龍眼果實掛樹成熟與退糖期間的解剖學(xué)結(jié)構(gòu)比較

韓冬梅，曾 婷，李建光，羅 燾，李保建，吳振先

（1.廣東省農(nóng)業(yè)科學(xué)院果樹研究所/農(nóng)業(yè)部南亞熱帶果樹生物學(xué)與遺傳資源利用重點實驗室，廣東 廣州 510640；2.華南農(nóng)業(yè)大學(xué)園藝學(xué)院/廣東省果蔬保鮮重點實驗室，廣東 廣州 510642；3.江門市農(nóng)業(yè)技術(shù)服務(wù)中心，廣東 江門 529000）

龍眼（Dimocarpus longanLour.）俗稱桂圓，成熟于高溫乃至酷暑季節(jié)，高糖多汁，成熟快，采收期短，適宜的采收成熟度是保證龍眼果實采后品質(zhì)及貯運壽命的重要因素［1］。采收過早，果實尚未發(fā)育完全；采收過晚，果肉含糖量和甜度均明顯下降，俗稱“退糖”現(xiàn)象。龍眼果實具有完全成熟后很快退糖的特性，在生產(chǎn)上常常因為錯過適宜的采收時間而導(dǎo)致果實糖度下降，品質(zhì)降低［2］，不耐貯運，經(jīng)濟效益受損。有關(guān)龍眼退糖特性和機理的研究鮮有報道，李建光等［3-4］、韓冬梅等［5］報道了石硤、古山二號和儲良龍眼果實的成熟特性，認(rèn)為龍眼果實完全成熟后可溶性固形物（TSS）、蔗糖和總糖含量逐漸降低，表現(xiàn)出過熟后退糖的特性，其中前兩者成熟期較短、退糖快，而儲良退糖最慢；同時還研究了石硤和古山二號龍眼果實適宜貯藏成熟度及其完熟、退糖后的果皮橫切面結(jié)構(gòu)差異，認(rèn)為不同成熟度的果皮結(jié)構(gòu)是其耐貯性差異的生物學(xué)基礎(chǔ)之一［6］。林河通等［7］、屈紅霞等［8］也對不同品種成熟時龍眼的果皮結(jié)構(gòu)差異與耐貯性關(guān)系開展過研究，認(rèn)為兩者之間存在相關(guān)性，而關(guān)于成熟及退糖后龍眼果肉結(jié)構(gòu)的變化與品種間差異迄今未見有詳細(xì)報道。石硤和儲良是廣東、廣西、海南三省兩大主栽品種，一般認(rèn)為石硤較早熟、成熟快、退糖迅速、采收期很短，而儲良較晚熟、成熟期長、退糖也慢，因此選擇這兩個品種，對其果實在掛樹成熟與退糖期間的內(nèi)外果皮表征、果皮橫切面、果肉顯微組織結(jié)構(gòu)的變化及品種差異進(jìn)行研究分析，旨在豐富龍眼果實成熟生理發(fā)展的解剖學(xué)基礎(chǔ)，為生產(chǎn)中準(zhǔn)確把握適采成熟度和深入研究果實退糖機理提供參考依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 試驗材料

試驗于2012—2013年進(jìn)行兩次，供試品種為石硤和儲良，采自廣東省農(nóng)業(yè)科學(xué)院果樹研究所龍眼資源圃。選擇品種內(nèi)花期一致、樹勢相近的單株各2棵，花后掛牌，追蹤果實的生長動態(tài)（謝花期分別為石硤4月19日、儲良4月20日）。當(dāng)果實發(fā)育至50%～60%成熟時開始采果，每隔7 d采樣1次，共采6次，每次采果約100個，品種內(nèi)樣品樹混合采樣，采收后常溫下立即運回實驗室。

