蘋(píng)果水心病的發(fā)病機(jī)理研究進(jìn)展*

姜云斌，王志華，賈朝爽

（1 中國(guó)農(nóng)業(yè)科學(xué)院果樹(shù)研究所，遼寧省果品貯藏加工重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，興城 125100）（2 天津捷盛東輝保鮮科技有限公司）

蘋(píng)果水心病（watercore），又稱(chēng)蜜果病，早在1886 年Sorauer 首次把蘋(píng)果水心病描述為“蘋(píng)果的透明”，之后其他研究人員陸續(xù)也有過(guò)相關(guān)報(bào)道[1]。Carne 等[2]研究認(rèn)為，蘋(píng)果水心病可分為2 種類(lèi)型，早期和晚期。后期有研究認(rèn)為，蘋(píng)果水心病是一種果實(shí)內(nèi)部生理性失調(diào)現(xiàn)象，主要癥狀表現(xiàn)為果實(shí)果肉組織細(xì)胞間隙內(nèi)充滿(mǎn)液體，使果肉呈水漬狀，該癥狀多發(fā)生在果實(shí)心室周?chē)木S管束附近[3-5]。人們通常認(rèn)為，有水心癥狀的蘋(píng)果果實(shí)味道會(huì)變差，在貯藏后期容易發(fā)生果肉褐變[6-8]，會(huì)給生產(chǎn)和經(jīng)濟(jì)上帶來(lái)重大損失。也有人認(rèn)為有水心病的果實(shí)更甜，品質(zhì)更好，更受廣大消費(fèi)者的青睞[9-10]。有大量的研究表明，蘋(píng)果水心病組織中的山梨醇含量比無(wú)癥狀組織中的山梨醇含量高很多[11-15]。水心病蘋(píng)果采收后或貯藏期間，水心癥狀會(huì)逐漸減輕或消失[16]。關(guān)于蘋(píng)果水心癥狀產(chǎn)生機(jī)理的研究一直是國(guó)內(nèi)外專(zhuān)家的研究熱點(diǎn)，本文以蘋(píng)果水心病組織中的主要成分山梨醇為關(guān)注點(diǎn)，通過(guò)分析果實(shí)中的山梨醇來(lái)源、運(yùn)輸途徑以及在果實(shí)中的代謝路徑等相關(guān)研究成果，總結(jié)提出蘋(píng)果水心病產(chǎn)生及消失機(jī)理，并探討其可能的影響因素，以期為蘋(píng)果水心病的認(rèn)知提供參考。

1 蘋(píng)果中山梨醇的來(lái)源—光合作用的主要產(chǎn)物

Web 等[17]在蘋(píng)果莖表皮中發(fā)現(xiàn)山梨醇，并用14C飼喂蘋(píng)果葉片發(fā)現(xiàn)，樹(shù)皮中放射性物質(zhì)主要是山梨醇，證明山梨醇是蘋(píng)果葉片光合產(chǎn)物的主要運(yùn)輸形式。進(jìn)而研究人員發(fā)現(xiàn)，蘋(píng)果中山梨醇和蔗糖是果樹(shù)葉片的主要光合同化物，二者分別約各占80%和20%，它們同時(shí)也是果樹(shù)中光同化物的主要轉(zhuǎn)運(yùn)形式[18-20]。Wallaart[21]調(diào)查表明，蘋(píng)果亞科的木本植物中有山梨醇的存在，其含量（以占葉片干重的百分比來(lái)表示）為2.0%～8.7%。有人觀察到，蘋(píng)果葉片中山梨醇含量晚上會(huì)有所下降而白天又會(huì)迅速上升，這說(shuō)明樹(shù)體中的山梨醇是蘋(píng)果光合作用的主要產(chǎn)物[22]。山梨醇主要產(chǎn)生于成熟葉片中，然后轉(zhuǎn)移到植株的其他部位，山梨醇在蘋(píng)果葉片中的生物合成由多種不同的酶催化進(jìn)行，在成熟葉片的細(xì)胞質(zhì)中，葉綠體在經(jīng)過(guò)光合作用后生成的磷酸丙糖經(jīng)過(guò)幾種酶解后生成果糖-1,6-二磷酸，其釋放出磷酸形成6-磷酸果糖。6-磷酸果糖一方面是合成6-磷酸蔗糖的底物，進(jìn)而生成蔗糖；另一方面生成6-磷酸葡萄糖，并在6-磷酸山梨醇脫氫酶的催化下生成6-磷酸山梨醇，而后經(jīng)6-磷酸山梨醇磷酸酯酶脫磷生成山梨醇[23-24]。

