刺梨果实转化酶提取方法比较及酶学特性分析

刺梨(Rosa roxburghii Tratt.)果实转化酶(蔗糖酶)通过调控蔗糖分解影响果实的生长发育和品质形成。提取方法能够影响植物转化酶的提取效率和活性。以“贵农7号”刺梨花后45 d的果实为材料,比较了液氮研磨样品和提取液冰上研磨样品下6种提取转化酶方法的效果,探究了可溶性转化酶的酶学特性。结果表明,液氮研磨法对刺梨果实转化酶活性影响较大,其中可溶性酸性转化酶(soluble acid invertase,SAI)活性丧失严重,而细胞壁酸性转化酶(cell wall-bound invertase,CWI)和中碱性转化酶(neutral or alkaline invertaes,N/A-INV)均无活性。采用提取液冰上研磨样品,用Hepes-NaOH法提取刺梨果实转化酶的效果最好,SAI、CWI和N/A-INV的活性最高,分别为3.16、2.09和2.09μmol/(g·h),磷酸钠法次之,且Hepes-NaOH法提取的可溶性转化酶(SAI和N/A-INV)的比活性最高。酶学特性分析表明,SAI的最适温度为60℃,最适pH值为4.5~5.0,Km值为87.15 mmol/L;N/A-INV的最适温度为45~50℃,最适pH值为8.5,K m值为3.46 mmol/L。研究结果为刺梨果实转化酶的提取和转化酶生物学功能的深入研究奠定了基础。

改进Faster-RCNN自然环境下识别刺梨果实

为了实现自然环境下刺梨果实的快速准确识别,根据刺梨果实的特点,该文提出了一种基于改进的FasterRCNN刺梨果实识别方法。该文卷积神经网络采用双线性插值方法,选用FasterRCNN的交替优化训练方式(alternating optimization),将卷积神经网络中的感兴趣区域池化(ROI pooling)改进为感兴趣区域校准(ROIalign)的区域特征聚集方式,使得检测结果中的目标矩形框更加精确。通过比较FasterRCNN框架下的VGG16、VGG_CNN_M1024以及ZF3种网络模型训练的精度-召回率,最终选择VGG16网络模型,该网络模型对11类刺梨果实的识别精度分别为94.00%、90.85%、83.74%、98.55%、96.42%、98.43%、89.18%、90.61%、100.00%、88.47%和90.91%,平均识别精度为92.01%。通过对300幅自然环境下随机拍摄的未参与识别模型训练的刺梨果实图像进行检测,并选择以召回率、准确率以及F1值作为识别模型性能评价的3个指标。检测结果表明:改进算法训练出来的识别模型对刺梨果实的11种形态的召回率最低为81.40%,最高达96.93%;准确率最低为85.63%,最高达95.53%;F1值最低为87.50%,最高达94.99%。检测的平均速度能够达到0.2s/幅。该文算法对自然条件下刺梨果实的识别具有较高的正确率和实时性。

梨果实源营养液的制备及其对梨树叶片光合特性和果实品质的影响

【目的】探讨梨果实源营养液的制作方法及喷施营养液对梨树叶片光合特性和果实品质的影响。【方法】以黄金梨树生理落果和人工疏除的果实为原料,研究不同的糖量、水量、果实粉碎状态、有无氧发酵和发酵时间等条件,对成品发酵液营养成分的影响。在此基础上,以两年生黄金梨幼树和15年生成年树为试材,设置叶面喷施500倍(Tr1)、200倍(Tr2)、0倍(Tr3、CK)上述营养液为处理,比较不同处理下果树叶片中矿质元素含量、叶片光合特性和果实品质的差异。【结果】制作梨果实源营养液的最佳原料配方为:梨幼果:酵素:红糖:水=50:1:10:35(质量比),最佳发酵条件为果实浆状、有氧条件,室温25—28℃发酵30—45 d。喷施营养液显著增加了幼树叶片的厚度、比叶重、叶绿素含量以及N、P、K、Ca、Fe、Mn、Cu、Zn等矿质元素的含量;显著提高了叶片净光合速率和水分利用效率;显著提高了成年梨树果实的单果重、果形指数、硬度、可溶性固形物含量、可溶性总糖含量、糖酸比和Vc含量。【结论】叶面喷施梨果实源营养液,能显著促进梨树叶片生长,提高叶片矿质营养成分含量,提升叶片的光合性能,进而改善果实品质,尤以叶面喷施200倍营养液效果最佳。这可能与成品发酵液的矿质元素含量较高、养分比例较均衡有关。

