遮陰處理對棗果實(shí)活性氧代謝及果實(shí)品質(zhì)的影響

任 思，王 羊，唐 晏，周 瓊，鄧群仙

(1. 四川農(nóng)業(yè)大學(xué) 園藝學(xué)院，成都 611130；2. 四川省漢源縣農(nóng)業(yè)農(nóng)村局，四川雅安 625300)

在光照度對果實(shí)品質(zhì)影響的研究中發(fā)現(xiàn)，遮陰不僅會導(dǎo)致單果質(zhì)量[8-9]、果實(shí)縱徑和果實(shí)橫徑[10]的減小，還使果實(shí)中積累的可溶性糖(SS)質(zhì)量分?jǐn)?shù)顯著降低[8-9]。不同的是，對‘駿棗’研究顯示，遮陰使果實(shí)中SS質(zhì)量分?jǐn)?shù)增加[10]。遮陰處理同樣對果實(shí)可滴定酸(TA)質(zhì)量分?jǐn)?shù)有較大的影響，在葡萄[11]、番茄[10]上的研究結(jié)果顯示，弱光使TA質(zhì)量分?jǐn)?shù)上升；而在獼猴桃[12]上的研究結(jié)果為遮陰處理降低了果實(shí)中TA質(zhì)量分?jǐn)?shù)。抗化血酸(AsA)不僅是棗果的主要保健品質(zhì)，還是一種重要的非酶類活性氧清除劑[13-14]，較高的AsA可幫助植物對抗遮陰脅迫[4]，但在對柑橘[15]和番茄[16]進(jìn)行弱光處理后，結(jié)果卻表現(xiàn)為果實(shí)中AsA質(zhì)量分?jǐn)?shù)下降。由此可見，弱光環(huán)境對不同植物果實(shí)品質(zhì)的影響具有較大的差異。

棗為鼠李科棗屬植物，是中國特有的喜陽性耐干旱果樹資源[17]。棗產(chǎn)業(yè)在國內(nèi)主要分為北方產(chǎn)區(qū)和南方產(chǎn)區(qū)，但由于光照環(huán)境的限制，南方產(chǎn)區(qū)主要以栽植鮮食棗為主[17]。本試驗(yàn)選用的‘羅江調(diào)元棗’為四川省德陽市羅江區(qū)的地方良種，當(dāng)?shù)匾延?000余年的栽培歷史[18]，四川省德陽市、綿陽市、成都市以及涼山彝族自治州等地均有種植?！_江調(diào)元棗’于2018年通過四川省林木品種審定委員會審定，是具有廣闊市場前景的優(yōu)良鮮食棗品種。棗樹在南方高濕寡日照地區(qū)生產(chǎn)中，果實(shí)成熟期常因連續(xù)降雨導(dǎo)致果實(shí)裂果嚴(yán)重而減產(chǎn)，因此鮮食棗在南方地區(qū)的栽培應(yīng)大力發(fā)展設(shè)施栽培，但設(shè)施栽培會加重環(huán)境中的弱光因素[19]?，F(xiàn)有關(guān)于光照條件對棗果實(shí)影響的研究主要集中于北方的干制品種，且試驗(yàn)地點(diǎn)位于北方強(qiáng)日照地區(qū)[8,10]，較少關(guān)于南方鮮食棗在該方面的研究。因此本試驗(yàn)采用遮陰處理以控制光照強(qiáng)度，研究其對南方鮮食棗果實(shí)活性氧代謝和果實(shí)品質(zhì)的影響，為南方高濕寡日照地區(qū)棗樹科學(xué)栽培及果實(shí)品質(zhì)提高提供一定的理論依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 試驗(yàn)材料

試驗(yàn)園位于四川省崇州市榿泉鎮(zhèn)四川農(nóng)業(yè)大學(xué)現(xiàn)代農(nóng)業(yè)研發(fā)基地，屬四川盆地亞熱帶濕潤季風(fēng)氣候，地勢為平原，土壤以水稻土為主。年平均氣溫15.9 ℃，最熱月7月平均氣溫為25 ℃，最冷月1月平均氣溫為5.4 ℃；年平均降雨量1 012.4 mm，夏多冬少，夏季平均降雨量為588.0 mm，冬季平均降雨量為29.9 mm；年平均日照時數(shù)為 1 161.5 h，試驗(yàn)期間平均日光照度約28 000 lx。

