10個(gè)梨品種果肉石細(xì)胞的發(fā)育動(dòng)態(tài)

田路明，董星光，曹玉芬，張 瑩，齊 丹

(中國(guó)農(nóng)業(yè)科學(xué)院果樹研究所農(nóng)業(yè)部園藝作物種質(zhì)資源利用重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，遼寧興城 125100)

石細(xì)胞既是影響梨果實(shí)經(jīng)濟(jì)性狀的重要因素之一，也是梨果實(shí)的主要特征性狀之一。梨石細(xì)胞的含量、分布、密度、直徑大小以及其發(fā)育影響因素和機(jī)理等［1-7］，一直是梨果實(shí)的研究熱點(diǎn)之一。對(duì)庫(kù)爾勒香梨［8］、碭

山酥梨［9-11］、幸水梨［1，3］的果肉石細(xì)胞團(tuán)的發(fā)育研究表明，石細(xì)胞團(tuán)含量表現(xiàn)出先增加后減小的過程。田路明等［6］研究了319個(gè)成熟梨品種的石細(xì)胞團(tuán)大小和百分比例，并與果肉質(zhì)地進(jìn)行了比較，認(rèn)為＞250μm的石細(xì)胞團(tuán)含量是影響果肉質(zhì)地的重要因素。目前，已發(fā)表的研究仍然缺乏對(duì)品種間石細(xì)胞團(tuán)發(fā)育的動(dòng)態(tài)比較，尤其對(duì)石細(xì)胞團(tuán)直徑大小的變化和組成比例變化規(guī)律還需要進(jìn)一步研究。

本文分別選擇石細(xì)胞團(tuán)含量多和石細(xì)胞團(tuán)含量少的砂梨、白梨、秋子梨、西洋梨和雜交品種各2個(gè)，開展石細(xì)胞團(tuán)發(fā)育動(dòng)態(tài)研究，測(cè)定了石細(xì)胞團(tuán)含量和不同直徑的石細(xì)胞團(tuán)含量百分比，進(jìn)行了相關(guān)分析，旨在為石細(xì)胞團(tuán)發(fā)育機(jī)理研究提供參考。

1 材料與方法

1.1 材料

材料取自中國(guó)農(nóng)業(yè)科學(xué)院果樹研究所國(guó)家果樹種質(zhì)興城梨、蘋果圃，西洋梨、白梨、砂梨、秋子梨和雜交品種各2份，共計(jì)10份。

1.2 方法

從盛花期后20 d開始采集果實(shí)，前5次每10 d采1次，之后每15 d采1次。從不同方位隨機(jī)采集果實(shí)，幼果期 (前5次)果實(shí)采集量較大，采集1 kg果實(shí)，果實(shí)較大時(shí) (后5次)，采集60個(gè)果實(shí)。

單果重測(cè)量重復(fù)3次，測(cè)得平均單果重。取果心線至果皮之間的果肉，采用重量法測(cè)量果肉石細(xì)胞團(tuán)含量［12］，每品種3次重復(fù)，取平均值。每品種混合每次所得的干燥石細(xì)胞團(tuán)，利用不同直徑的試驗(yàn)篩網(wǎng) (150，200，250，300，500μm)，從大到小逐級(jí)過濾每個(gè)品種的干燥石細(xì)胞團(tuán)，測(cè)量不同直徑區(qū)間的石細(xì)胞團(tuán)含量［6］。計(jì)算每品種不同直徑區(qū)間石細(xì)胞團(tuán)含量，統(tǒng)計(jì)各直徑區(qū)間所占的百分比例 (x代表石細(xì)胞團(tuán)直徑，s代表不同直徑區(qū)間石細(xì)胞團(tuán)含量百分比)。利用統(tǒng)計(jì)分析軟件DPS 7.05進(jìn)行數(shù)據(jù)相關(guān)性分析。

2 結(jié)果與分析

2.1 不同時(shí)期梨果肉石細(xì)胞團(tuán)含量

如表1所示，10個(gè)梨品種果實(shí)從幼果期到成熟，平均單果重均表現(xiàn)持續(xù)增加，不同品種增加比例不同，前5次采樣的果實(shí)，果實(shí)單果重增加幅度差異較小，后5次采樣的果實(shí)，果實(shí)單果重增加幅度差異明顯變大，尤其是大果型果實(shí)增加速度較快，如五九香、早酥、捷61-23、木瓜、沙河雪。10個(gè)品種的每百克果肉石細(xì)胞團(tuán)含量均表現(xiàn)出一個(gè)含量高峰 (圖1)，不同品種石細(xì)胞團(tuán)含量不同，石細(xì)胞團(tuán)含量增加的速度和比例不同，石細(xì)胞團(tuán)含量高峰出現(xiàn)的時(shí)間點(diǎn)不同，早熟品種較早，如保利阿斯卡、早酥，中晚熟品種較晚，如博多青、鴨梨等。以每百克果肉石細(xì)胞團(tuán)含量乘以平均單果重，結(jié)果發(fā)現(xiàn)每個(gè)品種均存在一個(gè)最大值，這個(gè)最大值出現(xiàn)在石細(xì)胞含量最大值后10～20 d，此時(shí)也是果實(shí)發(fā)育過程中單個(gè)果實(shí)中石細(xì)胞團(tuán)含量最多的時(shí)期，以后總體上呈現(xiàn)減少的趨勢(shì)，部分品種還有轉(zhuǎn)折點(diǎn)。

