甜瓜果實發(fā)育過程中葉綠素和類胡蘿卜素含量的變化

再吐娜·買買提 許建 姚軍 沙勇龍 孫玉萍

摘? ? 要：果肉顏色是評價甜瓜品質(zhì)的重要指標(biāo)之一，為探究甜瓜發(fā)育過程中色素類物質(zhì)變化規(guī)律，以白肉型（Z）、綠肉型（F）、淺橘紅肉型（C）、橘紅肉型（X）等4個不同果肉顏色的網(wǎng)紋甜瓜品種為材料，研究甜瓜果實發(fā)育過程中類胡蘿卜素和葉綠素含量的變化情況。結(jié)果表明，不同果肉顏色類型的甜瓜在發(fā)育過程中類胡蘿卜素與葉綠素含量各有不同。C型、X型甜瓜的類胡蘿卜素含量隨果實生長發(fā)育均呈上升趨勢，網(wǎng)紋形成期、糖分累積期為類胡蘿卜素含量快速合成階段，X型甜瓜則多以果肉中、下部含量較高。C型、X型甜瓜果肉中葉綠素a多呈下降趨勢，葉綠素b有所升高;Z型甜瓜果肉中葉綠素a呈下降趨勢;F型甜瓜在糖分累積期葉綠素a快速積累，達(dá)到6.66 μg·g-1。類胡蘿卜素和葉綠素含量的變化形成了不同類型甜瓜的果肉顏色。

關(guān)鍵詞：甜瓜;葉綠素;類胡蘿卜素;發(fā)育過程

中圖分類號：S652 文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A 文章編號：1673-2871（2021）08-044-05

Changes of chlorophyll and carotenoid content in melon during fruit development

ZAITUNA·Maimaiti1， XU Jian2， YAO Jun1， SHA Yonglong1， SUN Yuping 1

（1. Xinjiang Research Institute of Grape and Melon， Shanshan 838200， Xinjiang， China; 2. College of Garden Science and Technology， Xinjiang Agricultural Vocational Technical College， Changji 831100， Xinjiang， China）

Abstract： Flesh color is one of the important indexes to evaluate the quality of muskmelon. In order to explore the changes of pigment substances during the development of muskmelon， four netted melon varieties with different flesh color： white flesh type （Z）， green flesh type （F）， light orange red flesh type （C） and orange red flesh type （X） were used to study the changes of carotenoids and chlorophyll contents during the development of muskmelon. The results showed that the content of carotenoids and chlorophylls in melons with different flesh color types had different and significant differences during development. The carotenoid content of C-type and X-type melons increased significantly. The rapid synthesis stage of carotenoid content was at the formation stage of reticulation and sugar accumulation. The content of carotenoids in the middle bottom of X-type melon was the highest. The content of chlorophyll-a in C-type and X-type melons decreased， while chlorophyll-b increased; Z-type melons showed a downward trend; in sugar accumulation stage， chlorophyll-a of F-type melon rapidly accumulated， reaching 6.66 μg·g-1. The changes of carotenoid and chlorophyll content formed the flesh color of different types of melon.

Key words： Melon; Chlorophyll; Carotenoid; Developmental process

果肉顏色是評價園藝作物品質(zhì)的重要感官指標(biāo)之一，色澤的優(yōu)良直接影響到消費者的選擇。類胡蘿卜素是合成植物激素ABA的前體，也是形成橘色哈密瓜果肉顏色的主要色素類物質(zhì)[1-2]。類胡蘿卜素為脂溶性天然色素，除了在植物光合系統(tǒng)中不可或缺，對人體健康也有不可替代的作用，特別是在抗癌、眼睛保護(hù)、皮膚保護(hù)、預(yù)防心腦血管疾病等方面[3-7]。葉綠素和類胡蘿卜素作為園藝作物常見的色素，賦予了園藝作物特征特性，特別是橘色、黃色、橙色、紅色等果肉顏色與類胡蘿卜素含量關(guān)系緊密，在篩選優(yōu)質(zhì)種質(zhì)資源方面有重要參考價值[8-11]。

筆者以不同果肉顏色甜瓜為研究對象，研究果實發(fā)育過程中葉綠素和類胡蘿卜素含量的變化規(guī)律，旨在探索不同類型甜瓜生長過程中色素類物質(zhì)變化與累積規(guī)律，以期為甜瓜育種和栽培提供科學(xué)依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 材料與儀器

選擇4個不同果肉色澤的甜瓜品種，分別為橘紅肉型（X）、淺橘紅肉型（C）、綠肉型（F）、白肉型（Z）。橘紅肉型甜瓜為西州密25號，由新疆維吾爾自治區(qū)葡萄瓜果研究所提供;淺橘紅肉型甜瓜為CInCO，綠肉型甜瓜為F260，均為從美國資源庫引進(jìn)的品種;白肉型甜瓜為眾天221，由中國農(nóng)業(yè)科學(xué)院鄭州果樹研究所提供。2017年4—7月種植于新疆鄯善縣新疆維吾爾自治區(qū)葡萄瓜果研究所試驗地。

