影響特早熟柑橘果實(shí)品質(zhì)的源庫關(guān)系研究*

鄧永輝，郭世澤，劉平潤，程湘鈺，王 燁，唐天睿，劉宏斌，彭奇慧，李 琦，楊學(xué)虎

（1 云南農(nóng)業(yè)大學(xué)，昆明650100）（2 昭通市邵陽區(qū)園藝技術(shù)推廣中心）（3 華寧縣柑桔產(chǎn)業(yè)發(fā)展辦公室）（4 鶴慶縣茶桑果藥站）

柑橘是云南省的第二大水果[1]，由于獨(dú)特的山地氣候，特早熟柑橘8 月即可上市[2]，具有較高的商品價(jià)值。但特早熟柑橘生長期短，普遍存在含糖量低的問題。研究特早熟柑橘果實(shí)的糖酸變化規(guī)律和提高果實(shí)含糖量對(duì)云南省柑橘品質(zhì)提升有著更為重要的意義。果實(shí)中糖分積累主要來源于“源”葉片光合產(chǎn)物，光合作用固定的碳轉(zhuǎn)變?yōu)檎崽呛偷矸?，其中主要以蔗糖的形式向“庫”果?shí)運(yùn)輸。早熟柑橘果實(shí)中糖分主要有蔗糖、葡萄糖和果糖，其中以蔗糖積累為主[3]。蔗糖從葉片向果實(shí)轉(zhuǎn)運(yùn)和蔗糖在果實(shí)中的積累都受到蔗糖代謝酶的影響，與蔗糖代謝密切相關(guān)的酶主要有催化蔗糖分解為單糖的酸性轉(zhuǎn)化酶（AI）、中性轉(zhuǎn)化酶（NI）以及催化蔗糖合成的蔗糖合成酶（SS）、蔗糖磷酸合成酶（SPS）[4]。已有的研究表明，覆膜[5]、果實(shí)遮光[6]、施肥[7]、改換砧木[8]、干旱[9]、水分脅迫[10]及病害[11]等栽培措施和生態(tài)因子的改變，對(duì)果實(shí)蔗糖代謝酶活性均有顯著的影響，進(jìn)而影響糖分轉(zhuǎn)運(yùn)、果實(shí)中糖的積累和組成成分變化。柑橘果實(shí)成熟往往伴隨著AI 活性的下降和SPS 活性的上升[4]，SPS 活性直接反映著蔗糖的合成能力[12]，SPS 活性降低會(huì)導(dǎo)致同化產(chǎn)物對(duì)蔗糖的分配減少，影響葉片和果實(shí)中的糖組成成分[13-14]。

根據(jù)源庫理論物質(zhì)的就近運(yùn)輸原則[15]，結(jié)果枝著生葉片數(shù)對(duì)果實(shí)糖分積累有著更為直接的影響。前人研究發(fā)現(xiàn)，隨著結(jié)果枝著生葉片數(shù)的增加，單果重增加[16-17]，果實(shí)總糖含量[18]顯著增加。疏去結(jié)果枝著生葉片數(shù)少的果實(shí)，能夠提升果實(shí)的品質(zhì)[19]。董雪潔等[18]對(duì)柑橘葉片和果實(shí)中的酶活性與糖含量相關(guān)性進(jìn)行了分析，但忽略了源葉光合產(chǎn)物合成能力和另一種重要的蔗糖代謝酶NI 活性對(duì)果實(shí)生長和糖分積累的影響。已有的研究對(duì)作為“源”的葉片數(shù)究竟如何影響果實(shí)發(fā)育和糖分積累的生理基礎(chǔ)還不夠清楚，本試驗(yàn)通過測(cè)定不同時(shí)期葉片碳水化合物、果實(shí)汁胞中糖組成成分、葉片和果實(shí)蔗糖代謝酶活性等指標(biāo)，從庫源關(guān)系方面來探索結(jié)果枝著生葉片數(shù)對(duì)云南特早熟柑橘品種果實(shí)糖分積累的影響及糖酸變化規(guī)律，以期為提升云南特早熟柑橘果實(shí)品質(zhì)和栽培技術(shù)創(chuàng)新提供理論依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 試驗(yàn)材料

