凱特杧果肉潰敗與鈣營養(yǎng)關(guān)系分析

張月華，蘇穆清，劉 斌，王松標(biāo)，王建芳，馬小衛(wèi)

(1 海南大學(xué)園藝學(xué)院，海口，570228；2 中國熱帶農(nóng)業(yè)科學(xué)院南亞熱帶作物研究所/海南省熱帶作物營養(yǎng)重點實驗室，廣東湛江，524091；3 四川省攀枝花市農(nóng)林科學(xué)研究院，四川攀枝花，617061；4 四川省攀枝花市農(nóng)業(yè)農(nóng)村局，四川攀枝花，617061)

杧果果肉潰敗是一種發(fā)生在果實內(nèi)部的生理性病害[1]，其病癥為果實外部病狀不明顯，內(nèi)部果肉軟化或出現(xiàn)孔洞，有異味。果肉潰敗直接導(dǎo)致果實失去食用和商品價值，嚴(yán)重影響了杧果種植效益。研究杧果果肉發(fā)生潰敗的機(jī)制，對制訂有效的防控技術(shù)具有重要的理論價值和應(yīng)用價值。雖然，國內(nèi)外杧果生產(chǎn)中很多品種在果實發(fā)育中后期均易發(fā)生果肉潰敗癥狀，但關(guān)于杧果果肉潰敗機(jī)制的研究較少。前期研究認(rèn)為，杧果果肉潰敗與品種、果實成熟度、生長區(qū)環(huán)境、營養(yǎng)元素含量等有關(guān)。其中，果實缺鈣被認(rèn)為可能是誘導(dǎo)果肉潰敗的主要因素[2-5]。目前，人們?nèi)圆磺宄x果果肉潰敗發(fā)生機(jī)制，對其發(fā)病因素仍沒有肯定的結(jié)論[6-7]。因此，生產(chǎn)中很難制訂有效控制該病發(fā)生的技術(shù)措施。四川省攀枝花市、云南省華坪縣和新平縣，因具有特殊的氣候優(yōu)勢，目前已成為中國海拔最高、成熟期最晚的優(yōu)質(zhì)杧果產(chǎn)業(yè)帶，杧果種植也是當(dāng)?shù)剞r(nóng)民收入的支柱產(chǎn)業(yè)。近年來，當(dāng)?shù)刂髟云贩N凱特杧果肉潰敗現(xiàn)象(見圖1)日益嚴(yán)重，對種植戶造成巨大經(jīng)濟(jì)損失。為明確凱特杧果肉發(fā)生潰敗的機(jī)制，本研究以不同發(fā)病率病果和正常果為材料，研究果實中礦質(zhì)元素含量、果肉及其細(xì)胞壁中不同形態(tài)鈣含量變化，探究影響果肉潰敗發(fā)生的關(guān)鍵因素，為有效防控該生理性病害提供參考。

圖1 凱特杧果正常果和果肉潰敗果比較

1 材料與方法

1.1 材料

2018年9—10月，在四川省攀枝花市和云南省華坪縣杧果主產(chǎn)區(qū)選擇13個果園，北緯26°6′～27°21′，東經(jīng)101°08′～102°15′，海拔900～1 500 m，金沙江干熱河谷區(qū)域，屬于南亞熱帶氣候，晝夜溫差大，年平均氣溫20.3 ℃，無霜期300 d以上，土壤紅壤土，每個果園面積0.5 hm2以上，種植品種均為凱特杧(Keitt)，12～16年生。

當(dāng)果實成熟度到達(dá)商品采摘期時，每個果園隨機(jī)選擇生長發(fā)育良好、樹勢中庸、著果量相對一致的3株樹，采摘所有果實。采摘后，每個果實沿縱徑切開，觀察果肉是否發(fā)生潰敗，統(tǒng)計每個果園果肉潰敗發(fā)生率(見表1)。每個果園果實分成病果和正常果兩份，隨機(jī)選取病果和正常果9個，3個為重復(fù)1次。每個果實去皮后，沿縱軸從4個方向自上而下取果肉4片，3個果實果肉剁碎混勻后，分成兩份，1份液氮速凍后用于不同形態(tài)鈣含量分析，1份70 ℃烘干后粉碎用于氮、鉀、鈣和鎂含量分析。