2 山梨醇從葉片到果實(shí)的運(yùn)輸

高等植物體中的物質(zhì)運(yùn)輸主要在維管束中進(jìn)行，維管束主要由木質(zhì)部和韌皮部構(gòu)成，木質(zhì)部是負(fù)責(zé)將水分和礦質(zhì)從根向地上部運(yùn)輸?shù)慕M織，韌皮部則是負(fù)責(zé)將光合產(chǎn)物從葉向根及其他部分運(yùn)輸?shù)慕M織，并且韌皮部是有機(jī)物在植物體內(nèi)運(yùn)輸?shù)闹饕緩?。韌皮部都是由篩管、伴胞和薄壁細(xì)胞組成的，篩管通常與伴胞配對(duì)共同組成篩管分子-伴胞（SE-CC）復(fù)合體。篩管是果樹(shù)中同化物的直接運(yùn)輸者；而伴胞不僅保證供應(yīng)其需要的代謝物和能量，同時(shí)在篩管和其他細(xì)胞的交換中起到媒介功能；薄壁細(xì)胞則維持著遠(yuǎn)距離運(yùn)輸通道中的濃度梯度[25]。在植物生理學(xué)上把源定義為生產(chǎn)或輸出同化物的組織或器官，蘋(píng)果成熟葉片就是主要的光合源；把接收或貯藏同化物的器官或組織定義為庫(kù)，對(duì)于果實(shí)膨大期的蘋(píng)果樹(shù)，庫(kù)主要指的是果實(shí)[26]。山梨醇在蘋(píng)果葉片中合成后，在樹(shù)體內(nèi)必須經(jīng)過(guò)韌皮部裝載、韌皮部長(zhǎng)距離運(yùn)輸和韌皮部卸載3 個(gè)步驟才能到達(dá)最終的作用或貯藏位點(diǎn)[27-28]。

2.1 韌皮部裝載

韌皮部裝載是指光合同化物從源端葉肉細(xì)胞運(yùn)出，最終進(jìn)入篩管-伴胞復(fù)合體的整個(gè)過(guò)程。主要步驟包括：光合同化物從葉綠體外運(yùn)到細(xì)胞質(zhì)，再?gòu)娜~肉細(xì)胞運(yùn)輸?shù)饺~片小葉脈的篩管-伴胞復(fù)合體附近，最后進(jìn)入篩管-伴胞復(fù)合體。目前已發(fā)現(xiàn)植物體中3 種韌皮部裝載途徑，即質(zhì)外體途徑、共質(zhì)體途徑和擴(kuò)散[29]。質(zhì)外體途徑是指開(kāi)放連續(xù)的自由空間，有機(jī)物移動(dòng)是物理性的被動(dòng)過(guò)程，速度快。共質(zhì)體途徑是指胞間連絲把細(xì)胞聯(lián)系起來(lái)形成一個(gè)連續(xù)體，在該連續(xù)體中光合產(chǎn)物通過(guò)胞間連絲進(jìn)入篩管-伴胞復(fù)合體。有機(jī)物在韌皮部的裝載有質(zhì)外體途徑，也有共質(zhì)體途徑，也可交替進(jìn)行，相互轉(zhuǎn)換[30]。

