甜瓜生長發(fā)育與糖組分梯度積累動態(tài)研究

鄭賀云，耿新麗，張翠環(huán)，姚 軍，再吐娜·買買提，廖新福

(新疆維吾爾自治區(qū)葡萄瓜果研究所，新疆 鄯善 838200)

甜瓜生長發(fā)育與糖組分梯度積累動態(tài)研究

鄭賀云，耿新麗，張翠環(huán)，姚 軍，再吐娜·買買提，廖新福*

(新疆維吾爾自治區(qū)葡萄瓜果研究所，新疆 鄯善 838200)

為探索甜瓜發(fā)育過程中生長模式、果實糖分積累與梯度分布的情況，在新疆維吾爾自治區(qū)葡萄瓜果研究所甜瓜基地進(jìn)行小區(qū)試驗，以甜瓜品種西州密25號為研究對象，測定其不同生長期果實縱橫徑、糖分積累的變化規(guī)律。結(jié)果表明：甜瓜果實縱、橫徑、單果質(zhì)量都是單“S”型生長曲線，生長發(fā)育前期增長相對較慢，隨后迅速生長，后期生長緩慢趨于平緩；果實發(fā)育早期葡萄糖、果糖迅速積累，蔗糖含量幾乎檢測不到，然而甜瓜網(wǎng)紋期至成熟期蔗糖迅速積累。果實成熟期檢測的糖分梯度變化為蒂部果肉葡萄糖含量>蔗糖含量>果糖含量，臍部果肉與中部果肉蔗糖含量>葡萄糖含量>果糖含量。

甜瓜；發(fā)育動態(tài)；糖積累；梯度分布

甜瓜屬葫蘆科(Cucurbitaceae)香瓜屬(Cucumis)植物，含有人體內(nèi)必需的各種營養(yǎng)物質(zhì)蛋白質(zhì)、脂肪、糖、胡蘿卜素、維生素、鈣、磷、鐵等，具有很高的營養(yǎng)價值[1]。糖不僅是果實品質(zhì)、風(fēng)味的重要組成成分，也是氨基酸、VC等營養(yǎng)物質(zhì)合成的基礎(chǔ)原料[2]。果糖、葡萄糖和蔗糖是甜瓜果實中主要的可溶性糖組分，其含量和組成是構(gòu)成其品質(zhì)的關(guān)鍵[3]，蔗糖的積累量是決定果實品質(zhì)的關(guān)鍵[4-5]。不同基因型甜瓜品種或品系間糖積累模式差異表現(xiàn)較大，并且糖組分在不同的組織空間也有不同的分布[6-8]。

西州密25號是最近幾年廣泛推廣的精品甜瓜品種。其風(fēng)味獨特、肉質(zhì)細(xì)、脆，為瓜中珍品，在新疆、廣西、海南等地大面積種植，對農(nóng)民經(jīng)濟增收起到了巨大作用。研究者對甜瓜栽培技術(shù)、生物學(xué)特性、成熟生理生化以及貯藏特性等有所研究[9-12]，但關(guān)于果實生長發(fā)育動態(tài)及糖分的積累分布規(guī)律研究鮮見報道。本研究以西州密25號為試材，分析甜瓜果實發(fā)育動態(tài)變化和糖分組成梯度分布情況，旨在探索甜瓜果實發(fā)育特性，為進(jìn)一步研究甜瓜營養(yǎng)成分形成機理，為生產(chǎn)栽培采取合理措施，提高甜瓜的品質(zhì)、產(chǎn)量，以及甜瓜初加工提供理論依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 試驗材料

本試驗以西州密25號為供試材料，該品種表現(xiàn)出較強的生長活力，植株長勢穩(wěn)定且不易瘋長，具有抗枯萎病和蚜蟲的能力。果實橢圓、麻綠底，網(wǎng)紋細(xì)密全，果肉呈橘紅色，肉質(zhì)細(xì)、松脆、果實風(fēng)味較好，中心可溶性固形物含量高達(dá)15.6%～18%[13]。