不同解冻方式对软儿梨果实品质与抗氧化物质含量的影响

冷冻和解冻是产区消费者传统上消费软儿梨的两个必要步骤,外源乙烯可以加速呼吸跃变型果实的后熟进程。本实验以自然后熟和乙烯利催熟的软儿梨为材料,研究了传统的空气解冻和水浴解冻对解冻后果实品质和酚类物质含量的影响。结果表明:对于自然后熟的软儿梨,空气解冻组果实的可滴定酸含量、可溶性固形物含量、固酸比均显著高于水浴解冻组;同时使自然后熟组果实保留了更多的VC,降低了石细胞含量。空气解冻较水浴解冻降低了乙烯利处理组果实的可滴定酸和可溶性固形物含量,但对其固酸比、VC和石细胞含量无显著影响。空气解冻和水浴解冻均对自然后熟组果实的总酚含量无显著影响,但乙烯利处理组果实的总酚含量上升;两种解冻方式对几种主要酚类物质的影响表现各异,但相似的是解冻后果实均不能测出绿原酸和阿魏酸。不同解冻方式对果实不同的抗氧化指标影响各异,但从抗氧化能力综合指数来评价,不同工艺点的果实抗氧化能力依次为:水浴解冻>空气解冻>后熟,在后熟和解冻中均为:乙烯利处理组果实>自然后熟组果实。

梨果实的石细胞

概述了梨石细胞的发育过程、形态特征、大小分布与梨果实品质的关系,以及影响其形成的因素和石细胞的分离方法,并对梨石细胞的研究作了展望。

采后苯丙噻重氮处理促进梨果实的愈伤

研究采后苯丙噻重氮(benzothiadiazole,BTH)处理对梨果实愈伤的促进作用,探讨苯丙烷代谢及抗氧化酶在愈伤中的作用。以‘玉露香’梨果实为试材,人工模拟损伤后,用100 g/L BTH处理,在常温(20~25℃)、相对湿度80%~85%的黑暗条件下进行愈伤,通过测定质量损失率和损伤接种梨果实的发病率来评价愈伤效果,比较BTH处理组和对照组梨果实愈伤期间苯丙氨酸解氨酶、超氧化物歧化酶、过氧化物酶和多酚氧化酶的活力,以及总酚、类黄酮和木质素含量的差异。结果表明:BTH处理对梨果实愈伤期间的质量损失率没有显著影响;愈伤期间,BTH处理组和对照组梨果实的发病率均降低,处理组和对照组之间存在显著性差异(P<0.05),由此表明,BTH处理降低了梨果实的采后发病率;BTH处理明显提高了苯丙烷代谢途径关键酶苯丙氨酸解氨酶、抗氧化酶多酚氧化酶、过氧化物酶和超氧化物歧化酶的活力;此外,BTH处理还有效促进了梨果实总酚、类黄酮和木质素的积累。相关性分析结果表明,处理组梨果实的发病率和苯丙氨酸解氨酶活力、总酚含量和类黄酮含量之间呈显著负相关,和过氧化物酶及多酚氧化酶活力之间呈极显著负相关。采后BTH处理可促进梨果实的愈伤,苯丙烷代谢以及过氧化物酶和多酚氧化酶在愈伤组织形成中发挥了重要作用。