2.2 韌皮部運(yùn)輸

關(guān)于光合同化物在韌皮部長(zhǎng)距離運(yùn)輸?shù)臋C(jī)理存在3 個(gè)學(xué)說(shuō)，分別是壓力流動(dòng)學(xué)說(shuō)、細(xì)胞質(zhì)泵動(dòng)學(xué)說(shuō)和P-蛋白收縮學(xué)說(shuō)。德國(guó)人E.Münch 提出同化物在篩管中隨著液體的流動(dòng)而移動(dòng)，而篩管的液流是靠源端和庫(kù)端滲透勢(shì)所引起的膨壓差而建立的壓力梯度來(lái)推動(dòng)的[26]。之后有人提出“新壓力流動(dòng)學(xué)說(shuō)”，該學(xué)說(shuō)認(rèn)為源器官同化物的輸出速率與方向均是由庫(kù)強(qiáng)來(lái)控制，如果增大源庫(kù)兩端的壓力勢(shì)差，則有助于同化物向庫(kù)端轉(zhuǎn)運(yùn)[31]。細(xì)胞質(zhì)泵動(dòng)學(xué)說(shuō)提出篩管分子內(nèi)腔的細(xì)胞質(zhì)呈幾條長(zhǎng)絲，形成胞縱連束，縱跨篩管分子，束內(nèi)呈環(huán)狀的蛋白質(zhì)絲反復(fù)地、有節(jié)奏地收縮和張弛，產(chǎn)生一種蠕動(dòng)，把細(xì)胞質(zhì)長(zhǎng)距離泵走，糖分隨之流動(dòng)。P-蛋白收縮學(xué)說(shuō)認(rèn)為篩管內(nèi)存在P-蛋白，成束貫穿于篩孔，P-蛋白的收縮可以推動(dòng)集流運(yùn)動(dòng)[26]。在蘋(píng)果中由源（葉片）到庫(kù)（果實(shí)）的途徑中存在著山梨醇的濃度梯度，從葉片經(jīng)短枝和果柄到果實(shí)，山梨醇的濃度依次下降[32-33]。

2.3 韌皮部卸載

韌皮部卸載是指光合同化物從篩管-伴胞復(fù)合體進(jìn)入庫(kù)細(xì)胞的過(guò)程，包括篩分子卸載和篩分子后運(yùn)輸2 個(gè)密切過(guò)程。篩分子卸載有2 條途徑，一條途徑是共質(zhì)體途徑，指同化物通過(guò)胞間連絲從篩管-伴胞復(fù)合體進(jìn)入維管束薄壁細(xì)胞的過(guò)程，這一過(guò)程不涉及跨膜運(yùn)輸，不依賴(lài)能量，同時(shí)運(yùn)輸能力也不會(huì)受轉(zhuǎn)運(yùn)蛋白的限制[34]，但要求庫(kù)組織中的篩管和伴胞之間含有豐富的胞間連絲，由于韌皮部?jī)?nèi)存在山梨醇或蔗糖濃度梯度，山梨醇或蔗糖通過(guò)胞間連絲不斷地進(jìn)入庫(kù)組織；第二條途徑是質(zhì)外體途徑，指同化物從篩管-伴胞復(fù)合體處直接跨過(guò)質(zhì)膜進(jìn)入質(zhì)外體的過(guò)程，這2 個(gè)途徑可單獨(dú)起作用，也可同時(shí)存在。篩分子后運(yùn)輸指在細(xì)胞間運(yùn)輸并到達(dá)庫(kù)組織，同樣可以分為質(zhì)外體運(yùn)輸、共質(zhì)體運(yùn)輸和涉及質(zhì)外體運(yùn)輸?shù)墓操|(zhì)體途徑，但是大多數(shù)植物都是共質(zhì)體運(yùn)輸[35-36]。

