紅富士蘋果虎皮病發(fā)生與葉綠素?zé)晒鈪?shù)關(guān)系的研究

徐盼盼

摘要 以紅富士蘋果為例，研究了在冷藏條件下（0±1）℃果實(shí)虎皮病的發(fā)生與葉綠素?zé)晒鈪?shù)之間的關(guān)系，在貯藏過程中測(cè)量了蘋果果實(shí)初始熒光（Fo）、最大熒光（Fm）、可變熒光（Fv）、光化學(xué)效率（Fv/Fm）等葉綠素?zé)晒鈪?shù)的變化，并測(cè)定相關(guān)的生理指標(biāo)。結(jié)果表明，在紅富士蘋果貯藏期間各熒光參數(shù)隨著貯藏時(shí)間的延長(zhǎng)而明顯下降，與果實(shí)虎皮病發(fā)病率變化都成負(fù)相關(guān)，但Fo、Fm與其相關(guān)性不顯著；Fv/Fm值與紅富士蘋果虎皮病發(fā)病率成顯著負(fù)相關(guān)。Fv/Fm值的下降發(fā)生在虎皮病發(fā)病之前，在貯藏90 d左右蘋果出現(xiàn)虎皮病癥狀，之后Fm和Fv/Fm值下降速度加快，當(dāng)Fv/Fm值下降至低于0.7時(shí)，此時(shí)果實(shí)表面會(huì)出現(xiàn)褐斑。因此，F(xiàn)v/Fm值的大小可直接反映與虎皮病發(fā)展有關(guān)的狀況。

關(guān)鍵詞 紅富士蘋果；葉綠素?zé)晒?；虎皮??；關(guān)系

中圖分類號(hào) TS255.1 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼 A 文章編號(hào) 1007-5739（2018）19-0267-03

蘋果虎皮病是一種嚴(yán)重的生理病害，表現(xiàn)為皮膚褐變?cè)斐傻膿p害，在貯藏后期最易發(fā)生。發(fā)病初期表皮變?yōu)闇\褐色，病斑較小，且只發(fā)生在果實(shí)的陰面，隨著貯藏時(shí)間的延長(zhǎng)，病斑面積擴(kuò)大，嚴(yán)重時(shí)病斑連成大片，甚至遍及整個(gè)果面[1-2]。蘋果虎皮病在剛發(fā)生時(shí)，只發(fā)生于果皮表層細(xì)胞，隨著病情的發(fā)展，其角質(zhì)層也會(huì)遭到破壞從而危及果肉細(xì)胞。一般認(rèn)為，虎皮病的發(fā)生與果皮蠟質(zhì)中α-法尼烯和共軛三烯有直接關(guān)系[3]。

葉綠素?zé)晒鉁y(cè)定技術(shù)可靈敏、快速、非破壞性地探知植物體內(nèi)生理狀態(tài)，在確定果實(shí)品質(zhì)方面也具有預(yù)測(cè)力，在果實(shí)未出現(xiàn)病害或可見傷之前就能對(duì)劣質(zhì)水果進(jìn)行準(zhǔn)確識(shí)別。Song等[4]測(cè)定了3個(gè)蘋果品種在4種存儲(chǔ)條件下的葉綠素?zé)晒鈪?shù)（Fo、Fm、Fv/Fm），清楚了熒光參數(shù)與果實(shí)品質(zhì)的相互關(guān)系。Nedbal等[5]對(duì)采后檸檬進(jìn)行不同光強(qiáng)下的葉綠素?zé)晒鈪?shù)分析，結(jié)果表明，病變或損傷的區(qū)域可以通過果實(shí)表面熒光參數(shù)的變化來預(yù)測(cè)，并能夠預(yù)測(cè)傷害是否能擴(kuò)散到整個(gè)果面。

室溫中，葉綠體發(fā)射的熒光信號(hào)絕大部分來自光系統(tǒng)Ⅱ（PSⅡ）天線色素蛋白復(fù)合體的葉綠素a。初始熒光（Fo）的大小與激發(fā)光的強(qiáng)度、葉綠素含量有關(guān)，是PSⅡ反應(yīng)中心處于完全開放狀態(tài)時(shí)的熒光產(chǎn)量。最大熒光（Fm）是PSⅡ反應(yīng)中心完全關(guān)閉時(shí)的熒光產(chǎn)量，通常于葉綠體組織經(jīng)暗適應(yīng)30 min后測(cè)得，可反映PSⅡ電子傳遞情況?？勺儫晒猓‵v）反映PSⅡ的電子傳遞最大潛力。光化學(xué)量子產(chǎn)量（Fv/Fm）被作為光抑制的指標(biāo)，反映PSⅡ反應(yīng)中心最大光能轉(zhuǎn)換效率。在非脅迫條件下，F(xiàn)v/Fm的值很穩(wěn)定，其平均值為0.832±0.004，但在逆境條件下Fv/Fm值顯著降低。因此，F(xiàn)v/Fm常作為反映發(fā)生光抑制或者PSⅡ受到傷害的指標(biāo)。