試驗(yàn)材料為4 a生‘羅江調(diào)元棗’根蘗苗，該品種正常所需光照度為20 000～30 000 lx。株行距為3 m×4 m，樹勢中庸且與常規(guī)栽培管理基本一致。

1.2 試驗(yàn)設(shè)計

遮陰處理設(shè)置3個強(qiáng)度，分別為不遮陰( T1，即遮陰率為0%)、輕度遮陰(T2，遮陰率為46%)和重度遮陰(T3，遮陰率為75%)。采用不同密度的黑色遮陽網(wǎng)實(shí)現(xiàn)T2和T3的遮陰率，使用照度計在一天中不同時間段測定其光照度，以T1作為對照，得到T2和T3的遮陰率。

1.3 測定項(xiàng)目及方法

粗酶提取液的制備參照龔屾等[23]的方法。SOD活性的測定采用氯化硝基四氮唑藍(lán)還原法[22]；POD活性的測定采用愈創(chuàng)木酚法[22]；CAT活性的測定采用高錳酸鉀滴定法[22]。

1.3.2 果實(shí)品質(zhì) 隨機(jī)選取10個果實(shí)，用SARTORIUS GL224-1SCN型電子天平(測量精度0.1 mg)稱量其總質(zhì)量，再求得平均單果質(zhì)量，之后用成量川牌數(shù)顯游標(biāo)卡尺(測量精度0.01 mm)測定果實(shí)的縱徑和橫徑。

SS質(zhì)量分?jǐn)?shù)采用蒽酮比色法測定[22]；TA質(zhì)量分?jǐn)?shù)采用酸堿滴定法測定，且以蘋果酸計；AsA質(zhì)量分?jǐn)?shù)采用2,6-二氯酚靛酚滴定法測定[24]。

1.4 數(shù)據(jù)分析

使用SPSS 17.0對數(shù)據(jù)進(jìn)行單因素方差分析，并采用Duncan’s法進(jìn)行多重比較，顯著性差異水平P<0.05。使用Microsoft Excel 2010軟件作圖，圖中測定值均為“平均值±標(biāo)準(zhǔn)誤”。

2 結(jié)果與分析

2.1 遮陰處理對棗果實(shí)活性氧的影響

在7月30日，T2的H2O2質(zhì)量摩爾濃度顯著高于T1 21.74%，而T3較T1稍有增加。在8月27日，T2和T3的H2O2質(zhì)量摩爾濃度均顯著高于T1 15.29%和19.87%。

同一日期不同小寫字母表示處理間差異顯著(P<0.05)。下同

Different lowercase letters above the same date indicate significant difference (P<0.05) among different treatments. The same below

圖1 不同處理果實(shí)活性氧含量
Fig.1 Active oxygen content of fruits under different treatments

2.2 遮陰處理對棗果實(shí)抗氧化酶活性的影響

由圖2可知，SOD活性在試驗(yàn)早期(6月29日、7月15日)和中期(7月30日)3個處理間無顯著差異，在試驗(yàn)后期(8月14日、8月27日)，T2和T3的SOD活性顯著高于T1。在8月14日，T2和T3的SOD活性與T1相比顯著增加 9.57%和7.49%；在8月27日，T2和T3的SOD活性與T1相比顯著增加18.82%和25.83%。

POD活性在試驗(yàn)中期和后期變化較大，T2和T3的POD活性均顯著高于T1，且T2的POD活性在試驗(yàn)后期顯著大于T3。在試驗(yàn)中后期，T2和T3的POD活性顯著高于T1，且在8月14日的增幅最大，T2和T3分別為T1的2.20倍和1.50倍。在8月14日和8月27日，T2的POD活性與T3相比分別增加27.90%和34.52%。

圖2 不同處理果實(shí)抗氧化酶活性Fig.2 Antioxidase activity of fruit under different treatments