1.2 試驗設(shè)計

試驗用甜瓜品種均為網(wǎng)紋型甜瓜，為確保其生育期一致，在開花期進(jìn)行標(biāo)記。甜瓜坐果10 d時開始取樣，隨后每5 d取樣1次，直至甜瓜達(dá)到完熟。

甜瓜取樣后，按照四分法，由縱面呈“十字”剖開分為4份，取對角兩部分，再由果柄至果臍處三等分，使果肉分為上、中、下3部分;分別從選取的甜瓜上、中、下部果肉中心部位取1 cm×1 cm×1cm果肉，液氮處理后，置于-40 ℃冰箱用于測定類胡蘿卜素含量。每次取6個瓜，3次重復(fù)。

1.3 試驗檢測方法

參照杜詠梅等[11]的方法，采用分光光度法測定類胡蘿卜素含量。橘紅色和白色果肉選用β-胡蘿卜素的消光系數(shù)（2500），吸光度選用波長449 nm;綠色果肉選用新葉黃素消光系數(shù)，吸光度選用波長412 nm。參照曹建康[10]方法，采用丙酮萃取-分光光度法測定葉綠素含量。

1.4 數(shù)據(jù)分析

采用Excel 2007軟件進(jìn)行數(shù)據(jù)統(tǒng)計并作圖分析。

2 結(jié)果與分析

2.1 類胡蘿卜素含量的變化規(guī)律

由圖1可以看出，不同果肉顏色類型的甜瓜在發(fā)育過程中類胡蘿卜素含量變化規(guī)律不同。

橘紅肉型（X）甜瓜從果實膨大期至網(wǎng)紋形成期（6月6日至6月26日）類胡蘿卜素含量（w，后同）均呈平穩(wěn)上升趨勢，均值由3.56 μg·g-1升高至12.82 μg·g-1;糖分累積期（6月26日至7月6日），該值迅速升高，均值上升至23.14 μg·g-1，升高幅度達(dá)80.49%，隨后類胡蘿卜素含量均值略有降低。從綜合數(shù)據(jù)來看，糖分累積期之前以中部果肉類胡蘿卜素含量較高，之后以果肉下部含量較高。

淺橘紅型（C）甜瓜在果實膨大期（6月6日至6月16日）類胡蘿卜素含量較低，均值為2.0 μg·g-1，隨后該值迅速上升，由1.45 μg·g-1上升至8.96 μg·g-1，7月6日后類胡蘿卜素含量均值略有降低。從綜合數(shù)據(jù)來看，不同生育期類胡蘿卜素含量以中部果肉含量最高，網(wǎng)紋形成期、糖分累積期為類胡蘿卜素含量快速合成階段。

綠肉型（F）、白肉型（Z）甜瓜類胡蘿卜素含量變化相對平穩(wěn)，且含量較低，綠肉型甜瓜類胡蘿卜素含量在0.5～2.0 μg·g-1，在網(wǎng)紋形成期含量呈先升高后下降趨勢，白肉型均低于0.8 μg·g-1。

2.2 葉綠素含量的變化規(guī)律

由圖2可以看出，橘紅肉型（X）甜瓜在發(fā)育過程中葉綠素a含量呈下降趨勢，葉綠素b含量呈上升趨勢。果實膨大期、網(wǎng)紋形成期（6月6日至6月21日）葉綠素a含量呈快速下降趨勢，均值由7.11 μg·g-1下降至1.01 μg·g-1;隨后葉綠素a含量呈穩(wěn)定態(tài)勢，含量為0.52～1.03 μg·g-1。

X型甜瓜上部、下部果肉葉綠素b含量整體無規(guī)律性變化，呈上下波動;中部果肉葉綠素b含量呈平穩(wěn)上升趨勢，由2.72 μg·g-1上升至5.27 μg·g-1，糖分累積期（7月11日）略有下降;葉綠素b以中部果肉含量最高。

由圖3可以看出，淺橘紅肉型（C）甜瓜在發(fā)育過程中葉綠素a含量多呈下降趨勢，葉綠素b呈上升趨勢。網(wǎng)紋形成初期（6月6日至6月11日）葉綠素a含量略有增加，隨后呈快速下降趨勢，均值由3.95 μg·g-1下降至1.83 μg·g-1;6月16日至7月1日階段呈穩(wěn)定的態(tài)勢，含量為1.01～1.83 μg·g-1;隨后該值再次出現(xiàn)迅速下降，穩(wěn)定在0.54 μg·g-1以下。

葉綠素b在糖分累積期之前（7月1日）一直呈較為穩(wěn)定的態(tài)勢，無明顯變化;之后快速上升，果肉上部、下部含量分別由1.52、1.71 μg·g-1上升至5.39、6.95 μg·g-1;葉綠素b以中部果肉含量最高。