試驗(yàn)于2019 年5 月至2020 年11 月在云南省玉溪市華寧縣亞熱帶果樹示范園內(nèi)進(jìn)行。在同一地塊選取3 株樹勢(shì)相近的9 年生‘枳殼’砧木的特早熟柑橘‘大浦早生’為試材。

1.2 樣品采集和處理

于每年5 月以結(jié)果枝著生葉片數(shù)為指標(biāo)對(duì)‘大浦早生’果實(shí)進(jìn)行標(biāo)記，在冠層的中部外圍分別標(biāo)記出1 片葉、3 片葉和5 片葉的果實(shí)。分別于2019年5 月16 日、6 月23 日、7 月17 日、8 月7 日、8月23 日和9 月8 日采集標(biāo)記果實(shí)和結(jié)果枝葉片，裝入密封袋中，用干冰盒運(yùn)回實(shí)驗(yàn)室進(jìn)行相關(guān)指標(biāo)測(cè)定，包括果實(shí)汁胞中糖含量、葉片中碳水化合物含量、果實(shí)和葉片中蔗糖代謝相關(guān)酶活性。

2020 年7—9 月，在果實(shí)膨大期和成熟期采集標(biāo)記果實(shí)，測(cè)定果實(shí)有機(jī)酸含量，果實(shí)成熟后進(jìn)行品質(zhì)分析，具體采樣時(shí)間為7 月22 日、8 月4 日、8 月29 日。

1.3 生理指標(biāo)的測(cè)定

果實(shí)中葡萄糖、果糖、蔗糖的提取和含量測(cè)定參考李云康等[20]的方法，使用安捷倫1260 Infinity高效液相色譜儀，Agilent Zorbax Carbohydrate（4.6 mm×250 mm，5 μm）糖分析柱。色譜條件：進(jìn)樣量10 μL，流動(dòng)相為乙腈∶水＝75∶25，流速1.4 mL/min，時(shí)間15 min，柱溫30 ℃。使用視差折光檢測(cè)器，檢測(cè)池溫度為30 ℃。

葉片的淀粉含量和可溶性糖含量采用蒽酮硫酸法，TECAN infinite M200 PRO 多功能酶標(biāo)儀測(cè)定。

果實(shí)中的檸檬酸、蘋果酸含量的測(cè)定采用國家標(biāo)準(zhǔn)GB 5009.157—2016《食品安全國家標(biāo)準(zhǔn) 食品有機(jī)酸的測(cè)定》的方法，使用ZORBAX SB-C18（4.6 mm×250 mm，5 μm）柱，VWD 檢測(cè)器。

果實(shí)和葉片中的蔗糖合成酶（SS）、蔗糖磷酸合成酶（SPS）、酸性轉(zhuǎn)化酶（AI）、中性轉(zhuǎn)化酶（NI）活性通過購買蘇州格銳思生物科技有限公司試劑盒，使用多功能酶標(biāo)儀進(jìn)行測(cè)定。

1.4 數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)與分析

采用Excel 2010 和SPSS 19 進(jìn)行數(shù)據(jù)處理與分析，利用最小顯著差法（LSD）（P＜0.05）進(jìn)行單因素顯著性分析。

2 結(jié)果與分析

2.1 果實(shí)糖分組成成分變化

由圖1 可知，結(jié)果枝著生葉片數(shù)對(duì)果實(shí)糖分積累有一定的影響，隨著葉片數(shù)的增多，果實(shí)成熟時(shí)糖含量增加，其中以蔗糖含量的增加為主。5 月中旬果實(shí)發(fā)育早期，結(jié)果枝著生1 片葉的果實(shí)蔗糖含量顯著（P＜0.05）高于3 片葉和5 片葉。由總糖含量的變化可知，6 月下旬至8 月下旬是果實(shí)糖分快速積累的時(shí)期，8 月初果實(shí)進(jìn)入著色期，結(jié)果枝著生不同葉片數(shù)的果實(shí)糖分增長開始出現(xiàn)分化。葡萄糖、果糖和總糖含量均于8 月下旬達(dá)到最大值。8月下旬至9 月初果實(shí)成熟，葡萄糖和果糖含量略有下降，蔗糖含量繼續(xù)升高達(dá)到最大值，總糖含量變化不大，此時(shí)蔗糖與葡萄糖、果糖含量比例接近2∶1∶1。果實(shí)成熟時(shí)，結(jié)果枝著生5 片葉的果實(shí)葡萄糖和果糖含量均顯著（P＜0.05）高于1 片葉和3 片葉；結(jié)果枝著生5 片葉和3 片葉的果實(shí)蔗糖含量均顯著（P＜0.05）高于1 片葉。