1.2 試驗處理

試驗材料取自新疆維吾爾自治區(qū)葡萄瓜果研究所試驗基地。2016年4月14日播種，采用滴灌地膜覆蓋方式栽培，行距2.7 m，株距0.4 m，試驗地面積68 m×7 m。單蔓整枝，6月2日開花，選取同一天開花的植株進(jìn)行掛牌，坐果節(jié)位10～12節(jié)，每株留果1個，肥水及田間管理與生產(chǎn)相同。授粉后每3 d隨機取樣，39 d采收果實，取樣時每次取10個果，分別測定單果重和果實縱橫經(jīng)。將果實分為臍部、中部、蒂部3個部分，用打孔器取樣，取出果肉，切取中間部位，混合后立即用液氮速凍，-30 ℃冰箱備用。

1.3 測定指標(biāo)與方法

1.3.1 果實發(fā)育動態(tài)觀察測定 植株開花期，隨機選擇同一天開花的40株植株掛牌，之后用游標(biāo)卡尺每2 d測定果實縱徑和橫徑，至果實成熟結(jié)束，計算果實的生長量，并以時間為橫坐標(biāo)，果實縱、橫徑為縱坐標(biāo)繪制果實生長動態(tài)曲線。用電子秤稱其重量，直至果實成熟，每次測定時間為上午。計算果形指數(shù)，果形指數(shù)為果實縱橫徑比值。

1.3.2 果實糖組分含量的提取與測定 采用高效液相色譜法測定果實果肉中果糖、葡萄糖和蔗糖的含量。糖的提取[14]：取果肉凍樣1 g，在研缽中研磨，加6 mL乙腈(色譜級)，60 ℃水浴10 min后，8000 r/min離心20 min，吸取上清液于25 mL的容量瓶中；殘渣再加入6 mL雙蒸水后，繼續(xù)60 ℃水浴10 min，8000 r/min離心20 min，合并上清液；重復(fù)上一步再提取1次，合并上清液，最終定容到25 mL刻度。抽取1 mL上清液通過溶劑過濾器有機系(0.22 μm濾膜)過濾，供高效液相色譜檢測用。

高效液相色譜條件：高效液相色譜(美國安捷倫1260)檢測器為示差檢測器(G1362A RID)；色譜柱：氨基柱(Platisil NH25 μm×250 mm×4.6 mm)；流動相是乙腈∶水=75∶25，流動相需要超聲波脫氣30 min，并經(jīng)0.45 μm濾膜過濾；流速為1.00 mL/min，進(jìn)樣量20 μL，柱溫35 ℃。

1.3.3 甜度的計算 參照薛素林等[15]研究方法，甜度=果糖×1.75+葡萄糖×0.7+蔗糖×1.0。

1.4 數(shù)據(jù)處理

用DPS和Excel 2003軟件統(tǒng)計果實生長動態(tài)及糖含量數(shù)據(jù)并作圖。

2 結(jié)果與分析

2.1 果實發(fā)育過程生長動態(tài)

2.1.1 果實縱、橫徑、重量的生長發(fā)育動態(tài)變化 果實從受精后開始生長發(fā)育，直到果實成熟采摘共計39 d。圖1結(jié)果表明，果實縱徑與橫徑變化勢態(tài)基本保持一致，發(fā)育初期增長較快，發(fā)育20 d后變化平緩，成熟期趨于穩(wěn)定。果實發(fā)育2～12 d為快速生長期，12～20 d為緩慢生長期。從全生育期生長曲線可以看出，果實縱徑、橫徑以及單果重都是“S”型生長曲線，前期變化較慢，之后逐漸上升，后期增加緩慢，并且果實縱徑的生長高于橫徑的生長，果形指數(shù)為1.36左右，直至成熟果實單果重為2.0～2.5 kg(圖2)。

圖1 果實縱、橫徑生長的變化動態(tài)

圖2 果實重的變化動態(tài)

2.1.2 果實縱橫徑凈增長量的變化 從圖3可以看出，果實發(fā)育6 d和12 d果實縱徑的凈增長達(dá)到2個生長高峰，之后增長緩慢，發(fā)育18 d直到成熟期凈增長量趨于平緩；橫徑的凈增長量集中在果實發(fā)育6～8 d，12 d再次出現(xiàn)生長高峰，以后生長速度逐漸下降，與縱徑的凈增長量趨勢相同，18 d以后接近停止生長。從果實整個發(fā)育期縱橫徑的變化趨勢來看，果實縱徑凈生長量發(fā)育8 d之前均明顯高于橫徑的凈生長量，之后生長量是交替的。