1.2 試驗方法

1.2.1 取樣 剪取單果，用清水洗凈后晾干，挑選大小均勻、成熟度一致、無病蟲害及機械傷的果實。其中10個鮮果的果皮和果肉用于掃描電子顯微鏡觀測樣本的制定；30個鮮果于當(dāng)天用作成熟度指標(biāo)TSS含量的測定，以ATAGO PR-32α數(shù)顯折光儀（日產(chǎn)）讀取TSS含量。根據(jù)成熟期間果實TSS變化規(guī)律，選擇完全成熟期和退糖后兩個時期的樣品進(jìn)行電鏡觀察，即TSS含量最高和最后一次采果時。

1.2.2 測定項目及方法 成熟度按照韓冬梅等［6］方法確定，以比熟度表示，比熟度在95%～100%區(qū)段為果實的完全成熟階段，之后進(jìn)入退糖期，成熟前比熟度達(dá)95%時為始熟期，成熟后達(dá)95%時為始退期。計算比熟度和退糖速率：

1.2.3 電鏡制樣 參照黃旭明等［9］方法，用刀片將鮮果皮切成2 mm×2 mm大小片塊，鮮果肉切成5 mm×3 mm大小塊狀，立即放入已預(yù)冷的4%戊二醛固定液（用pH 5.0檸檬酸-磷酸緩沖液配制、內(nèi)含少量抗壞血酸）中，在2℃下固定1個月，每隔15 d更換一次固定液。制樣時，用pH 5.0的磷酸緩沖液沖洗3次，每次15 min；經(jīng)過乙醇梯度脫水（分別用50%、50%、60%、90%、100%乙醇溶液和100%加脫水劑的乙醇進(jìn)行脫水，每個梯度脫水15 min）；用醋酸異戊酯在通風(fēng)櫥內(nèi)洗2次，每次洗15 min；臨界點干燥，使用Eiko IB-5型離子濺射儀鍍白金金膜，上臺，在Philip XL30 ESEM環(huán)境掃描電子顯微鏡下觀察拍照。

2 結(jié)果與分析

2.1 兩個品種龍眼果實在成熟至退糖期間TSS含量和成熟度的變化

石硤和儲良的采收日期、TSS含量、比熟度和退糖速率見表1。表1顯示，石硤在7月25日、儲良在8月1日分別進(jìn)入成熟期，TSS含量分別為21.78%和19.88%，比熟度分別為96.39%和96.52%；兩個品種的最高TSS含量分別為22.60%和20.60%，之后開始下降，當(dāng)比熟度低于95%時，果實進(jìn)入退糖期，開始衰老；石硤完全成熟期在7月25日至8月8日，儲良在8月1～22日，分別歷時14 d和21 d，退糖速率分別為每天0.60%和0.31%?？梢?，石硤較早熟、成熟期短、退糖速率高，儲良較晚熟、成熟期長、退糖速率也慢。

表1 兩個品種龍眼果實在成熟至退糖期間TSS含量和成熟度的變化

2.2 龍眼果實在成熟至衰老期間的表觀性狀變化

掛樹成熟期間，石硤和儲良兩個品種龍眼的果實內(nèi)外表觀性狀均發(fā)生相似的規(guī)律性變化，具體表現(xiàn)為：成熟至完全成熟期間，果實有彈性，果形趨于固有形狀；外果皮由青色轉(zhuǎn)為青褐色或褐色，龜裂紋由尖銳粗糙變得平滑；內(nèi)果皮呈白色或黃白色，表面光滑細(xì)膩，有光澤；果肉逐漸離核，種皮開始皺縮。完全成熟至退糖期間，果實彈性漸失，變得堅硬，果形逐漸不規(guī)則，外果皮趨向深褐色，內(nèi)果皮出現(xiàn)褐斑且后期出現(xiàn)凸起的瘤狀“果釘”；果核收縮明顯，果蒂組織纖維化并突起、褐變。但不同品種間也存在差異：接近成熟后期，石硤果肉纖維化嚴(yán)重，口感變硬起“砂”，果實大小不一，形狀也不規(guī)則；儲良果肉雖然也出現(xiàn)少許纖維化，但內(nèi)果皮“果釘”與褐變現(xiàn)象不如石硤嚴(yán)重，并仍保持光滑明亮。