表1 不同時(shí)期果實(shí)大小和石細(xì)胞團(tuán)含量

圖1 不同時(shí)期10個(gè)梨品種果實(shí)石細(xì)胞含量變化

2.2 不同時(shí)期梨果肉石細(xì)胞團(tuán)直徑變化

從表2可以看出，總體上前期石細(xì)胞團(tuán)直徑伴隨石細(xì)胞團(tuán)含量增加而增大，后期石細(xì)胞團(tuán)直徑伴隨石細(xì)胞團(tuán)含量減少而減小，但不同直徑區(qū)間的石細(xì)胞團(tuán)含量比例變化不同。不同含量區(qū)間都有一個(gè)含量比例最高峰，石細(xì)胞團(tuán)直徑＞500μm(s1代表x≥500μm)、＞300μm而＜500μm(s2代表300≤x＜500μm)、 ＞250μm 而 ＜300μm(s3代表250≤x＜300μm)的石細(xì)胞團(tuán)含量比例與石細(xì)胞團(tuán)含量增減趨勢(shì)基本一致，石細(xì)胞團(tuán)直徑＞200μm而＜250μm(s4代表200≤x＜250μm)、＞150μm而＜200μm(s5代表150≤x＜200μm)、＜150μm(s6代表x＜150μm)的石細(xì)胞團(tuán)含量比例基本隨著果實(shí)發(fā)育而逐漸減少。從總體上看，s1，s2，s3所占比例比較高，而 s4，s5，s6所占比例較低，不同品種的石細(xì)胞團(tuán)含量在各個(gè)直徑區(qū)間比例特點(diǎn)差異比較明顯。石細(xì)胞團(tuán)含量多的品種(掃帚苗子)果肉石細(xì)胞團(tuán)直徑＞250μm的比例比較高，最大石細(xì)胞團(tuán)直徑接近2 000μm，而石細(xì)胞團(tuán)含量少的品種 (早酥)果肉石細(xì)胞團(tuán)直徑＞250μm的比例較少，而且伴隨果實(shí)成熟而逐漸減少。

表2 盛花后不同時(shí)間石細(xì)胞團(tuán)在不同直徑區(qū)間含量的比例%

2.3 統(tǒng)計(jì)分析

對(duì)10個(gè)梨品種果實(shí)發(fā)育過程中的石細(xì)胞團(tuán)含量進(jìn)行分析，結(jié)果表明，石細(xì)胞團(tuán)含量變異系數(shù)從小到大依次是博多青 (0.65)、掃帚苗子 (0.66)、捷61-23(0.81)、六月鮮 (0.83)、木瓜 (0.83)、保利阿斯卡 (0.84)、鴨梨 (0.91)、五九香(0.94)、沙河雪 (1.02)、早酥 (1.07)，總體平均變異系數(shù)為0.86。從幼果期到成熟期，10個(gè)梨品種每百克果肉中石細(xì)胞團(tuán)含量的變異系數(shù)是比較大的，沒有明顯規(guī)律性。

以全部供試品種為研究對(duì)象，對(duì)直徑＞250μm的石細(xì)胞團(tuán)含量百分比、直徑＜250μm的石細(xì)胞團(tuán)含量百分比、石細(xì)胞團(tuán)含量和果實(shí)平均單果重進(jìn)行相關(guān)性分析，結(jié)果如表3所示，石細(xì)胞團(tuán)含量與果實(shí)平均單果重呈極顯著負(fù)相關(guān)，與直徑＞250μm的石細(xì)胞團(tuán)含量百分比呈顯著正相關(guān)，與直徑＜250μm的石細(xì)胞團(tuán)含量百分比呈顯著負(fù)相關(guān);果實(shí)平均單果重與石細(xì)胞團(tuán)直徑＞250μm的百分比、＜250μm的百分比均沒有顯著相關(guān)性。說(shuō)明果實(shí)發(fā)育前期和后期果肉石細(xì)胞團(tuán)含量的增加或減少，主要取決于石細(xì)胞團(tuán)直徑＞250μm部分所占比例的變化。