圖1 不同結(jié)果枝著生葉片數(shù)的果實(shí)糖組成及含量變化

2.2 果實(shí)有機(jī)酸組成成分變化

由圖2 可以看出，不同結(jié)果枝著生葉片數(shù)對(duì)果實(shí)有機(jī)酸含量影響顯著。‘大浦早生’果實(shí)中有機(jī)酸積累以檸檬酸為主，結(jié)果枝著生1 片葉和3 片葉果實(shí)成熟過程中檸檬酸含量逐漸下降，蘋果酸含量呈先升高后下降的趨勢(shì)；結(jié)果枝著生5 片葉的果實(shí)檸檬酸和蘋果酸含量均呈先下降后上升的趨勢(shì)。8月初，結(jié)果枝著生3 片葉和1 片葉的果實(shí)檸檬酸和蘋果酸含量均顯著高于5 片葉。在果實(shí)成熟時(shí)，不同結(jié)果枝著生葉片數(shù)的檸檬酸含量無顯著差異，蘋果酸含量表現(xiàn)為5 片葉＞3 片葉＞1 片葉，差異均達(dá)顯著水平。

圖2 不同結(jié)果枝著生葉片數(shù)的果實(shí)有機(jī)酸組成及含量變化

2.3 葉片碳水化合物含量變化

如圖3 所示，在果實(shí)發(fā)育和糖分積累的過程中，不同結(jié)果枝著生葉片數(shù)的葉片淀粉和可溶性糖含量存在差異。特早熟柑橘葉片碳水化合物積累以可溶性糖為主，結(jié)果枝著生3 片葉和5 片葉的葉片淀粉含量變化不明顯，1 片葉在8 月上旬有明顯增加；結(jié)果枝著生3 片葉和5 片葉的葉片可溶性糖含量呈先升高后下降的趨勢(shì)，1 片葉的葉片可溶性糖含量僅在8 月下旬有明顯的增加。8 月上旬即果實(shí)糖分快速積累的中后期，葉片的碳水化合物含量達(dá)到最大值，結(jié)果枝著生1 片葉的葉片淀粉含量顯著高于3 片葉和5 片葉；可溶性糖含量則相反，結(jié)果枝著生5 片葉和3 片葉的葉片可溶性糖含量顯著高于1片葉。8 月上旬葉片碳水化合物含量達(dá)到最大水平，此時(shí)正是果實(shí)糖分快速積累的中后期，可溶性糖含量對(duì)葉片光合產(chǎn)物合成能力具有一定代表性。說明，果實(shí)糖分快速積累的中后期，結(jié)果枝著生葉片數(shù)多的葉片自身光合產(chǎn)物合成能力增強(qiáng)。