傳入蘋(píng)果果實(shí)中的糖在卸載過(guò)程中也一樣同時(shí)存在共質(zhì)體途徑和質(zhì)外體途徑。呂英民等[37]研究認(rèn)為，在蘋(píng)果果肉細(xì)胞的質(zhì)膜上，存在糖的載體，而糖跨蘋(píng)果果肉細(xì)胞的質(zhì)膜和液泡膜的運(yùn)輸是需要能量的主動(dòng)過(guò)程。他們還認(rèn)為蘋(píng)果的同化物從篩管-伴胞復(fù)合體卸出進(jìn)入質(zhì)外體后，一部分裝入韌皮部薄壁細(xì)胞，通過(guò)共質(zhì)體運(yùn)輸進(jìn)入庫(kù)組織；另一部分則直接通過(guò)質(zhì)外體擴(kuò)散到達(dá)果肉“靶細(xì)胞”，而后跨膜裝入果肉薄壁細(xì)胞。此后，在果肉薄壁細(xì)胞之間可通過(guò)共質(zhì)體進(jìn)行同化物的再運(yùn)轉(zhuǎn)[38]。經(jīng)研究表明，山梨醇是蘋(píng)果果實(shí)質(zhì)外體空間可溶性糖的主要成分，其濃度遠(yuǎn)高于其他種類(lèi)的可溶性糖。山梨醇可沿共質(zhì)體運(yùn)至果實(shí)，然后卸載于質(zhì)外體，或完全通過(guò)共質(zhì)體途徑，沿胞間連絲進(jìn)入胞質(zhì)，剩余的山梨醇則被液泡膜上的載體和H+泵泵入液泡[39]。張凌云[40]研究認(rèn)為，同化物在蘋(píng)果果實(shí)內(nèi)從篩分子的卸出主要采取質(zhì)外體途徑，而酸性轉(zhuǎn)化酶（AI）負(fù)責(zé)將蔗糖分解成為單糖，質(zhì)外空間中的單糖可通過(guò)韌皮部共存的質(zhì)外體和共質(zhì)體運(yùn)輸途徑轉(zhuǎn)運(yùn)進(jìn)果肉細(xì)胞中。目前，山梨醇和蔗糖轉(zhuǎn)運(yùn)子均已被發(fā)現(xiàn)。龔晏[41]從皇家嘎拉蘋(píng)果葉片中分離得到一種以跨膜蛋白結(jié)構(gòu)形式存在的山梨醇轉(zhuǎn)運(yùn)子。Fan 等[42]在蘋(píng)果中發(fā)現(xiàn)了一種定位于質(zhì)膜上的蔗糖轉(zhuǎn)運(yùn)子（MdSUT1）和一種山梨醇轉(zhuǎn)運(yùn)子（MdSOT6）。蘋(píng)果中糖的主要成分葡萄糖和果糖幾乎都在液泡中。Yamada 等[43]從蘋(píng)果果實(shí)中克隆到NAD-SDH 的cDNA 全長(zhǎng)基因，接著采用Northern 印跡分析表明該基因在成熟果實(shí)中表達(dá)，并推測(cè)SDH 是在蘋(píng)果果實(shí)成熟期發(fā)揮重要作用。

3 果實(shí)中山梨醇的代謝途徑

山梨醇在蘋(píng)果果實(shí)內(nèi)只有分解過(guò)程，卻沒(méi)有重新合成的過(guò)程[44]。當(dāng)樹(shù)體內(nèi)的山梨醇進(jìn)入蘋(píng)果果實(shí)后，主要在山梨醇脫氫酶（SDH）和山梨醇氧化酶（SOX）的作用下分解，其中大部分的山梨醇轉(zhuǎn)化為果糖，主要是在NAD+型-山梨醇脫氫酶的催化下轉(zhuǎn)化完成的，果糖積累量與山梨醇脫氫酶活性呈正相關(guān)；還有少部分山梨醇在山梨醇氧化酶和NADP+型-山梨醇脫氫酶的催化下轉(zhuǎn)化為葡萄糖[45-46]。細(xì)胞的液泡是果實(shí)積累糖分的主要細(xì)胞器，果實(shí)中幾乎所有的果糖和葡萄糖都存在于液泡中，而少量的未被轉(zhuǎn)化的山梨醇則主要存在于質(zhì)外空間和液泡中，同時(shí)也有少量的蔗糖存在于質(zhì)外空間和胞質(zhì)中[47]。有研究表明，在蘋(píng)果所有組織和器官中，SOX 與SDH 相比其活性較低，果實(shí)中SOX 的活性約為NAD+-SDH 活性的1/5[48]。