刺梨果实半乳糖内酯脱氢酶基因cDNA片段的克隆及在不同器官的表达

根据 GenBank 中登录的拟南芥、花椰菜、甘薯和草莓等植物的半乳糖内酯脱氢酶基因(GalLDH)保守序列设计引物,采用 RT-PCR 法,从刺梨果实中扩增出该基因的 cDNA 片段 855 bp 并测序。序列分析表明,刺梨 GalLDH与草莓 GalLDH 的相似性达 92%,与其它植物同源基因的相似性也在 80%左右;该片段编码 285 个氨基酸,推导的氨基酸序列与其它植物同源基因的相似性高达 75%～87%。Northern 杂交分析表明,该基因在刺梨不同器官中的表达差异明显:在果实内有很高的表达水平,叶内较弱,而在茎和根内只能检测到微弱的信号。这种差异与不同器官中维生素 C 的积累量高度一致。

梨果实在贮藏过程中细胞壁成分的变化

为了比较耐贮性不同的梨在贮藏过程中细胞壁成分的变化,以苹果梨和新高为试材,利用乙醇不溶性物质(alcoholinsolublesolids,AIS)分析了梨果实细胞壁组成成分的变化。结果表明,2品种在贮藏过程中AIS含量差异和变化不明显;耐贮性强的苹果梨的AIS中总果胶含量和碱溶性果胶含量高,水溶性果胶含量极显著低,而EDTA可溶性果胶含量在贮藏过程中均很少,且在整个过程中无多大变化;纤维素在梨贮藏中变化不大,而半纤维素含量有较大变化,但似乎与梨的耐贮性的关系不大。

致腐真菌侵染对梨果实愈伤组织防御机制的影响

以梨果实愈伤组织为材料,对轮纹病原菌(Botryosphaeria berengriana f.sp.piricola,BBP)和褐腐病原菌(Monilinia fructigena Honcy,MFH)侵染后的组织细胞膜透性、丙二醛(MDA)含量和防御酶系活性进行了测定,试图从细胞水平探讨防御酶系活性变化与组织感病进程的关系及其在组织生理防卫机制中的作用。结果表明:(1)接种褐腐病菌的组织出现褐变早,腐烂扩展速度和严重程度均明显高于接种轮纹病菌的组织;接菌后其相对电导率和MDA含量均呈上升趋势,且接种褐腐病菌的组织上升程度也远高于轮纹病菌侵染的组织。(2)愈伤组织接菌后120 h内,过氧化物酶(POD)、超氧化物歧化酶(SOD)、过氧化氢酶(CAT)、多酚氧化酶(PPO)和苯丙氨酸解氨酶(PAL)活性均表现出先升后降的趋势,但各种酶活性高峰峰值和出现的时间不同;轮纹病菌侵染的组织内各种防御酶活性均显著高于褐腐病菌侵染的组织,这与其受侵染组织腐烂慢、褐化程度低相对应。研究发现,防御酶系在组织对病原菌侵染的生理防卫反应中发挥了重要作用,其活性变化与果实防腐能力呈正相关。

不同钙制剂处理对刺梨果实发育的影响

在刺梨果实发育过程采用钙制剂(醋酸钙300mg·L-1、碳酸钙300mg·L-1)、钙离子通道阻塞剂(氯丙嗪50μmol·L-1)及钙离子专一性螯和剂(EGTA100mmol·L-1)对刺梨果实进行喷布处理。与对照比较,醋酸钙300mg·L-1、碳酸钙300mg·L-1处理对果实发育状况有较大的促进作用,处理后刺梨果实中的Ca2+含量下降速度减缓,维生素C含量增加速度和单宁的分解转化速度加快。在果实发育的中前期,果实中CaM含量与果实生长发育情况呈响应曲线,其高峰期较对照时间有所延长。钙离子通道阻塞剂(氯丙嗪50μmol·L-1)及钙离子专一性螯和剂(EGTA100mmol·L-1)处理后,则与钙制剂的效果相左。讨论了Ca2+、CaM在刺梨果实发育中的作用。