由圖4可見，綠肉型（F）甜瓜在發(fā)育過程中葉綠素a含量呈上升趨勢，葉綠素b變化相對平穩(wěn)。果實膨大期、網(wǎng)紋形成期（6月6日至6月26日）葉綠素a含量相對穩(wěn)定，呈緩慢上升趨勢;7月6日上部、下部該值達(dá)到最大值，分別為5.39、6.66 μg·g-1，隨后葉綠素a含量急劇下降，分別降至4.66、4.94 μg·g-1;而中部果肉在7月11日達(dá)到最大值，為6.58 μg·g-1。

F型甜瓜葉綠素b含量整體變化較平穩(wěn)，多以下部果肉含量稍高。在甜瓜膨大初期（6月6日）不同部位葉綠素b含量差異明顯，由高到低依次為下部、上部、中部，分別為3.99、2.35、1.89 μg·g-1。

由圖5可見，白肉型（Z）甜瓜在發(fā)育過程中葉綠素a、葉綠素b含量均呈下降趨勢，且下降趨勢較平穩(wěn)。葉綠素a含量在6月11日，中部含量最高，為2.35 μg·g-1，而下部、上部分別為2.04、1.57 μg·g-1。在7月6日，各部位含量無明顯差異。

Z型甜瓜類葉綠素b含量以果實膨大期（6月6日）差異明顯，且以下部果肉的葉綠素b含量最高，4.71 μg·g-1，上部、下部均為2.21 μg·g-1;至6月16日時，3個部位差異縮小且不明顯，隨后呈緩慢下降趨勢，且各部位含量無明顯差異。

3 討論與結(jié)論

果肉顏色與色素含量和組成有密切關(guān)系。李煒等[2]對80多個甜瓜品種的測定認(rèn)為，果肉白色者，類胡蘿卜素含量最少;果肉綠色者，除含少量類胡蘿卜素外，還含有葉綠素;果肉橘紅色者，類胡蘿卜素含量較高，早熟品種多為6.74～8.35 μg·g-1，中、晚熟品種達(dá)15.92～23.18 μg·g-1，且主要為β-胡蘿卜素。此研究結(jié)果與本試驗結(jié)果一致，淺橘紅果肉類型甜瓜類胡蘿卜素含量最高達(dá)8.96 μg·g-1，橘紅肉類型則可達(dá)23.14 μg·g-1。番茄果實綠色期與葉片的類胡蘿卜素成分相似;進(jìn)入成熟期后，伴隨著葉綠素含量下降，類胡蘿卜素總量上升12倍，其中番茄紅素和β-胡蘿卜素含量在轉(zhuǎn)色14 d后比轉(zhuǎn)色初始分別增加282倍和11倍，而葉黃質(zhì)、紫黃質(zhì)和新黃質(zhì)等葉黃素含量下降[12]。隨著辣椒發(fā)育成熟，葉綠素與黃色類胡蘿卜素含量比值（G/Y）變小，表明葉綠素含量逐漸下降，最終完全降解;紅色類胡蘿卜素與黃色類胡蘿卜素含量比值（R/Y）逐漸增大，表明青果期后合成的紅色類胡蘿卜素含量增加幅度大于黃色類胡蘿卜素[13]。

黃桃果肉類胡蘿卜素總含量隨果實發(fā)育逐漸增加，直到完熟期含量達(dá)到最大值，即隨著果實類胡蘿卜素含量的增加，果肉顏色由綠色逐漸轉(zhuǎn)為黃色[14]。趙家桔等[15]對33個品種杧果中的4種類胡蘿卜素成分進(jìn)行研究，結(jié)果表明在果實發(fā)育初期類胡蘿卜素已經(jīng)合成，隨著果實的成熟，β-胡蘿卜素和番茄紅素含量都在逐漸增加，但積累的高峰期不一致，到后熟期又有所下降。該結(jié)果與本試驗也較為一致，橘紅肉型、淺橘紅肉型甜瓜的類胡蘿卜素含量在果實發(fā)育后期均有一定下降，且以淺橘紅肉型更為明顯。

不同園藝作物葉綠素含量有一定區(qū)別，研究認(rèn)為黃肉獼猴桃與綠肉獼猴桃在果實發(fā)育過程中葉綠素a和葉綠素b均呈現(xiàn)下降-上升-下降的趨勢[16]，該規(guī)律與本試驗結(jié)果有較大區(qū)別。橘紅、淺橘紅以及白肉型甜瓜葉綠素a含量均多呈下降趨勢，而橘紅、淺橘紅型甜瓜葉綠素b含量多呈上升趨勢，白肉型甜瓜葉綠素b含量呈下降趨勢。

筆者未能對色素類物質(zhì)進(jìn)行詳細(xì)的分析和檢測，特別是類胡蘿卜素的種類，以及色素類物質(zhì)的動態(tài)變化對果肉色澤的影響，未來將在該方向開展進(jìn)一步研究。

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