皮下組織層存在著葉綠體和葉綠素分子，在果實(shí)發(fā)生虎皮病的過程中葉綠素會(huì)降解和損傷，故葉綠素?zé)晒獾淖兓赡芘c蘋果果實(shí)虎皮病的發(fā)展有一定關(guān)系。葉綠素?zé)晒鈪?shù)包括初始熒光（Fo）、最大熒光（Fm）、可變熒光（Fv）、最大光化學(xué)量子產(chǎn)量（Fv/Fm）等。紅富士是蘋果中易感虎皮病的品種，采用葉綠素?zé)晒饧夹g(shù)檢測(cè)紅富士蘋果虎皮病發(fā)生進(jìn)程中葉綠素?zé)晒鈪?shù)的變化，同時(shí)測(cè)定其不同生理指標(biāo)，有助于反映病害發(fā)生程度，為防控紅富士蘋果虎皮病提供依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 試驗(yàn)材料及設(shè)備

1.1.1 試驗(yàn)材料。2017年10月25日在靜寧縣城川鄉(xiāng)一農(nóng)家果園采摘紅富士蘋果。選擇中等大小、密度一致、顏色相近、無機(jī)械損傷、無病蟲害、果形正常、果實(shí)成熟期一致的紅富士蘋果果實(shí)作為試驗(yàn)材料，采收后立即運(yùn)往平?jīng)鍪泄麡溲芯克珊笤囼?yàn)室。

1.1.2 儀器設(shè)備。儀器設(shè)備有GS-15型水果質(zhì)地分析儀、日本愛宕PAL-1型數(shù)顯糖度計(jì)、日本美能達(dá)CR-400型色度計(jì)、ETONG-7001型CO2分析儀。

1.2 試驗(yàn)方法

1.2.1 果實(shí)貯藏與觀察。將1.1中的試驗(yàn)材料用0.02 mm厚PE袋扎口包裝后，置于溫度為（0±0.5）℃、相對(duì)濕度 為85%～95%的條件下貯藏 150 d。每隔30 d測(cè)定葉綠素?zé)晒鈪?shù)和相關(guān)生理指標(biāo)，每次取紅富士蘋果5個(gè)，3次重復(fù)。其間觀察虎皮病的發(fā)生情況，出現(xiàn)虎皮病癥狀以后統(tǒng)計(jì)虎皮病的發(fā)病率。

1.2.2 葉綠素?zé)晒鈪?shù)的測(cè)定。參照Liana等[6]的方法，采用FMS2脈沖調(diào)制式熒光儀測(cè)定。固定測(cè)試頭與果實(shí)之間的距離，在果實(shí)赤道線選擇4個(gè)相對(duì)的位點(diǎn)作為每次的測(cè)定位置。測(cè)定前將果實(shí)置于黑色遮光袋中暗適應(yīng)30 min，然后照射光化光、飽和脈沖光，依次測(cè)定 Fo、Fm、Fv和Fv/Fm。

1.2.3 基本生理指標(biāo)的測(cè)定。①硬度：用GS-15型水果質(zhì)地分析儀測(cè)定。②可溶性固形物含量：用日本愛宕PAL-1型數(shù)顯糖度計(jì)測(cè)定。③色度變化：用日本美能達(dá)CR-400型色度計(jì)測(cè)定。④呼吸速率：用ETONG-7001型CO2分析儀測(cè)定，單位為mg/（kg·h）。

1.2.4 虎皮病發(fā)病率統(tǒng)計(jì)。每次隨機(jī)取出50 個(gè)果實(shí)，按下式計(jì)算虎皮病發(fā)病率：

虎皮病發(fā)病率（%）=發(fā)病總數(shù)/總果數(shù)×100。

1.3 數(shù)據(jù)處理方法

取3次重復(fù)的平均值，采用Excel軟件進(jìn)行分析，當(dāng)P<0.05時(shí)，表示差異顯著。

2 結(jié)果與分析

2.1 紅富士蘋果冷藏過程中葉綠素?zé)晒鈪?shù)變化

在冷藏過程中，F(xiàn)o隨著貯藏時(shí)間的延長(zhǎng)而下降，但變化比較平緩；Fm值下降明顯；Fv/Fm值始終呈下降趨勢(shì)，貯藏90 d以后下降加快，由0.736 3下降到0.649 5，在貯藏期 90～120 d之間Fv/Fm值低于0.7（表1）。