HPLC测定刺梨果实中维生素C含量方法的优化

以“贵农5号”刺梨果实为材料，在已有的高效液相色谱（HPLC）测定维生素C（Vc）方法的基础上，对提取液、提取次数、提取液保存温度及色谱条件等方面进行了改进和优化，以期筛选出从这种高含量维生素C果实中提取测定Vc含量的适宜方法。结果表明：6％的偏磷酸较之添加2mMEDTA、1％pvpp的提取液更适合刺梨果实Vc的提取；二次提取在刺梨果实Vc提取中很有必要；8h内，刺梨果实Vc提取液适合在4℃保存，如果需过夜保存，应选择-20℃；所选择高效液相色谱法Vc含量在40400μg／mL（r=0．9997）范围内呈良好的线性关系，平均回收率为101．80％（RSD=1．01％），可用于刺梨果实及其他高Vc含量植物材料Vc的测定。

钙、钙调素在刺梨果实发育过程中的含量变化研究

为探讨 Ca2 +、Ca M在刺梨果实发育过程中的含量变化 ,以贵农 5号优系为试材 ,测定其果实发育过程中 Ca2 +和Ca M的含量及可溶性总糖、还原糖、维生素 C的含量。结果表明 :刺梨果实发育过程中 ,Ca2 + 含量前期高后期低 ,呈逐渐下降的趋势 ;Ca M含量呈波动状态 ,在果实发育的中前期 ,与果实发育状况之间成相互响应的曲线变化 ;果实发育的后期 ,Ca M含量处于较高的水平 ,与此期可溶性总糖、还原糖、维生素 C的高水平相对应。本文还对 Ca2 +、Ca M在刺梨果实发育的不同阶段可能的调控机理进行了讨论。

不同涂膜处理对采后梨果实抗氧化能力的影响

目的:以采后黄冠梨为试材,系统研究梨果实在贮藏期间抗氧化能力的变化和涂膜处理对抗氧化活性的影响。方法:采用CaCl2和普鲁兰多糖涂膜处理梨果实,主要对梨果实不同组织部位的VC含量、总酚含量、总黄酮含量、超氧化物歧化酶(SOD)、过氧化物酶(POD)、过氧化氢酶(CAT)活性以及抗氧化能力进行测定,进行显著性和相关性分析。结果:CaCl2和普鲁兰多糖涂膜处理均能有效延缓贮藏期间VC、总酚、总黄酮含量的下降,显著抑制SOD、CAT、抗氧化活性的下降速度及POD的活性(P<0.05)。梨果皮的各抗氧化指标均显著高于果肉。结论:涂膜处理能够显著抑制梨果实抗氧化成分的流失和抗氧化酶活性的下降,提高其抗氧化能力,保护抗氧化成分和流通品质。

梨果实在贮藏过程中果胶分解酶活性的变化

以苹果梨和新高梨为试材,测定了梨贮藏过程中果胶分解酶的活性变化。结果表明:2品种果实在软化过程中多聚半乳糖醛酸酶(PG)活性均增加且在贮藏后期新高梨的PG活性极显著(p<0.01)高于苹果梨;贮藏性强的苹果梨的β-半乳糖苷酶(β-Gal)活性很低且在贮藏中减少,但贮藏性相对较弱的新高梨的β-Gal活性极显著(p<0.01)高于苹果梨且在可溶性果胶增加的时期达活性高峰;苹果梨的果胶甲基酯酶(PME)活性在贮藏后期有所增加,但新高梨减少。可见,在贮藏过程中PG和β-Gal酶均是梨果实软化的重要酶,但β-Gal的作用比PG酶更重要;PME的活性变化因品种而异,与耐贮性关系不大。

梨果实振动损伤及其对蠕变特性的影响

振动是导致果实运输直接机械损伤,并继而引起果实振动后的组织流变特性变化而易发生延迟损伤的主要因素之一。该文以梨果实为研究对象,首先进行振动扫频与多种工况下的模拟运输振动试验,研究其振动及其损伤特性。结果表明:梨果实的振动响应具有非线性特征,同时获得了梨果实振动损伤体积与振动时间的关系式。在此基础上,测定分析振动时间对梨果实蠕变特性的影响,提出了考虑振动时间影响的梨果实黏弹性蠕变模型,表征模型参数,分析振动时间对模型参数的影响。