4 蘋(píng)果水心病產(chǎn)生和消失的機(jī)理

蘋(píng)果果實(shí)是由子房、花托和萼片等共同發(fā)育而成，果實(shí)內(nèi)的維管束有花托維管束、萼片維管束，還有心皮維管束。其中萼片維管束分為主維管束和分支維管束，萼片主維管束從果柄延伸至果萼處，由10 個(gè)原生維管束圍繞心皮分布，萼片分支維管束反復(fù)分支呈網(wǎng)狀分布并向果皮延伸[49]。山梨醇主要就是通過(guò)萼片維管束運(yùn)輸?shù)焦麑?shí)內(nèi)部，幼果期各類(lèi)維管束的運(yùn)輸能力較強(qiáng)，但隨著果實(shí)的不斷發(fā)育成熟，果實(shí)維管束的運(yùn)輸能力逐漸下降，從而變成主要通過(guò)細(xì)胞間隙擴(kuò)散運(yùn)輸；果實(shí)發(fā)育后期，果實(shí)維管束結(jié)構(gòu)將嚴(yán)重受損，導(dǎo)致其運(yùn)輸功能逐漸下降；到了果實(shí)成熟期，萼片主維管束嚴(yán)重變形，支離破碎，結(jié)構(gòu)松散，使得染液在梗洼處大量積聚[50]。

蘋(píng)果水心病的主要特點(diǎn)是果肉細(xì)胞間以果心及維管束附近充滿(mǎn)水浸狀、半透明的液體，王艷芳等[50]的研究能夠很好地詮釋蘋(píng)果水心病的發(fā)生，在蘋(píng)果發(fā)育前期，山梨糖醇通過(guò)花萼維管束運(yùn)輸?shù)焦麑?shí)內(nèi)部，由于強(qiáng)光照、大溫差、干旱等環(huán)境因素使得光合同化物—山梨醇大量地、源源不斷地在樹(shù)葉內(nèi)生成，并且通過(guò)花萼維管束輸送到果實(shí)內(nèi)部，由于果實(shí)內(nèi)山梨醇脫氫酶和山梨醇氧化酶的轉(zhuǎn)化能力有限，導(dǎo)致果實(shí)內(nèi)部山梨醇積累越來(lái)越多，最后山梨醇逐漸從維管束細(xì)胞內(nèi)溢出到細(xì)胞間隙，從而在10 個(gè)原生維管束周邊形成水漬癥狀，而隨著果實(shí)發(fā)育，果實(shí)內(nèi)累積的山梨醇越來(lái)越多，又逐漸滲透到果肉細(xì)胞中去。果實(shí)成熟后期花萼維管束通道變形，導(dǎo)致山梨醇又在果柄處大量累積，逐漸滲透到果柄周?chē)墓饧?xì)胞間隙中。蘋(píng)果成熟采收后，果實(shí)脫離了樹(shù)體營(yíng)養(yǎng)（源）的供給，山梨醇沒(méi)有了來(lái)源，而隨著果實(shí)內(nèi)山梨醇脫氫酶和山梨醇氧化酶的持續(xù)作用，使得果實(shí)細(xì)胞間隙的山梨醇又開(kāi)始向細(xì)胞內(nèi)部轉(zhuǎn)移，導(dǎo)致細(xì)胞間隙的山梨醇含量逐漸減少，水心癥狀逐漸減輕，直至最后水心癥狀完全消失。這也就解釋了收獲后的果實(shí)水心癥狀會(huì)逐漸減弱或消失，但水心病嚴(yán)重的果實(shí)癥狀持續(xù)時(shí)間更長(zhǎng)。

5 影響蘋(píng)果水心病產(chǎn)生的因素

蘋(píng)果水心病的發(fā)生受許多內(nèi)在和外在的因素影響，如品種的特性、栽培條件、環(huán)境因素、激素和生長(zhǎng)調(diào)節(jié)劑，以及果實(shí)的成熟度等。