2.2 果實發(fā)育進(jìn)程中糖分積累與梯度分布

2.2.1 果實蒂部果肉糖分積累 如圖4所示，在果實發(fā)育過程中，蒂部果肉葡萄糖和果糖含量變化趨勢大致相同，發(fā)育24 d內(nèi)快速上升，葡萄糖含量達(dá)到44.95 mg/g FW，果糖含量達(dá)到29.30 mg/g FW，之后略有下降，直到成熟前期又有所回升；蔗糖含量在發(fā)育27 d前積累幾乎為0，之后至成熟期持續(xù)上升，采收時蔗糖含量達(dá)到39.37 mg/g FW，而39 d采收時蒂部果肉的葡萄糖含量高于蔗糖和果糖含量。

圖3 果實縱、橫徑凈增長量的變化動態(tài)

圖4 蒂部果肉糖組分的變化動態(tài)

2.2.2 果實臍部果肉糖分積累 從圖5可知，在果實發(fā)育27 d時，臍部果肉葡萄糖和果糖含量均達(dá)到最大值，葡萄糖含量49.88 mg/g FW，果糖含量32.26 mg/g FW，發(fā)育30 d后變化平緩；24 d臍部果肉蔗糖積累開始啟動，之后積累速率加快，39 d采收時蔗糖積累量達(dá)到60.91 mg/g FW，均遠(yuǎn)高于葡萄糖和果糖含量。

圖5 臍部果肉糖組分的變化動態(tài)

2.2.3 果實中部果肉糖分積累 中部果肉葡萄糖和果糖含量平緩升高之后下降，成熟后期又回升，果實24 d蔗糖開始快速積累，成熟期蔗糖含量為46.44 mg/g FW，葡萄糖含量43.67 mg/g FW，果糖含量26.98 mg/g FW，蔗糖含量均高于葡萄糖和果糖含量(圖6)。

2.2.4 不同部位果肉蔗糖梯度的分布特點 果實蒂部、臍部、中部葡萄糖、果糖積累有類似的變化趨勢(圖4、圖5、圖6)。而發(fā)育初期各部位蔗糖積累極少，蒂部果肉在果實發(fā)育27 d才開始積累蔗糖，臍部和中部果實發(fā)育24 d蔗糖積累啟動，比蒂部果肉提早3 d，并且臍部蔗糖積累量一直高于同期中部果肉和蒂部果肉的蔗糖含量。結(jié)果表明，甜瓜果實糖分梯度分布明顯，從蒂部向臍部蔗糖積累量升高，果實成熟期葡萄糖積累中部果肉較高，各部位果糖含量差異較小(圖7)。

圖6 中部果肉糖組分的變化動態(tài)

圖7 不同部位果肉蔗糖梯度的分布特點

2.2.5 不同部位果肉甜度的分布特點 甜度是衡量甜瓜品質(zhì)的重要因子之一，直接影響果實營養(yǎng)成分的分布。西州密25號果實不同部位果肉甜度均呈上升趨勢，至發(fā)育39 d采收時達(dá)到最高值，臍部果肉甜度>中部果肉甜度>蒂部果肉甜度(圖8)。研究表明，果實中的蔗糖代謝是糖積累、轉(zhuǎn)化的重要環(huán)節(jié)，決定了發(fā)育期果實糖分積累的高低。

3 討論

3.1 果實生長發(fā)育動態(tài)

甜瓜果實動態(tài)變化及品質(zhì)形成包括形態(tài)和生理變化2個方面。果實生長動態(tài)呈2種基本動態(tài)變化，單“S”型和雙“S”型。山楂、柚子、貴長獼猴桃[16]、庫爾勒香梨[17]、串枝紅杏[18]等為均雙“S”型曲線，扁桃[19]、蘋果、菠蘿[20]、河套密瓜[21]為單“S”曲線。本研究測得西州密25號果實縱、橫徑呈單“S”型的生長曲線，坐果后縱、橫徑生長較慢，之后迅速生長，隨著果實接近成熟，其生長曲線逐漸平行于發(fā)育時間軸線。從這點來看，果實縱橫徑接近停止?fàn)顟B(tài)，且縱徑生長量在發(fā)育前期明顯高于橫徑生長量，以后凈增長量交替變化。在果實發(fā)育的初期，期果實縱橫徑增長迅速是因為這一時期甜瓜成熟葉片已占多數(shù)，葉片向外輸出營養(yǎng)，兩者之間的競爭緩解，果實細(xì)胞分裂加速，發(fā)育20 d后果實縱橫徑逐漸趨于緩慢狀態(tài)，這個時期正是甜瓜網(wǎng)紋開始出現(xiàn)，并且蔗糖開始積累，這時果實需要大量的營養(yǎng)物質(zhì)供給，導(dǎo)致果實縱、橫徑增長緩慢，果實進(jìn)入生理成熟階段，形態(tài)基本形成。