表1 四川省攀枝花市和云南省華坪縣調(diào)查的13個凱特杧果園情況

1.2 方法

果肉氮、鉀、鈣和鎂含量分析：果肉氮和鉀含量分別用凱氏定氮法和火焰光度法測定，鈣和鎂含量用 ICP-MS測定[8]。

果肉中不同形態(tài)鈣含量分析：取鮮果肉5 g，液氮研磨成粉末，參照Huang等[9]的方法，分別用蒸餾水、2%醋酸和5%HCl，逐級提取水溶性鈣、結(jié)構(gòu)鈣和草酸鈣。取不同形態(tài)鈣各10 mL于15 mL瓷坩堝中，在電爐上蒸干，然后用濃硝酸∶高氯酸(V∶V=4∶1)溶解浸提，定量濾紙過濾，ICP法分別測定不同形態(tài)鈣含量。方差分析和相關(guān)分析用 SPSS 14.0分析軟件處理。

2 結(jié)果與分析

2.1 果實氮、鉀、鈣和鎂含量與果肉潰敗的關(guān)系

從13個果園杧果各元素含量和比值的平均值來看，病果中氮、鈣和鎂含量均顯著高于正常果，鉀含量與正常果差異不顯著。與正常果相比，病果中鎂/鈣比值顯著增加。病果中氮/鈣、鉀/鈣和 (鉀+鎂)/鈣比值與正常果之間差異均不顯著。4號和12號低病果率果園中，病果氮、鉀、鎂平均含量分別為7.23、8.17和1.11 g /kg·DW；7號、9號、11號和13號高病果率果園中，病果氮、鉀、鎂平均含量分別為7.11、8.37和1.03 g/kg·DW，兩類果園差異不明顯；而高病果率果園病果鈣含量(0.45 g/kg·DW)顯著低于低病果率果園病果(0.60 g/kg·DW)。低病果率果園(4號和12號)病果氮/鈣平均比值(16.67)，高于高病果率果園(7號、9號、11號和13號)病果氮/鈣比值(15.10)；而低病果率果園病果鉀/鈣、鎂/鈣和(鉀+鎂)/ 鈣平均比值分別為15.40、2.22和17.13，均低于高病果率果園病果鉀/鈣、鎂/鈣和(鉀+鎂)/ 鈣平均比值(17.91、2.25和20.15)。

不同果園間，正常果和病果之間的營養(yǎng)元素含量變化存在差異。與正常果比較，2、7和9號果園病果氮含量降低，其余果園病果中氮含量增加。1、2、3、4、9、10和11號果園中，病果鉀含量高于正常果，其他果園中病果鉀含量低于正常果。除6號果園病果鈣含量略低于正常果(未達(dá)顯著水平)，其余12個果園病果鈣含量均高于或顯著高于正常果。不同果園間，正常果和病果之間的氮/鈣、鉀/鈣、鎂/鈣和 (鉀+鎂)/ 鈣比值變化也存在差異(見表2和表3)。

表2 不同凱特杧果園正常果和果肉潰敗果中營養(yǎng)元素含量比較

表3 不同凱特杧果園正常果和果肉潰敗果中元素比例

相關(guān)性分析表明，果肉潰敗病果率與病果中氮、鉀、鎂、鈣、氮/鈣、鉀/鈣、鎂/鈣和 (鉀+鎂)/ 鈣之間存在一定的相關(guān)性，但均未達(dá)顯著水平。

2.2 果實不同形態(tài)鈣含量與果肉潰敗關(guān)系

與正常果相比，13個果園的病果中結(jié)構(gòu)鈣含量均顯著增加，而水溶性鈣含量均顯著降低。1、7、8、9和10號果園中，病果草酸鈣含量顯著高于正常果，其他果園中病果草酸鈣含量低于正常果。13個果園病果和正常果中的草酸鈣平均含量差異不顯著。低病果率果園(4號和12號)中病果水溶性鈣、結(jié)構(gòu)鈣和草酸鈣平均含量分別為20.77、40.62和32.20 mg/kg·FW；高病果率果園中(7號、11號和13號)病果水溶性鈣、結(jié)構(gòu)鈣和草酸鈣平均含量分別為32.64、63.87和21.64 mg/kg·FW?？梢钥闯?，與低病果率果園相比，高病果率果園病果草酸鈣含量降低，而結(jié)構(gòu)鈣含量顯著增加 (見圖2)。

圖2 不同凱特杧果園正常果和果肉潰敗果中不同形態(tài)鈣含量比較

相關(guān)性分析表明，果肉潰敗病果率與病果中結(jié)構(gòu)鈣含量之間存在顯著正相關(guān)，相關(guān)系數(shù)r=0.587，p=0.035；與草酸鈣含量之間存在顯著負(fù)相關(guān)，相關(guān)系數(shù)r=-0.564，p=0.045；而與水溶鈣含量之間不存在顯著相關(guān)性，相關(guān)系數(shù)r=0.270，p=0.373(見圖3)。