2.3 成熟與退糖期間龍眼果皮顯微結(jié)構(gòu)變化

2.3.1 石硤龍眼果皮顯微結(jié)構(gòu) 成熟時，石硤果皮外表面為不規(guī)則平行細(xì)胞群，上覆不連續(xù)的較大塊狀蠟（圖1A、C），帶較多表皮毛；表面栓質(zhì)層布滿微裂縫并交錯連接（圖1C）。果皮分外果皮、中果皮和內(nèi)果皮（圖1B），外果皮的表皮細(xì)胞緊密平行排列，形狀小，多呈長方形；中果皮主要由薄壁組織、維管束和石細(xì)胞組成［7］，維管束細(xì)胞多位于接近內(nèi)表皮的中下部位。中果皮接近外層的上部細(xì)胞為扁圓形，體積大，排列疏松，細(xì)胞間隙大，中部橫向的維管束細(xì)胞具有較大的胞間隙和胞間腔；靠近內(nèi)表皮的下部細(xì)胞較大，排列疏松不規(guī)則，為扁圓形或不規(guī)則四邊形，呈海綿狀結(jié)構(gòu)（圖1D）。內(nèi)果皮由一層致密的薄壁細(xì)胞組成，內(nèi)表面呈平行整齊的波浪狀，附角質(zhì)層和塊狀蠟，表面光滑，有光澤（圖1E），即將起“釘”處有少數(shù)由細(xì)胞堆積形成的峰狀突起，中間開裂（圖1F）。

圖1 成熟時石硤龍眼果皮的顯微結(jié)構(gòu)

退糖時，石硤果皮表皮毛脫落，蠟質(zhì)層不明顯，表面栓質(zhì)層似風(fēng)化狀（圖2A），有菌絲纏繞，溝壑變寬（圖2B）。外果皮細(xì)胞明顯木栓化，形態(tài)消失，胞間“裂縫”明顯（圖2C）。中果皮細(xì)胞腔變小，細(xì)胞壁變厚，也呈栓質(zhì)化（圖2D）。內(nèi)果皮薄壁細(xì)胞整齊平行排列，有的細(xì)胞不斷向內(nèi)表面分生形成堆積狀“果釘”（圖2E），其與內(nèi)果皮接合的底部細(xì)胞為平行排列的薄壁細(xì)胞，中部細(xì)胞形狀和排列變得越不規(guī)則，個別細(xì)胞伸長呈管狀，最頂端分生細(xì)胞形狀再次變小，大小均勻（圖2F），整個“果釘”頂部表面，均為平行排列、不斷往上隆起的正方形或圓形細(xì)胞，有裂縫（圖2G）。內(nèi)果皮某些部位出現(xiàn)裂縫、孔洞，角質(zhì)層破裂或缺失，表面粗糙，失去光澤（圖2H）。

圖2 退糖時石硤龍眼果皮的顯微結(jié)構(gòu)

2.3.2 儲良龍眼果皮顯微結(jié)構(gòu) 成熟時，儲良外果皮較平整，栓質(zhì)組織碎裂成片狀，分散在果表（圖3A），蠟質(zhì)層與表皮毛數(shù)目較少，有菌絲體纏繞（圖3B）。外果皮薄壁細(xì)胞平行緊密排列（圖3D）。中果皮細(xì)胞排列疏松，胞間隙較大，間以致密的塊狀栓質(zhì)組織［10］（圖3C、F），其胞腔幾乎消失，胞壁堅厚（圖3E）。內(nèi)果皮由一層長方形薄壁細(xì)胞緊密平行排列，其表面呈平行整齊的條帶狀（圖3G），附致密的角質(zhì)層和塊狀蠟，有光澤（圖3H）。

