著者の所属・活動拠点の国は、中国です。

掲載誌：Food Quality and Safety

ライセンス: CC BY 4.0　対象: 公開論文　確認元: 論文PDF

研究の目的

研究チームは、メラトニン処理が収穫後のブロッコリーの黄化を遅らせる仕組みを、抗酸化物質や酵素、その働きに関わる遺伝子から調べました。特に注目したのは、過剰になると細胞を傷つける活性酸素を除去する仕組みです。

メラトニンがブロッコリーの黄化を抑えることは先行研究でも報告されていましたが、どの抗酸化物質や酵素が中心的な役割を担うかは十分に分かっていませんでした。そこで著者らは、ビタミンCに当たるアスコルビン酸と、抗酸化物質のグルタチオンを再利用しながら活性酸素の除去を支える「アスコルビン酸–グルタチオン回路」を詳しく調べました。

何を、どのように調べたか

研究チームは、ブロッコリーの品種「Naihan-Youxiu」を使い、大きさや色、成熟度がそろい、傷や病害のない花蕾を選びました。4℃で18時間予冷した後、各108個の2群に無作為に分け、メラトニン溶液または対照の蒸留水に10分間浸しました。どちらの液にも2％のエタノールを含めました。処理後は乾燥させてポリエチレン袋に入れ、4℃、相対湿度80～85％で保存しました。

まずメラトニンの濃度による違いを比べ、黄化を最も遅らせた100マイクロモル毎リットルを、その後の実験に用いました。保存中は5日ごとに試料を採取し、黄化の程度、緑色の色素であるクロロフィルの量、光合成機能を反映する蛍光の指標、活性酸素や酸化による損傷の指標を測定しました。さらに、抗酸化物質の量、関連する酵素の活性、遺伝子の発現量を調べ、各指標の関連も解析しました。実験は3つの生物学的反復を設けて行いました。

主な報告結果

対照群では保存15日目に黄化が始まったのに対し、100マイクロモル毎リットルのメラトニン処理群では25日目に始まり、黄化の開始が10日遅れました。50、150、200マイクロモル毎リットルの処理群では20日目に黄化が始まり、試した濃度の中では100マイクロモル毎リットルの効果が最も大きかったと報告しています。

メラトニン処理群は、対照群よりクロロフィル量が多く、保存後半にも光合成機能を反映する蛍光の指標が高く保たれていました。また、活性酸素の一種であるスーパーオキシドの生成速度や過酸化水素量、酸化損傷の指標となるマロンジアルデヒド量が低くなりました。保存25日目の過酸化水素量は、対照群より18.9％低い値でした。

抗酸化の仕組みにも違いが見られました。著者らは、処理によって活性酸素の除去に関わる複数の酵素の活性が高まり、アスコルビン酸量や、酸化型に対する還元型アスコルビン酸の比率が高く保たれたと報告しています。アスコルビン酸–グルタチオン回路に関わる遺伝子では、特にBoAPX2、BoAPX3、BoGRの発現増加が認められました。

この報告が示すこと

研究チームは、メラトニンが単に色素を保護するだけでなく、抗酸化物質と酵素が協調して働く仕組みを支え、細胞内の酸化と還元のバランスを保つことで黄化を遅らせると結論づけています。その中心に、アスコルビン酸–グルタチオン回路があるという解釈です。

一方、著者らは、指標同士の相関だけでは直接の因果関係は確定できず、この回路の遺伝子をメラトニンがどのように調節するかも未解明だとしています。また、異なる保存温度や品種でも同様の効果が得られるかは確認が必要です。この報告は、今回の低温保存条件で、ブロッコリーの緑色の維持に抗酸化の仕組みが関わることを示しています。

原著論文の著者・所属：Yuxuan Zhu（Postharvest Biology and Storage of Fruits and Vegetables Laboratory, Department of Food Science, Shenyang Agricultural University , Shenyang ,）、Mei Song（Postharvest Biology and Storage of Fruits and Vegetables Laboratory, Department of Food Science, Shenyang Agricultural University , Shenyang ,）、Manli Luo（Postharvest Biology and Storage of Fruits and Vegetables Laboratory, Department of Food Science, Shenyang Agricultural University , Shenyang ,）、Xin Zhou（Postharvest Biology and Storage of Fruits and Vegetables Laboratory, Department of Food Science, Shenyang Agricultural University , Shenyang ,）、Qian Zhou（Postharvest Biology and Storage of Fruits and Vegetables Laboratory, Department of Food Science, Shenyang Agricultural University , Shenyang ,）、Shujuan Ji（Postharvest Biology and Storage of Fruits and Vegetables Laboratory, Department of Food Science, Shenyang Agricultural University , Shenyang ,）

※本記事は原著論文をもとに、日本語で要約・説明を加えた研究紹介です。 出典（原著論文）：Yuxuan Zhu, Mei Song, Manli Luo, et al. Melatonin delays postharvest broccoli yellowing by stabilizing reactive oxygen species homeostasis via the ascorbate–glutathione cycle. Food Quality and Safety（出版社：Oxford University Press） 2026-10-10. DOI: 10.1093/fqsafe/fyag067. 原著ライセンス：CC BY.