7月15日T3的CAT活性顯著高于其他處理，而在試驗(yàn)中后期T2和T3的CAT活性均顯著低于T1。在7月15日，T3的CAT活性與TI相比顯著增加13.22%。雖然在試驗(yàn)中后期，T2和T3的CAT活性與T1相比均顯著降低，但在8月14日，T2的CAT活性最低，與TI相比顯著降低22.49%，而在7月30日和8月27日，T3的CAT活性最低，與T1相比顯著降低31.20%和17.87%。

2.3 遮陰處理對棗果實(shí)MDA質(zhì)量摩爾濃度的影響

由圖3可知，T2的MDA質(zhì)量摩爾濃度在7月15日顯著低于其他處理，且在試驗(yàn)后期，T2和T3的MDA質(zhì)量摩爾濃度顯著低于T1。在7月15日，T2的MDA質(zhì)量摩爾濃度與T1相比，顯著降低15.91%。在試驗(yàn)后期，T2和T3的MDA質(zhì)量摩爾濃度均顯著低于T1，其中在8月14日和8月27日，T2的MDA質(zhì)量摩爾濃度與T1相比分別顯著降低22.82%和26.57%；T3的MDA質(zhì)量摩爾濃度與T1相比分別顯著降低51.94%和52.72%。

圖3 不同處理果實(shí)MDA質(zhì)量摩爾濃度Fig.3 MDA molality of fruit under different treatments

2.4 遮陰處理對棗果實(shí)脯氨酸質(zhì)量分?jǐn)?shù)的影響

由圖4可知，在進(jìn)行遮陰之后，4個處理不同時期T2和T3中Pro質(zhì)量分?jǐn)?shù)均顯著低于T1。隨著遮陰率的增加，果實(shí)中Pro質(zhì)量分?jǐn)?shù)逐漸降低，在遮陰后的4個時期中，T2的Pro質(zhì)量分?jǐn)?shù)顯著低于T1，且T3的Pro質(zhì)量分?jǐn)?shù)顯著低于T2。與TI相比，在7月30日和8月14日，T2的Pro質(zhì)量分?jǐn)?shù)顯著下降 42.01%和41.82%；而T3的Pro質(zhì)量分?jǐn)?shù)在8月14日和8月27日顯著下降68.24%和67.74%。

圖4 不同處理果實(shí)脯氨酸質(zhì)量分?jǐn)?shù)Fig.4 Proline mass fraction of fruit under different treatments

2.5 遮陰處理對棗品質(zhì)的影響

由圖5可知，遮陰處理使單果質(zhì)量顯著下降。T2和T3的單果質(zhì)量與T1相比顯著降低，且T3顯著低于T2；從7月15日至8月14日，T2和T3的降幅逐漸增加，在8月14日降幅達(dá)到最大，分別為26.03%和34.29%。

遮陰處理使果實(shí)縱徑和橫徑顯著下降。3個處理的果實(shí)縱徑在試驗(yàn)早期無顯著差異，而T2和T3的果實(shí)橫徑在7月15日顯著低于T1；在試驗(yàn)中后期，T3的果實(shí)縱徑和橫徑在8月27日和7月30日顯著低于T1。T2的果實(shí)縱徑和橫徑的最大降幅分別出現(xiàn)在8月14日和8月27日，分別為11.09%和7.53%；而T3的果實(shí)縱徑和橫徑均在7月30日出現(xiàn)最大降幅，分別為 12.25%和12.12%?？梢钥闯鲭S著遮陰程度的增加，果實(shí)縱徑和橫徑逐漸降低，且降幅越早達(dá)到 峰值。

由圖6可以看出，在試驗(yàn)中后期，T2和T3的SS質(zhì)量分?jǐn)?shù)顯著低于T1。從7月30日至8月27日，與T1相比，T2和T3的SS質(zhì)量分?jǐn)?shù)顯著降低；隨著遮陰時間的延長，降幅逐漸增大，并在8月27日降幅達(dá)到最大，T2和T3與T1相比，分別降低30.90%和42.89%，且與T2相比，T3的SS質(zhì)量分?jǐn)?shù)顯著降低。