表3 不同直徑石細(xì)胞團(tuán)含量比例、石細(xì)胞含量和平均單果重相關(guān)性

3 討論

多數(shù)研究均表明，伴隨梨果實(shí)的發(fā)育，果肉石細(xì)胞團(tuán)含量和密度呈現(xiàn)先增加后減少的趨勢(shì)。劉玲等［8］采用光學(xué)顯微鏡觀察發(fā)現(xiàn)，庫(kù)爾勒香梨盛花后15 d，果心部位的石細(xì)胞團(tuán)開始發(fā)育，隨后果皮和果肉中石細(xì)胞團(tuán)開始發(fā)育，花后50 d石細(xì)胞團(tuán)密度達(dá)高峰。聶敬全等［11］研究表明，碭山酥梨花后15 d，開始形成石細(xì)胞，花后51 d，石細(xì)胞團(tuán)含量達(dá)最大。張紹鈴等［1］研究表明，幸水梨果實(shí)石細(xì)胞團(tuán)含量在盛花后49 d達(dá)最大值，而后隨果實(shí)的生長(zhǎng)逐漸下降。本文研究了10個(gè)梨品種的果肉石細(xì)胞團(tuán)發(fā)育，所有品種均出現(xiàn)石細(xì)胞含量的高峰，與前人研究結(jié)果一致，而早酥梨還出現(xiàn)了一個(gè)次高峰轉(zhuǎn)折點(diǎn)，可能與果實(shí)膨大過快有關(guān);但是不同品種石細(xì)胞團(tuán)發(fā)育的快慢不同，早酥、捷61-23和保利阿斯卡在盛花后30 d達(dá)含量高峰，掃帚苗子、木瓜、鴨梨和五九香在盛花后40 d達(dá)含量高峰，而沙河雪、六月鮮和博多青在盛花后50 d達(dá)含量高峰，說(shuō)明石細(xì)胞團(tuán)的發(fā)育快慢與果實(shí)的熟期相關(guān)，早熟品種發(fā)育的快，中晚熟品種則發(fā)育的較慢。根據(jù)平均單果重乘每百克果肉石細(xì)胞團(tuán)含量的結(jié)果，發(fā)現(xiàn)早酥、掃帚苗子、捷61-23、木瓜、五九香、鴨梨在每百克果肉石細(xì)胞含量最高峰后20 d達(dá)最大值，而六月鮮、保利阿斯卡、沙河雪、博多青則在10 d后達(dá)最大值，說(shuō)明單個(gè)果實(shí)的石細(xì)胞團(tuán)總含量此時(shí)最大，可能已經(jīng)為果實(shí)儲(chǔ)備了大量的干物質(zhì)，為果實(shí)的快速膨大奠定物質(zhì)基礎(chǔ)。

劉玲等［8］研究表明，庫(kù)爾勒香梨石細(xì)胞團(tuán)直徑隨果實(shí)發(fā)育而增大，石細(xì)胞團(tuán)直徑也逐漸增大，花后110 d左右達(dá)高峰，之后趨于穩(wěn)定。張紹鈴等［1］在顯微鏡下觀察發(fā)現(xiàn)，幸水梨果實(shí)石細(xì)胞團(tuán)的縱橫徑在盛花后21～63 d隨果實(shí)的生長(zhǎng)而增大，盛花后第63天達(dá)最大值，而后隨果實(shí)的生長(zhǎng)逐漸減小。聶敬全等［11］利用顯微鏡觀察發(fā)現(xiàn)，碭山酥梨花后15 d，開始形成石細(xì)胞，花后23 d形成石細(xì)胞簇，花后67 d石細(xì)胞團(tuán)直徑最大。本研究結(jié)果表明，從果實(shí)發(fā)育到每百克果肉石細(xì)胞團(tuán)含量達(dá)最大，甚至到果實(shí)中石細(xì)胞含量最多時(shí)，石細(xì)胞團(tuán)的直徑一直在增大，尤其是＞250μm以上的部分比重較大，隨后伴隨每百克果肉石細(xì)胞含量的減少，石細(xì)胞團(tuán)直徑也在減小。變化最明顯的是掃帚苗子梨果實(shí)，第3，4，5次采樣的果實(shí)，直徑＞1 000μm的石細(xì)胞團(tuán)較多，最大的近2 000μm，而果實(shí)成熟時(shí)幾乎沒有了。說(shuō)明可能是大石細(xì)胞團(tuán)分解了，而小石細(xì)胞團(tuán)消散了。