1-甲基环丙烯处理延迟采后油梨果实后熟的研究

以'哈斯'油梨果实为试材,在20℃和相对湿度85%～90%的条件下,研究了20、40、60、80 nL/L的1-甲基环丙烯(1-MCP)对果实的乙烯释放量、硬度、褐变指数、多聚半乳糖醛酸酶(PG)、多酚氧化酶(PPO)和纤维素酶活性的影响.结果表明,与对照相比,1-MCP可以明显降低果实的乙烯释放量,使果实乙烯峰值约推迟8～10 d出现;在处理后的10 d内,1-MCP能有效保持果实的颜色;1-MCP能有效抑制PPO、纤维素酶的活性,并推迟多聚半乳糖醛酸酶活性高峰出现的时间.

梨果实压缩特性的研究

以内蒙古河套地区盛产的完整形态的苹果梨和早酥梨为实验材料,在不同压缩速率下针对果实不同部位进行了准静态压缩实验。结果表明:果梗部位受压时的生物屈服极限和破坏极限所对应的压力值均比赤道部位压缩时的大。相同的压力作用下,赤道部位受压时的变形量比果梗部位受压时的大;梨果实各压缩特性参数随压缩速率的增加而增大,其中,苹果梨各压缩特性参数值均大于早酥梨;品种、压缩部位和压缩速率对梨果实的生物屈服极限、变形能、破坏极限、破坏能和杨氏模量均呈极显著影响;梨果实的各压缩特性之间均呈正相关关系(不相关概率≤0·005)。

NAA对冷藏梨果实衰老的缓解作用

梨果实在低温下贮存,随着时间的推移而逐渐衰老,用不同浓度的NAA溶液处理梨果实。结果发现,5mg/L的NAA溶液能相应地提高蛋白质、ASA、GSH的含量;降低MDA含量及O2-的产生速率;抑制SOD、CAT和POD活性的下降,初步确定,用5mg/LNAA溶液处理梨果实,可缓解衰老。

改进RetinaNet的刺梨果实图像识别

为实现加工车间刺梨果实的快速识别,提出一种基于改进的RetinaNet刺梨果实图像的识别方法。基于RetinaNet的模型,对RetinaNet框架中Focal loss的bias进行改进,使其能根据不同的情况控制bias的取值,再运用维度聚类算法找出Anchor的较好尺寸并匹配到相对应的特征层,对卷积神经网络结构进行优化。通过改进RetinaNet目标检测算法对7426幅刺梨果实图像进行检测识别,并与原始RetinaNet目标检测算法对比。试验结果表明:改进的RetinaNet网络模型识别方法对6类刺梨果实的识别率分别为99.47%、91.42%、96.92%、90.92%、96.89%和93.53%,平均识别率为94.86%;相对于原始RetinaNet目标检测算法,改进算法的识别准确率提高4.21%,单个刺梨果实检测时间由60.99 ms缩减到57.91 ms,检测时间缩短5.05%。本文改进算法对加工车间刺梨果实的识别具有较高的正确率和实用性。

梨果实后熟衰老过程中温度对活性氧清除的影响

本文以河北水晶梨为试材,研究了贮藏前期和在不同温度下贮藏的梨果实果肉的超氧自由基(O2)产生速率、超氧化物岐化酶(SOD)活性、过氧化氢(H2O2)含量和过氧化氢酶(CAT)活性的变化及温度对它们的影响。结果表明:贮藏前期SOD活性和CAT活性均要低于在20 和5 条件下贮藏七天的样品,而贮藏前期O2产生速率和H2O2含量则较大,并且在5 条件下贮藏七天的样品其果肉SOD活性要高于在20 条件下贮藏七天的样品,其果肉的CAT活性也要高于后者;相反地在5 条件下贮藏七天的样品其O2产生速率则低于在20 条件下贮藏七天的样品的O2产生速率,其H2O2含量也低于后者。