圖3 不同結(jié)果枝著生葉片數(shù)的葉片碳水化合物組成及含量變化

2.4 蔗糖代謝酶活性變化

2.4.1 葉片中蔗糖代謝酶活性變化

由圖4 可以看出，不同結(jié)果枝著生葉片數(shù)對(duì)葉片中的4 種蔗糖代謝酶活性的影響差異不大。在果實(shí)不同發(fā)育時(shí)期葉片中的SS 均保持較高的活性；葉片中SPS 活性隨著果實(shí)糖分的積累波動(dòng)升高，至8 月上旬活性達(dá)到最大值。在果實(shí)糖分快速積累期即6 月下旬至8 月下旬，結(jié)果枝著生1 片葉和3 片葉的葉片SS、SPS 活性基本高于5 片葉。葉片中的AI、NI 活性總體呈現(xiàn)先下降再升高的趨勢(shì)；在果實(shí)糖分快速積累期，葉片中的AI、NI 活性基本保持較低的水平。6 月下旬至8 月上旬，結(jié)果枝著生3片葉的葉片NI 活性高于1 片葉和5 片葉；8 月中旬至果實(shí)成熟時(shí)，結(jié)果枝著生5 片葉的葉片AI、NI活性均高于1 片葉和3 片葉。說明，SS 和SPS 是影響特早熟柑橘葉片碳水化合物組成的主要蔗糖代謝酶，尤其是葉片中的SPS 在果實(shí)糖分快速積累期發(fā)揮著重要的作用。

圖4 不同結(jié)果枝著生葉片數(shù)的葉片蔗糖代謝酶活性變化

2.4.2 果實(shí)中蔗糖代謝酶活性變化

由圖5 可知，不同結(jié)果枝著生葉片數(shù)對(duì)果實(shí)汁胞中的SS、SPS、AI、NI 活性均有一定的影響。在果實(shí)糖分快速積累的過程中，汁胞中的SS 和SPS活性整體表現(xiàn)出先升高再下降的趨勢(shì)；結(jié)果枝著生5 片葉的SS 活性和SPS 活性整體高于3 片葉和1 片葉，且差異顯著（P＜0.05）。果實(shí)汁胞中AI 活性整體表現(xiàn)為先升高后下降的趨勢(shì)，6 月下旬果實(shí)發(fā)育的早期，表現(xiàn)極高的活性水平；6 月下旬至8 月下旬，結(jié)果枝著生1 片葉的汁胞AI 活性整體高于5片葉和3 片葉；7 月中旬至果實(shí)成熟，結(jié)果枝著生1 片葉的汁胞NI 活性始終高于3 片葉和5 片葉，8月上旬表現(xiàn)出顯著（P＜0.05）差異。說明，早期果實(shí)的發(fā)育與AI 活性有著極大的相關(guān)性，結(jié)果枝葉片數(shù)的增多降低了果實(shí)汁胞NI 活性，同時(shí)提高了SS 和SPS 活性，促進(jìn)糖分向蔗糖合成方向進(jìn)行。

圖5 不同結(jié)果枝著生葉片數(shù)的果實(shí)汁胞中蔗糖代謝酶活性變化

2.5 果實(shí)品質(zhì)分析

由表1 可知，結(jié)果枝著生葉片數(shù)對(duì)特早熟柑橘果實(shí)品質(zhì)有顯著影響。結(jié)果枝著生5 片葉的果實(shí)橫徑、單果重、果肉重均顯著高于3 片葉和1 片葉，其中單果重的增加主要源于橫徑的增長。但與結(jié)果枝著生1 片葉相比，結(jié)果枝著生5 片葉的果形指數(shù)和可食率均顯著降低。隨著結(jié)果枝著生葉片數(shù)的增加，果實(shí)可溶性固形物含量和固酸比均隨之增加，結(jié)果枝著生5 片葉的可溶性固形物含量顯著高于1片葉，但三者的固酸比差異不顯著。

表1 不同結(jié)果枝著生葉片數(shù)的果實(shí)品質(zhì)