T2的TA質(zhì)量分?jǐn)?shù)與T1相比變化較小，而T3的TA質(zhì)量分?jǐn)?shù)與T1相比顯著升高。T2的TA質(zhì)量分?jǐn)?shù)僅在8月14日顯著高于T1 14.58%。T3的TA質(zhì)量分?jǐn)?shù)在遮陰處理的所有時期均顯著高于T1，且在7月15日增加幅度最大，為26.73%。

與T1相比，T2的AsA質(zhì)量分?jǐn)?shù)先降后升，隨后再降；T3的AsA質(zhì)量分?jǐn)?shù)在7月15日和7月30日顯著降低，在試驗(yàn)后期無顯著差異。T2的AsA質(zhì)量分?jǐn)?shù)與T1相比，在7月15日顯著降低達(dá)12.58%，隨后逐漸上升至8月14日與T1相比，顯著增加11.87%，在8月27日又降低 13.61%。T3的AsA質(zhì)量分?jǐn)?shù)在7月15日和7月30日與T1相比分別降低15.22%和7.10%，在8月27日雖然也低于T1，但未達(dá)到顯著水平。

圖5 不同處理果實(shí)外觀品質(zhì)Fig.5 Appearance quality of fruit under different treatments

圖6 不同處理果實(shí)內(nèi)在品質(zhì)Fig.6 Intrinsic quality of fruit under different treatments

3 討 論

3.1 遮陰對棗果實(shí)逆境生理的影響

前人的研究表明POD存在兩種作用效應(yīng)，一種是在逆境中增加其活性，用以清除活性氧物質(zhì)，達(dá)到保護(hù)植物細(xì)胞的效應(yīng)，另一種是在逆境和衰老時參與葉綠素的降解、活性氧的產(chǎn)生以及引起膜脂過氧化[34]。本試驗(yàn)中，雖在試驗(yàn)后期，遮陰處理果實(shí)中POD活性的增強(qiáng)伴隨H2O2的增加，但是由于MDA質(zhì)量摩爾濃度顯著降低，說明后期POD活性雖然增強(qiáng)，但果實(shí)并未受到傷害，因此推測在棗果處于弱光環(huán)境中時，POD主要執(zhí)行保護(hù)效應(yīng)。在8月27日，遮陰果實(shí)中的H2O2質(zhì)量摩爾濃度雖然顯著高于T1，但H2O2不僅與植物氧化系統(tǒng)有關(guān)，還參與細(xì)胞內(nèi)信號的傳導(dǎo)和某些基因的調(diào)控，因此不能單純地根據(jù)H2O2的質(zhì)量摩爾濃度判斷植物受脅迫的程度[35]。

綜上所述，在對棗果實(shí)進(jìn)行遮陰處理后，試驗(yàn)早期對果實(shí)的影響較小。而中后期雖然誘導(dǎo)了果實(shí)中活性氧的大量產(chǎn)生，但果實(shí)體內(nèi)可以通過提高抗氧化酶活性，特別是SOD和POD，較好地維持活性氧代謝的平衡，減輕膜脂的過氧化現(xiàn)象。這可能是因?yàn)楸驹囼?yàn)選擇的材料‘羅江調(diào)元棗’為四川當(dāng)?shù)氐脑贩N，對于弱光環(huán)境具有較好的自我調(diào)節(jié)能力。

3.2 遮陰對棗果實(shí)品質(zhì)的影響

光照是植物進(jìn)行光合作用的能源，不僅影響植物的光合作用，同時也影響著光合產(chǎn)物的分配和利用轉(zhuǎn)化[36]。弱光條件下，由于枝梢葉片生長量和光照強(qiáng)度都變小，較低的光合作用使葉片向果實(shí)運(yùn)輸?shù)耐餃p少[37]，這會抑制果實(shí)的生長，嚴(yán)重影響果實(shí)質(zhì)量和果實(shí)大小[38]。且有研究顯示，遮光處理降低了甜瓜幼果的細(xì)胞數(shù)量[39]，這也是影響果實(shí)大小的重要因素。在本研究中，隨著遮陰程度的增加，棗的單果質(zhì)量、果實(shí)縱徑和橫徑逐漸降低，這與前人在‘駿棗’[8]‘靈武長棗’[9]和‘夏黑’葡萄[11]上的研究結(jié)果相一致。