3 結(jié)論與討論

鈣在植物細(xì)胞壁構(gòu)建、細(xì)胞膜穩(wěn)定、信號傳導(dǎo)及維持細(xì)胞內(nèi)離子平衡等方面具有重要的生理功能。土壤中的鈣主要依靠蒸騰流向果實運輸，由于果實蒸騰強度低且導(dǎo)管不發(fā)達(dá)，而鈣又難以通過韌皮部向果實運輸，在不利的生長條件下，常常引起果實鈣攝取量低于需求量，從而引發(fā)生理失調(diào)[10-11]。在Kent和Alphonso杧果上的研究認(rèn)為，果肉潰敗果實中鈣含量低于正常果[2-3]。果實缺鈣低被認(rèn)為是誘發(fā)杧果果肉潰敗的主要因素。但鮮見通過土壤或葉片補鈣可以顯著降低杧果果肉潰敗發(fā)生率的報道。在金沙江干熱河谷杧果主產(chǎn)區(qū)，生產(chǎn)中利用外源補鈣措施防控凱特杧果肉潰敗的效果也不明顯。因此，關(guān)于杧果果肉潰敗與鈣營養(yǎng)之間的關(guān)系仍需更多的研究證實。本研究發(fā)現(xiàn)，在不同病果率果園中，凱特杧病果鈣含量高于或顯著高于正常果，表明病果總鈣攝取量并沒有降低。在同一果園中，筆者也觀察到不同植株之間果肉潰敗發(fā)生率差異很大，說明果園土壤中并不缺鈣。綜合這些結(jié)果，本研究認(rèn)為凱特杧果肉潰敗可能不是由于果實鈣吸收量減少造成的。

注：*表示顯著相關(guān)。

Wainwright等[2]認(rèn)為，不是單一的營養(yǎng)元素缺乏，而是多種營養(yǎng)元素缺乏或營養(yǎng)元素間比例失調(diào)對杧果果肉發(fā)生潰敗的影響更大。在果實缺鈣相關(guān)的生理病害研究中，氮、鉀和鎂含量及其與鈣的比值變化被研究的最多[12-13]。土壤中氮素含量過高，植物營養(yǎng)器官生長加速、蒸騰作用加強，不利于果實鈣吸收；也有研究認(rèn)為，土壤氮素含量高引起果實生長過快，使果實鈣含量被稀釋，加劇果實缺鈣癥發(fā)生率[14-15]。鉀和鎂與鈣競爭膜結(jié)合位點，使生物膜系統(tǒng)穩(wěn)定性被破壞，導(dǎo)致細(xì)胞死亡，也表現(xiàn)出缺鈣癥[16-17]。因此，氮、鉀和鎂對果實缺鈣癥的發(fā)生具有間接誘導(dǎo)作用。但本研究中，果肉潰敗病果率與病果氮、鉀、鎂的含量及氮/鈣、鉀/鈣、鎂/鈣和(鉀+ 鎂)/鈣比值之間均不存在顯著的相關(guān)性。主要原因可能是不同果園的土壤質(zhì)地和施肥管理存在明顯差異，造成不同果園凱特杧果實氮、鉀及鎂的含量差異過大。同時我們也發(fā)現(xiàn)，13個果園病果氮、鎂、鈣含量平均值及鎂/鈣的平均值均顯著高于正常果，說明果實氮和鎂含量過高對杧果果肉發(fā)生潰敗也具有重要影響。

凱特杧病果鈣含量增加，為什么還會表現(xiàn)出缺鈣癥。越來越多的研究表明，園藝作物的果實缺鈣癥常常與果實總鈣含量變化不相關(guān)，亞細(xì)胞水平鈣分配不均是果實發(fā)生缺鈣癥的主要誘因，如番茄的蒂腐病[18]、蘋果的痘斑病[19]、梨果頂硬化[20]。與這些研究相似，本研究發(fā)現(xiàn)，病果果肉中水溶鈣含量顯著降低，而結(jié)構(gòu)鈣含量顯著增加，相關(guān)性分析表明病果率與病果結(jié)構(gòu)鈣含量存在顯著正相關(guān)。正常生理條件下，果實組織中不同形態(tài)鈣含量之間存在動態(tài)平衡，當(dāng)這種穩(wěn)態(tài)平衡被打破后，可能引起一系列生理生化反應(yīng)，最終表現(xiàn)出缺鈣癥[21]。結(jié)合相關(guān)研究，我們推測凱特杧果肉發(fā)生潰敗可能與果肉組織細(xì)胞或亞細(xì)胞水平鈣分配不均有關(guān)。由于本研究的局限性，這種推測還需進(jìn)一步的研究證實。