圖3 成熟時儲良龍眼果皮的顯微結(jié)構(gòu)

退糖時，儲良果皮外表面疣狀突起數(shù)目增多，蠟質(zhì)脫落，微裂縫明顯增多，表面更加粗糙（圖4A），胞腔增大，呈空洞死細(xì)胞狀，附薄層蠟狀物（圖4B、D）。中果皮細(xì)胞結(jié)構(gòu)不清晰，胞間隙增大（圖4C）。內(nèi)果皮有“果釘”形成（圖4E），由少量體積較大的薄壁細(xì)胞堆積形成峰狀突起，無裂縫（圖4F），底部為排列疏松無序的細(xì)胞群，胞腔較大（圖4E）；中上部細(xì)胞為縱向平行維管束結(jié)構(gòu)（圖4G）；頂部為排列疏松的扁方形、無序堆疊的薄壁細(xì)胞（圖4H）。

圖4 退糖時儲良龍眼果皮的顯微結(jié)構(gòu)

2.4 成熟與退糖期間龍眼果肉顯微結(jié)構(gòu)變化

2.4.1 石硤龍眼果肉顯微結(jié)構(gòu) 成熟時，石硤果肉表面波浪狀，平滑（圖5A），細(xì)胞呈長管狀，飽滿，平行排列，胞壁結(jié)構(gòu)致密，較厚，胞腔大，切口平整，呈橢圓形或長橢圓形，剛性結(jié)構(gòu)清晰（圖5B）。退糖時，果肉外表面粗糙不平，皺褶狀，無較大裂縫（圖5C）；細(xì)胞腔收縮，結(jié)構(gòu)坍塌（圖5D）；胞壁分層，次生胞壁明顯增厚（圖5E），其表面出現(xiàn)裂縫（圖5F）。

圖5 成熟至退糖過程中石硤龍眼果肉的顯微結(jié)構(gòu)變化

2.4.2 儲良龍眼果肉顯微結(jié)構(gòu) 成熟時，儲良果肉表面乳狀密集隆起，光滑（圖6A），細(xì)胞豐滿，呈正方形或長方形，整齊有序地平行排列（圖6B）；細(xì)胞腔比石硤小，狹長型，切口處胞壁向內(nèi)彎曲，剛性較石硤弱（圖6C）。退糖時，儲良果肉表面細(xì)胞發(fā)生大塊凹陷，呈魚鱗狀，現(xiàn)皺褶，多有大裂縫（圖6D）。胞腔模糊，胞壁皺縮，結(jié)構(gòu)坍塌，呈嚴(yán)重破壞狀（圖6E、F）。

圖6 成熟至退糖過程中儲良龍眼果肉的顯微結(jié)構(gòu)變化

3 結(jié)論與討論

果皮是果實對抗病原物的第一道防線，與果實生理和抗病能力密切相關(guān)［10］，果皮上的角質(zhì)和蠟質(zhì)層除了可以抑制水分蒸騰，更是阻止病原菌侵染的一道重要屏障［11-12］，與果實成熟采收后的抗衰老能力密切相關(guān)。隨著成熟進(jìn)程的推進(jìn)，果實衰老伴隨而生，完全成熟和過熟后果實結(jié)構(gòu)趨向分解，細(xì)胞結(jié)構(gòu)趨向破壞，往往不耐貯運，因此選擇合適的采收期非常重要［13-15］。退糖是龍眼果實掛樹成熟至衰老期間的一大變化特征，對果實的適時采收和貯運性能影響很大，但品種之間也存在較大差異。帥良等［16］研究了35個品種龍眼果實成熟衰老期間的糖含量變化，發(fā)現(xiàn)TSS含量與總糖和甜度相關(guān)性極其顯著，變化趨勢基本一致，認(rèn)為TSS含量的變化可以反映出果實退糖狀況。本研究通過對石硤、儲良兩個品種的TSS含量變化分析，以比熟度劃分成熟與退糖時間，認(rèn)為石硤屬于快退類型、儲良屬于極慢退類型，與帥良等［2］研究結(jié)果一致。