3 討 論

果實(shí)中的糖分主要來源于葉片光合產(chǎn)物，“源”的數(shù)量和質(zhì)量是影響作物產(chǎn)量的基礎(chǔ)[21]。結(jié)果枝著生葉片數(shù)是影響“源”的數(shù)量的重要指標(biāo)，已有研究表明，隨著結(jié)果枝葉片數(shù)的增多，單果重[16-17]和果實(shí)總糖含量[18,22]增加。本試驗(yàn)研究結(jié)果與前人相似，同時(shí)也發(fā)現(xiàn)不同結(jié)果枝葉片數(shù)單果重的增加主要來源于橫徑的增長，糖分增加以蔗糖為主。5 月中旬果實(shí)發(fā)育的早期，結(jié)果枝著生5 片葉的果實(shí)汁胞中的蔗糖含量較1 片葉和3 片葉低。這可能與早期葉片快速生長需要消耗更多的光合產(chǎn)物有關(guān)，此時(shí)葉片葉綠素含量低光合產(chǎn)物少，葉片數(shù)越多結(jié)果枝葉片自身生長消耗能量增加，使得運(yùn)輸向果實(shí)的糖分減少。很多研究發(fā)現(xiàn)，果實(shí)庫容變大能提高葉片光合速率[23]，本試驗(yàn)中源葉片數(shù)多的果實(shí)單果重顯著增加、庫容增大，可能是引起果實(shí)糖分快速積累中后期的葉片可溶性糖含量即光合產(chǎn)物增加的原因。綜上所述，“源”的質(zhì)量即葉片光合產(chǎn)物的增加和“源”的數(shù)量即結(jié)果枝葉片數(shù)的增加，促使葉片合成更多的糖分向果實(shí)運(yùn)輸，是葉片數(shù)多的果實(shí)糖分積累增多的主要原因。

蔗糖代謝酶活性影響著葉片與果實(shí)之間的糖分轉(zhuǎn)運(yùn)和積累。SPS 活性與葉片中的蔗糖含量呈正相關(guān)[12]，然而本試驗(yàn)中果實(shí)糖分快速積累前中期7月中旬至8 月中旬，結(jié)果枝著生1 片葉的葉片SS和SPS 活性均高于5 片葉，但可溶性糖含量卻顯著低于5 片葉。這可能是為了維持果實(shí)發(fā)育，結(jié)果枝著生1 片葉的葉片輸出了更多的蔗糖到果實(shí)中，同時(shí)果實(shí)汁胞中的NI 活性顯著提高，也加快了果實(shí)蔗糖分解和蔗糖濃度下降，進(jìn)一步促使蔗糖從葉片向果實(shí)運(yùn)輸。SS 和SPS 活性水平的高低是衡量果實(shí)庫強(qiáng)的重要生理指標(biāo)[4-6]，本試驗(yàn)發(fā)現(xiàn)，7 月中旬至果實(shí)成熟，結(jié)果枝著生5 片葉果實(shí)汁胞中的SS 活性和SPS 活性整體高于3 片葉、1 片葉，結(jié)果枝著生1 片葉果實(shí)汁胞的AI 和NI 活性高于3 片葉、5片葉，結(jié)果枝著生葉片數(shù)的增多提高了果實(shí)合成蔗糖的能力，即庫強(qiáng)增強(qiáng)。說明果實(shí)糖分的增加主要受源葉的數(shù)量和質(zhì)量影響，同時(shí)果實(shí)汁胞中的蔗糖合成酶活性提高使果實(shí)內(nèi)糖分轉(zhuǎn)化向有利于蔗糖積累的方向進(jìn)行。

有機(jī)酸含量也影響果實(shí)的風(fēng)味。本試驗(yàn)中結(jié)果枝著生葉片數(shù)多的果實(shí)檸檬酸和蘋果酸含量均高于葉片數(shù)少的果實(shí)，這與前人研究隨結(jié)果枝著生葉片數(shù)的增多可滴定酸含量增加的結(jié)果相符[16]。但在本試驗(yàn)中結(jié)果枝著生葉片數(shù)多的果實(shí)糖分顯著提高，固酸比增加，這使得果實(shí)風(fēng)味更濃，口感更佳。

4 結(jié) 論

綜上所述，隨著結(jié)果枝著生葉片數(shù)的增多果實(shí)含糖量增加，其中以蔗糖含量的增加為主。含糖量增加的主要原因是源葉數(shù)量和源葉自身光合產(chǎn)物增加，產(chǎn)生更多糖分，進(jìn)而促進(jìn)果實(shí)膨大和糖分積累。另一方面，結(jié)果枝著生葉片數(shù)多的果實(shí)中的NI活性降低，SS 和SPS 活性增強(qiáng)，有利于糖分轉(zhuǎn)化向蔗糖合成方向進(jìn)行，使果實(shí)積累更多的糖分。