5.1 遺傳因素

在國(guó)內(nèi)，蘋(píng)果品種如元帥系、青香蕉、印度、大國(guó)光、赤陽(yáng)、橘蘋(píng)、史密斯等容易發(fā)生水心病，而金冠、旭、芹川、花嫁等一般不易患此病[51-52]。孫騰飛等[53]研究認(rèn)為，蘋(píng)果品種不同其水心病發(fā)病的敏感程度有所不同，例如富士、王林、新紅星、北斗等品種水心病發(fā)病較重，而金冠、國(guó)光、元帥等品種則對(duì)水心病不敏感，發(fā)病較輕。還有研究認(rèn)為，水心病發(fā)生率相對(duì)較高的品種有富士、秦冠、王林等，而國(guó)光、澳洲青蘋(píng)、元帥等品種表現(xiàn)出對(duì)水心病有較高的抗性[54-55]。Marlow 等[5]對(duì)世界范圍內(nèi)的100 多個(gè)蘋(píng)果品種調(diào)查發(fā)現(xiàn)，不同的品種發(fā)病程度各不相同。這與由于遺傳差異導(dǎo)致的果實(shí)形態(tài)學(xué)差異有關(guān)，如易感品種比不易感品種維管束附近的細(xì)胞更容易分解和增殖，而二者維管束的排列方式不同也與其易感程度直接相關(guān)。同樣，不同蘋(píng)果品種對(duì)山梨醇的轉(zhuǎn)化能力與方式不同，也是其敏感程度的一個(gè)原因。魏建梅等[56]研究表明，富士和國(guó)光果實(shí)糖積累和淀粉代謝均存在顯著差異，從而直接或間接地影響著果實(shí)糖代謝過(guò)程。

5.2 環(huán)境因素

5.2.1 溫度、光照和水分

在溫度方面，Yamada 等[57]研究認(rèn)為，成熟前的高溫是導(dǎo)致富士蘋(píng)果果實(shí)水心病發(fā)生的重要原因。有研究證明，高溫下的果實(shí)組織較易滲漏，易產(chǎn)生溢流現(xiàn)象。溫度對(duì)果樹(shù)同化物運(yùn)輸?shù)挠绊懓兾锢磉^(guò)程，如韌皮部汁液的黏度會(huì)隨溫度的升高而顯著下降，所以在同樣的壓力梯度下同化物具有較高的流速[30]。有研究認(rèn)為，氣溫冷涼環(huán)境比溫和環(huán)境下的蘋(píng)果更容易出現(xiàn)水心病[58]。晝夜溫差大能加劇水心病的發(fā)生。

用曝光試驗(yàn)進(jìn)行的研究表明，光能使14C 同化物由葉片外運(yùn)的速度急劇增加。有研究發(fā)現(xiàn)，陽(yáng)光直射的果實(shí)水心病發(fā)病幾率會(huì)明顯增加，比非直接光照的果實(shí)多2～4 倍，所以樹(shù)冠頂部的果實(shí)水心病發(fā)生率也高。Yamada 等[59]研究認(rèn)為，在干旱地區(qū)，當(dāng)果實(shí)接近成熟并且在日溫差大、高光強(qiáng)環(huán)境條件下，水心病發(fā)病幾率會(huì)明顯增加。也有研究表明，在高海拔地區(qū)蘋(píng)果水心病發(fā)生率要顯著高于平原地區(qū)[60-62]。隨著海拔的增高，這其中溫度與晝夜溫差加大可能是主導(dǎo)因子。因此海拔高的大陸性地區(qū)蘋(píng)果水心病的發(fā)生都較嚴(yán)重。

一般情況下，蘋(píng)果水心病發(fā)生率在25%上下，而在某些干旱以及高溫的生長(zhǎng)季節(jié)，個(gè)別產(chǎn)地蘋(píng)果水心病的發(fā)生率在80%以上。高原和高溫度的條件下，由于日溫差比較大導(dǎo)致樹(shù)體光合作用效率更高，從而果實(shí)內(nèi)的干物質(zhì)積累更多，再加上高原地區(qū)干旱缺水的環(huán)境下，蘋(píng)果水心病也是比較常見(jiàn)的一種生理性病害。Cui 等[63]研究表明，適度水分脅迫可提高果實(shí)含糖量，其機(jī)制是水分脅迫下，促進(jìn)了果實(shí)光合產(chǎn)物的積累和增加了光合產(chǎn)物的運(yùn)轉(zhuǎn)。

5.2.2 礦質(zhì)營(yíng)養(yǎng)