劉玲等［8］比較了庫(kù)爾勒香梨等7個(gè)梨品種果肉石細(xì)胞團(tuán)含量與果肉質(zhì)地的關(guān)系，把石細(xì)胞團(tuán)直徑劃為＞500，250～500和＜250μm區(qū)間，成熟庫(kù)爾勒香梨的石細(xì)胞團(tuán)密度最低，含有較大石細(xì)胞團(tuán)的含量相對(duì)較少，肉質(zhì)較細(xì)。田路明等［6］研究了319個(gè)品種成熟果實(shí)石細(xì)胞團(tuán)大小，表明直徑＞250μm的石細(xì)胞團(tuán)約占供試品種總體石細(xì)胞團(tuán)含量的75%以上，而直徑＜250μm的石細(xì)胞團(tuán)對(duì)感官評(píng)價(jià)果肉質(zhì)地的影響較小，提出以＞250μm的石細(xì)胞團(tuán)含量作為判斷果肉質(zhì)地的指標(biāo)。本研究結(jié)果表明，＞250μm石細(xì)胞團(tuán)含量百分比與石細(xì)胞團(tuán)含量呈顯著正相關(guān)，而且石細(xì)胞團(tuán)含量的變化主要是由較大的石細(xì)胞團(tuán)變化引起的，說(shuō)明不同品種間石細(xì)胞聚合成石細(xì)胞團(tuán)的聚合力是不同的，并且與果實(shí)成熟期密切相關(guān)，這種較強(qiáng)的石細(xì)胞聚合力值得進(jìn)一步研究。另外，后期石細(xì)胞團(tuán)的分解消散，推測(cè)可能是纖維素酶、多聚半乳糖醛酶、果膠酶活性增強(qiáng)，破壞了石細(xì)胞團(tuán)的結(jié)構(gòu)，從而減少了石細(xì)胞團(tuán)的含量［13］，具體有待深入研究。

［1］ 張紹鈴，張振銘，喬勇進(jìn)，等.不同時(shí)期套袋對(duì)幸水梨果實(shí)品質(zhì)、石細(xì)胞發(fā)育及其相關(guān)酶活性變化的影響 ［J］.西北植物學(xué)報(bào)，2006，26(7):1369-1377.

［2］ 張振銘，施澤斌，張紹鈴，等.碭山酥梨不同發(fā)育時(shí)期套袋對(duì)石細(xì)胞發(fā)育的影響［J］.園藝學(xué)報(bào)，2007，34(3):565-568.

［3］ Tao S，Khanizadeh S，Zhang H，et al.Anatomy，ultrastructure and lignin distribution of stone cell in two Pyrus species［J］.Plant Science，2009，176(3):413-419.

［4］ Cai Y，Li G，Nie J，et al.Study of the structure and biosynthetic pathway of lignin in stone cells of pear［J］.Scientia Horticulturae，2010，125(3):374-379.

［5］ 曹玉芬，田路明，李六林，等.梨品種果肉石細(xì)胞含量比較研究 ［J］.園藝學(xué)報(bào)，2010，37(8):1220-1226.

［6］ 田路明，曹玉芬，高源，等.梨品種果肉石細(xì)胞團(tuán)大小對(duì)果肉質(zhì)地的影響［J］.園藝學(xué)報(bào)，2011，38(7):1225-1234.

［7］ Jin Q，Yan C，Qiu J，et al.Structural characterization and deposition of stone cell lignin in Dangshan Su pear［J］.Scientia Horticulturae，2013，155(2):123-130.

［8］ 劉玲，李疆，覃偉銘.庫(kù)爾勒香梨果實(shí)石細(xì)胞發(fā)育及其對(duì)果實(shí)肉質(zhì)影響初探 ［J］.西北植物學(xué)報(bào)，2005，25(10):1965-1968.

［9］ 張振銘，張紹鈴，喬勇進(jìn)，等.不同果袋對(duì)碭山酥梨果實(shí)品質(zhì)的影響［J］.果樹學(xué)報(bào)，2006，23(4):510-514.

［10］ 劉小陽(yáng)，高貴珍，李紅俠，等.碭山酥梨果實(shí)發(fā)育與石細(xì)胞形成的動(dòng)態(tài)研究［J］.淮北煤炭師范學(xué)院學(xué)報(bào):自然科學(xué)版，2006，27(1):49-53.

［11］ 聶敬全，蔡永萍，張士鴻，等.碭山酥梨果實(shí)石細(xì)胞與薄壁細(xì)胞發(fā)育關(guān)系的解剖學(xué)研究 ［J］.園藝學(xué)報(bào)，2009，36(8):1209-1214.

［12］ 聶繼云，李靜，楊振鋒，等.冷凍法測(cè)定梨的石細(xì)胞含量［J］.果樹學(xué)報(bào)，2006，23(1):133-135.

［13］ 陳阜東.植物簡(jiǎn)易實(shí)驗(yàn)觀察 ［M］.北京:科技出版社，1985.