圖8 不同部位果肉甜度的變化動態(tài)

西州密25號單果質(zhì)量呈單“S”型生長曲線，果實質(zhì)量幼果期增長速度相對較慢，膨大期開始迅速增長至成熟期增長較慢。果實的快速增長期是決定果實大小的關(guān)鍵時期，這個時期必須滿足肥料和水的需求，這對提高果實品質(zhì)和產(chǎn)量起著重要的作用，否則會導(dǎo)致果實形態(tài)畸形、重量、體積較小。

3.2 果實發(fā)育進(jìn)程中糖分積累與梯度分布

糖含量和組成成分是衡量甜瓜品質(zhì)的重要依據(jù)，西州密25號果實糖積累和組分受果實發(fā)育期的影響，果實發(fā)育前期葡萄糖和果糖快速積累，幾乎檢測不到蔗糖，但后期積累啟動后蔗糖含量迅速增高并且臍部果肉蔗糖積累早于中部和蒂部果肉。成熟期甜瓜不同組織糖組分分布對果實營養(yǎng)和感官質(zhì)量都密不可分，甜度存在縱向梯度分布，外果皮向中果肉也存在梯度變化，葡萄糖含量降低，蔗糖含量升高，中心果肉比外果肉蔗糖含量高10倍以上，差異極顯著[22]。本試驗研究表明，甜瓜蒂部果肉向臍部果肉糖組分也存在梯度分布，臍部果肉>中部果肉>蒂部果肉；蔗糖含量升高葡萄糖和果糖含量下降。

4 結(jié)論

西州密25號果實生長發(fā)育過程中，果實縱、橫徑、果實重量呈單“S”曲線生長，果型指數(shù)1.36左右，果實成熟期單果重達(dá)2.0～2.5 kg。果實發(fā)育前期葡萄糖和果糖迅速積累，幾乎檢測不到蔗糖含量，自甜瓜網(wǎng)紋期開始至成熟蔗糖迅速積累，且臍部果肉蔗糖積累比中部果肉和蒂部果肉提前3 d積累；果實成熟期糖分梯度變化情況為：蒂部果肉葡萄糖含量>蔗糖含量>果糖含量；臍部果肉和中部蔗糖含量>葡萄糖含量>果糖含量，果實甜度梯度變化：臍部果肉>中部果肉>蒂部果肉。

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(責(zé)任編輯：曾小軍)

Dynamic Study on Growth, Development and Sugar Component Gradient Accumulation in Melon

ZHENG He-yun, GENG Xin-li, ZHANG Cui-huan, YAO Jun, ZAITUNA Mai-maiti, LIAO Xin-fu*

(Institute of Grape and Melon of Xinjiang Uygur Autonomous Region, Shanshan 838200, China)

In order to explore the dynamics of growth, development and sugar component gradient accumulation in melon, the author carried out a plot test to study the change rule of fruit size and sugar component accumulation in melon variety “Xizhoumi 25” at various growth stages. The results showed that the growth of fruit transverse diameter, fruit vertical diameter, and single-fruit mass of melon all belonged to “single-S-shape” curve, and their growth was relatively slow at earlier growth stage, then became rapid, and finally tended to be slow and smooth at later growth stage. At the early stage of fruit development, glucose and fructose were accumulated rapidly in melon, while sucrose could hardly be detected. From checkered stage to maturing stage, sucrose was accumulated rapidly in melon. In fruit mature period, the gradient changes in sugar components revealed the following sequences: glucose content > sucrose content > fructose content in pedicel pulp; sucrose content > glucose content > fructose content in both umbilical pulp and middle pulp.

Melon; Dynamics of development; Sugar accumulation; Gradient distribution

2017-05-15

國家西甜瓜產(chǎn)業(yè)技術(shù)體系(CARS-25)；公益性科研院所基本科研業(yè)務(wù)費專項資金(KYGY2016157)。

鄭賀云(1986─)，女，新疆鄯善人，農(nóng)藝師，碩士，研究方向：甜瓜貯藏與運輸。*通訊作者：廖新福。

S652

A

1001-8581(2017)09-0032-04