退糖快慢與兩個品種的果實結(jié)構(gòu)差異存在一定關(guān)系：（1）果皮結(jié)構(gòu)差異主要在于中果皮，成熟時，石硤中果皮細(xì)胞排列緊密，細(xì)胞間隙小而少。退糖時，兩個品種果皮結(jié)構(gòu)差異不大。（2）果肉細(xì)胞結(jié)構(gòu)差異較大，成熟時，石硤果肉細(xì)胞結(jié)構(gòu)飽滿，胞壁堅實，剛性較強；儲良胞壁結(jié)構(gòu)不及石硤挺實，切口胞壁向內(nèi)卷曲。退糖時，石硤出現(xiàn)明顯的細(xì)胞壁纖維化增厚現(xiàn)象，而儲良不明顯。（3）石硤退糖后內(nèi)果皮著生“果釘”現(xiàn)象明顯，數(shù)量也比儲良多?？梢?，退糖后，兩個品種果實結(jié)構(gòu)的差異主要在于內(nèi)果皮上“果釘”的發(fā)生和果肉的纖維化程度?！肮敗辈粩嗌L，插入果肉并汲取營養(yǎng)，并可能通過“果釘”中管狀細(xì)胞，經(jīng)由果蒂向果枝單方面輸送，造成果實養(yǎng)分向樹體的回流；果肉細(xì)胞的纖維化，可能也與糖分的轉(zhuǎn)化有關(guān)，造成果肉中糖分迅速流失；而細(xì)胞器結(jié)構(gòu)的破壞，除了導(dǎo)致果肉透水、透氣和失重能力增加［6］，其結(jié)構(gòu)的破壞、質(zhì)壁分離也會影響細(xì)胞壁代謝，如果膠物質(zhì)代謝異常［17］、脂氧合酶活性增高［15］。另外，正常采收的果實在貯藏期間不會產(chǎn)生“果釘”，因此退糖后產(chǎn)生“果釘”也是掛樹龍眼果皮衰老、果肉退糖的重要特征之一。石硤退糖時“果釘”數(shù)量較多，果肉纖維化明顯，口感砂質(zhì)化，TSS含量下降速率快，比儲良表現(xiàn)出更明顯的特異性衰老特征。

成熟時品種間果實結(jié)構(gòu)差異影響其耐貯性，而退糖后的果實結(jié)構(gòu)嚴(yán)重破壞，不利于長期貯藏。成熟時果皮組織結(jié)構(gòu)致密，果肉細(xì)胞排列緊密、細(xì)胞壁厚實堅硬，有利于維持果實的貯藏性能［6］，在同樣栽培條件和同等采收成熟度的前提下，石硤的耐貯性比儲良強［18-19］。退糖時的龍眼果實結(jié)構(gòu)破壞嚴(yán)重，耐貯性大幅降低，不僅在于結(jié)構(gòu)完整性遭到破壞，還在于退糖時隨著糖含量尤其是雙糖含量的大幅下降和單糖含量的微量上升［20］，導(dǎo)致果實總糖含量顯著降低，可能不足以為高呼吸水平的龍眼果實度過長期貯藏提供足夠的能量底物，而退糖后的龍眼果實品種間耐貯性差異不大［6］。因此，根據(jù)品種特性，選擇耐貯品種，及時、適時采收，有利于果實保持較好的品質(zhì)和貯藏性能；過晚采收，既不利于保持商品價值，也不利于采后貯運，而研究有效的調(diào)控措施，延緩果實退糖速度，維持果實結(jié)構(gòu)完整，從而延長果實掛樹成熟期，既有利于延長采收期，又能夠提升或保持果實的貯藏品質(zhì)，這是龍眼生產(chǎn)中需要解決的難題之一，也是今后一個重要研究方向。

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