2.2 紅富士蘋果冷藏過程中品質(zhì)及生理指標(biāo)變化

由圖1可知，在貯藏最初60 d硬度緩慢下降，下降趨勢(shì)不明顯；到貯藏的第90天時(shí)，硬度數(shù)值明顯下降；之后下降速度加快，由7.159 kg/cm2降到5.924 kg/cm2?？扇苄怨绦挝锖吭谫A藏期間呈下降趨勢(shì)。貯藏最初90 d色差變化比較平穩(wěn)，第120天時(shí)，數(shù)值升高；之后略下降，然后又顯著上升。貯藏過程中，蘋果呼吸速率逐步增加，到第90天時(shí)達(dá)最高峰，為16.257 mg/（kg·h）；之后迅速下降。

2.3 紅富士蘋果虎皮病的發(fā)病率變化

蘋果在貯藏過程中，初90 d沒有出現(xiàn)虎皮病；到第90天時(shí)開始發(fā)病，果實(shí)表皮出現(xiàn)輕微褐斑，到第150天發(fā)病率達(dá)到20%（圖2）。

2.4 紅富士蘋果葉綠素?zé)晒鈪?shù)與虎皮病發(fā)病率的相關(guān)性

Fo、Fm與紅富士蘋果虎皮病發(fā)病率變化成負(fù)相關(guān)，相關(guān)性不顯著；Fv/Fm與紅富士蘋果虎皮病發(fā)病率變化成負(fù)相關(guān)，相關(guān)性顯著（表2）。

3 結(jié)論與討論

葉綠素?zé)晒鈾z測(cè)技術(shù)在果實(shí)品質(zhì)方面具有一定的研究?jī)r(jià)值，在果實(shí)未出現(xiàn)病害或可見傷之前就能由果實(shí)表面熒光參數(shù)的變化來進(jìn)行預(yù)測(cè)。葉綠體可能參與虎皮病的發(fā)生，它是類異戊二烯合成的部位，類異戊二烯是α-法尼烯等倍半萜的合成前體，其氧化產(chǎn)物易導(dǎo)致貯藏過程中蘋果虎皮病的發(fā)生。當(dāng)蘋果中含葉綠體的組織處于非脅迫條件下時(shí)，熒光參數(shù)變化極小，若處于脅迫條件下，則數(shù)值下降明顯。因此，葉綠素?zé)晒饽苤苯臃从澈~綠體組織的生理代謝狀況[7-8]。測(cè)量葉綠素?zé)晒鈪?shù)的變化，能反映出蘋果虎皮病對(duì)其的影響。

首先，紅富士蘋果在150 d貯藏期內(nèi)，F(xiàn)o、Fm都隨貯藏時(shí)間的延長(zhǎng)而下降，F(xiàn)o變化比較平緩，F(xiàn)m值下降明顯；Fv/Fm值始終呈下降趨勢(shì)，當(dāng)果實(shí)發(fā)生虎皮病以后下降加快，由0.73下降到0.65，在90～120 d之間降到0.7以下。其Fm的下降可能與貯藏過程中葉綠體色素含量的降低有關(guān)，正如Mir等之前對(duì)金冠蘋果的研究。Fv/Fm值的下降可能表明單位葉綠體光合反應(yīng)能力喪失，故可以作為對(duì)葉綠體敏感性的直接測(cè)量。不過葉綠體結(jié)構(gòu)的解體或許也是由于果實(shí)衰老造成的。但是，脅迫條件下Fv/Fm參數(shù)明顯下降。在紅富士蘋果貯藏過程中，蘋果虎皮病發(fā)病率與葉綠素?zé)晒鈪?shù)Fv/Fm之間表現(xiàn)出顯著的負(fù)相關(guān)，表明虎皮病的出現(xiàn)是導(dǎo)致Fm、Fv/Fm下降的直接因素。試驗(yàn)結(jié)果表明，葉綠素?zé)晒饧夹g(shù)是無損傷觀察蘋果虎皮病發(fā)病率的理想方法[9-10]。

其次，果實(shí)硬度、可溶性固形物、色差、呼吸速率也是蘋果品質(zhì)判定的主要指標(biāo)。研究中紅富士蘋果不同生理指標(biāo)的測(cè)量數(shù)據(jù)表明，其變化與果實(shí)虎皮病的發(fā)生有一定的聯(lián)系，但因其發(fā)病過程是伴隨著果實(shí)的衰老進(jìn)程進(jìn)行的，所以其只能作為判斷蘋果虎皮病發(fā)生的必要而非充分條件。此外，F(xiàn)o、Fv、Fv/Fm的改變或許還與果實(shí)組織的冷害有關(guān)，虎皮病可能是冷害導(dǎo)致的組織紊亂。

本試驗(yàn)初步表明，蘋果虎皮病發(fā)病情況與葉綠素?zé)晒鈪?shù)變化存在一定的相關(guān)性。但是，果實(shí)葉綠素?zé)晒鈪?shù)還受到品種、溫度、組織老化程度、環(huán)境脅迫等多種因素的影響。因此，利用葉綠素?zé)晒鈪?shù)來預(yù)測(cè)蘋果虎皮病發(fā)病狀況還需深入研究。

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