zhang, Y., Menga, D., Sheng, J., 2010. Up-regulating arginase contributes to amelioration of chilling stress and the antioxidant system in cherry tomato fruits. J. Sci. Food Agric. 90: 2195–2202.
56-Zhao, D.Y., Shen, L., Fan, B., Liu, K.L., Yu, M.M., Zheng, Y., Ding, Y., Sheng, J.P., 2009. Physiological and genetic properties of tomato fruits from 2 cultivars differing in chilling tolerance at cold storage. Food Chem. 74: 348–352.
57-Zhu, Z., Zhang, Z., Qin, G., Tian, S., 2010. Effects of brassinosteroids on postharvest disease and senescence of jujube fruit in storage. Postharvest Biol. Technol. 56, 50-58.