礦質(zhì)元素的含量與蘋(píng)果水心病的發(fā)生密切相關(guān)。鈣是植物生長(zhǎng)發(fā)育所必需的營(yíng)養(yǎng)元素，其生理功能很多，鈣素的缺失可導(dǎo)致很多生理病害發(fā)生。目前認(rèn)為鈣元素缺乏可能導(dǎo)致水心病發(fā)生，這是因?yàn)镃a2+不僅能調(diào)節(jié)果實(shí)質(zhì)膜的通透性，即穩(wěn)定質(zhì)膜防止物質(zhì)從胞內(nèi)滲漏到質(zhì)外空間，防止組織發(fā)生溢流現(xiàn)象[64]，Ca2+還可以影響與細(xì)胞壁聯(lián)系的鈣依賴(lài)性蛋白激酶的活性，實(shí)現(xiàn)對(duì)胞間連絲通透性的調(diào)節(jié)[65]，從而影響通過(guò)胞間連絲的物質(zhì)運(yùn)輸。Ca2+的極度減少，使質(zhì)膜的胞間連絲通透性增強(qiáng)，從而增加了山梨醇從維管束末端卸出到質(zhì)外空間的數(shù)量。含鈣量正常的蘋(píng)果能在花梗中形成一種障礙物，待果實(shí)接近成熟時(shí)能延緩山梨醇運(yùn)入果實(shí)。在缺鈣的果實(shí)里不能形成這種障礙物，從而易積累山梨醇造成水心。馬明等[66]認(rèn)為，當(dāng)過(guò)量施入氮、鉀、硼等元素后，會(huì)打破樹(shù)體內(nèi)元素的平衡，從而造成果樹(shù)缺鈣現(xiàn)象產(chǎn)生。

植物體內(nèi)的氮素營(yíng)養(yǎng)水平直接或間接地影響著植物的光合作用，一般樹(shù)體在充分供應(yīng)氮素營(yíng)養(yǎng)時(shí)，樹(shù)體枝條和根的生長(zhǎng)會(huì)隨之加強(qiáng)，從而導(dǎo)致果樹(shù)的生殖器官和貯存器官得不到充足的光合同化物供應(yīng)，當(dāng)缺氮低于某一水平后，則會(huì)導(dǎo)致果樹(shù)韌皮部細(xì)胞的功能或活性減弱，從而影響樹(shù)體同化物的運(yùn)輸與分配[25,67]。有研究認(rèn)為，氮素營(yíng)養(yǎng)促進(jìn)新梢生長(zhǎng)，會(huì)抑制根系生長(zhǎng)，從而減少鈣的吸收，造成水心病的產(chǎn)生[51]。

硼對(duì)蘋(píng)果水心病的發(fā)生至關(guān)重要，果實(shí)和土壤中硼含量越高，蘋(píng)果水心病發(fā)病率就越高，硼對(duì)鈣的吸收有明顯的抑制作用，硼過(guò)量是蘋(píng)果水心病發(fā)生嚴(yán)重的主要因素之一[66]。硼也被證明與山梨醇形成穩(wěn)定的復(fù)合物，可以在蘋(píng)果中移動(dòng)[68]。

5.3 發(fā)育和成熟度

Bowen 等[12]研究發(fā)現(xiàn)，富士蘋(píng)果成熟度與水心病發(fā)病比率和程度密切相關(guān)。Yamaki 等[69]和Yamada等[70]發(fā)現(xiàn)，水心病癥狀一般于蘋(píng)果快成熟時(shí)在果實(shí)中逐漸開(kāi)始出現(xiàn)，而隨著果實(shí)成熟度的不斷增加，蘋(píng)果水心病的發(fā)病率也隨之增加。Marlow 等[5,71]研究認(rèn)為，水心病與果實(shí)的成熟密切相關(guān)，成熟度高乙烯生成多的果實(shí)水心病的發(fā)生相對(duì)比較多。成熟果實(shí)細(xì)胞對(duì)山梨糖醇吸收能力降低，碳水化合物在細(xì)胞空間積累并導(dǎo)致水心病的發(fā)生。Fukuda[72]研究認(rèn)為，在果實(shí)接近成熟期時(shí)，高溫干旱的環(huán)境導(dǎo)致果樹(shù)的蒸騰作用降低，不僅影響了鈣在樹(shù)體內(nèi)的傳輸，同時(shí)也影響了山梨醇在樹(shù)體內(nèi)的正常代謝。