光合產(chǎn)物的減少不僅抑制了果實(shí)的生長，還會導(dǎo)致果實(shí)中SS質(zhì)量分?jǐn)?shù)的降低[8-9,12]。在本研究中，果實(shí)中的SS質(zhì)量分?jǐn)?shù)在試驗(yàn)的中后期顯著降低，且隨著處理時間的延長，降幅逐漸增大，在最后一個時期，兩個遮陰處理之間存在顯著差異。這說明遮陰處理主要影響果實(shí)發(fā)育后期的SS質(zhì)量分?jǐn)?shù)，這可能是由于在棗果實(shí)發(fā)育過程中，SS主要在后期快速積累。但李湘鈺[10]在‘駿棗’上的研究結(jié)果表明，適度的遮陰會使棗樹中SS質(zhì)量分?jǐn)?shù)增加，這與本試驗(yàn)結(jié)果具有較大的差異。可能因?yàn)椤E棗’的試驗(yàn)是在北方強(qiáng)光照地區(qū)進(jìn)行，適度的遮陰反而更適合棗樹的生長發(fā)育[10]。

TA質(zhì)量分?jǐn)?shù)影響果實(shí)糖酸比，對果實(shí)風(fēng)味有重要的決定作用。前人在‘夏黑’葡萄[10]上的研究結(jié)果為弱光使TA質(zhì)量分?jǐn)?shù)上升。本研究的結(jié)果同樣也顯示，遮陰處理后，棗果實(shí)中TA質(zhì)量分?jǐn)?shù)顯著增加，且與遮陰率有較大關(guān)系，遮陰率增加后，TA質(zhì)量分?jǐn)?shù)增加越顯著。但關(guān)于光照條件對TA質(zhì)量分?jǐn)?shù)影響的研究較少，棗果實(shí)中的TA在遮陰處理后增加的原因有待研究。AsA俗稱維生素C[40]，在棗果實(shí)中含量極大，是衡量棗果實(shí)保健品質(zhì)的關(guān)鍵因素[13]。本研究結(jié)果顯示，在果實(shí)成熟期，T2中AsA質(zhì)量分?jǐn)?shù)顯著降低，而在T3果實(shí)中雖然降低水平未達(dá)到顯著，但依舊低于T1。這與前人在獼猴桃[12]果實(shí)上的研究結(jié)果相一致。

綜上所述，遮陰處理對果實(shí)品質(zhì)影響較大，遮陰之后，果實(shí)質(zhì)量和大小顯著減小，且與遮陰程度有一定關(guān)系。遮陰同樣降低果實(shí)中SS質(zhì)量分?jǐn)?shù)，增加TA質(zhì)量分?jǐn)?shù)，影響果實(shí)糖酸比，這會嚴(yán)重導(dǎo)致果實(shí)的口感降低。且成熟期果實(shí)中AsA質(zhì)量分?jǐn)?shù)降低，果實(shí)的營養(yǎng)品質(zhì)和保健品質(zhì)變差。

4 結(jié) 論

‘羅江調(diào)元棗’果實(shí)在遮陰處理下可以通過抗氧化酶的調(diào)控使其活性氧代謝基本維持平衡，減輕遮陰帶來的的傷害。遮陰后光照強(qiáng)度的下降明顯降低了果實(shí)品質(zhì)，主要表現(xiàn)為果實(shí)質(zhì)量、果實(shí)大小、SS質(zhì)量分?jǐn)?shù)和AsA質(zhì)量分?jǐn)?shù)的降低，以及TA質(zhì)量分?jǐn)?shù)增加。這說明棗樹在寡日照地區(qū)進(jìn)行生產(chǎn)栽培時不宜再降低光照度，也反映了南方避雨設(shè)施栽培會對果實(shí)品質(zhì)造成一定的影響，因此在設(shè)施栽培時可以選用高透光的材料或人工進(jìn)行補(bǔ)光。