5.4 源庫(kù)關(guān)系

調(diào)控源庫(kù)關(guān)系手段主要有摘葉、疏花、疏果、剪枝等，目的是改變同化物的轉(zhuǎn)運(yùn)和分配，促進(jìn)同化物向果實(shí)轉(zhuǎn)運(yùn)。源庫(kù)比是影響水心病產(chǎn)生的重要因素，在源庫(kù)比高時(shí)容易發(fā)生水心病，原因是結(jié)果少或疏果過(guò)重容易形成大果，導(dǎo)致樹(shù)體源庫(kù)比高，從而流入果中的光合產(chǎn)物—山梨醇較多，流入果實(shí)后一時(shí)不易被細(xì)胞所吸收而積聚在細(xì)胞間隙；另一方面，源庫(kù)比高還易造成枝葉旺長(zhǎng)，同時(shí)抑制了根的生長(zhǎng)，因而影響了鈣的吸收[5]。果樹(shù)的葉果比一樣可以顯著影響光合同化物由葉向果的轉(zhuǎn)運(yùn)過(guò)程，葉果比過(guò)大造成樹(shù)體碳素營(yíng)養(yǎng)過(guò)剩，引起營(yíng)養(yǎng)生長(zhǎng)旺盛，造成果實(shí)對(duì)同化物的競(jìng)爭(zhēng)力降低，而葉果比過(guò)小也會(huì)導(dǎo)致光合產(chǎn)物供應(yīng)不足，從而影響果實(shí)的生長(zhǎng)發(fā)育[73]。孫智廣[74]研究認(rèn)為，一般樹(shù)勢(shì)較弱的、掛果量過(guò)多的、樹(shù)體郁閉的、鈣營(yíng)養(yǎng)不良的、施肥不當(dāng)?shù)?、環(huán)剝與修剪不當(dāng)?shù)榷紩?huì)導(dǎo)致果實(shí)水心病的發(fā)生。套袋后蘋(píng)果果實(shí)可溶性糖含量會(huì)降低，主要是降低了山梨醇和蔗糖的含量，同時(shí)會(huì)減少果實(shí)對(duì)鈣的吸收，從而加重了水心病這一生理病害的發(fā)生[75]。

5.5 植物激素和生長(zhǎng)調(diào)節(jié)劑

植物激素是通過(guò)調(diào)節(jié)基因的表達(dá)來(lái)實(shí)現(xiàn)其對(duì)碳水化合物積累與代謝中各個(gè)環(huán)節(jié)的調(diào)控，是植物組織間、器官間、胞內(nèi)信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)和胞間信息傳遞系統(tǒng)中最基本的組成物質(zhì)。果實(shí)內(nèi)激素含量的變化也會(huì)對(duì)水心病的發(fā)生產(chǎn)生影響，乙烯和乙烯利可以增加蘋(píng)果水心病的發(fā)生[76]。內(nèi)源乙烯的濃度與水心病的嚴(yán)重程度關(guān)系不大[58]。研究表明，新紅星蘋(píng)果在整個(gè)果實(shí)發(fā)育過(guò)程中，果實(shí)中的山梨醇氧化酶（SOX）活性與果實(shí)中的吲哚乙酸（IAA）、赤霉素（GA）和脫落酸（ABA）含量呈顯著的負(fù)相關(guān)，而果實(shí)中的山梨醇脫氫酶（SDH）活性卻只與其赤霉素含量呈顯著的負(fù)相關(guān)[77]。金冠和新紅星蘋(píng)果果實(shí)的成熟過(guò)程受ABA 的調(diào)節(jié)，ABA 可能是蘋(píng)果果實(shí)成熟過(guò)程中位于乙烯上游的內(nèi)源調(diào)控因子[78]。B9可相對(duì)增加果實(shí)中的鈣含量，主要是它們對(duì)新梢生長(zhǎng)有抑制作用，從而降低了果實(shí)的呼吸，延遲成熟，可取得很好的防治水心病的效果[79]。