套袋處理對蘋果梨品質及果皮色素形成相關酶活性的影響

楊林先, 李 雄, 樸哲虎, 金 日, 劉冰雁

(1.延邊朝鮮族自治州農業(yè)科學院 延邊特產(chǎn)研究所,吉林 龍井 133400;2.長春大學 園林學院,長春 130000)

蘋果梨?zhèn)€大、耐寒、豐產(chǎn)、優(yōu)質,其陽面著紅色,肉質酥脆多汁,素有“北方梨中之秀”的美稱,是吉林省主要梨果之一[1]。蘋果梨富含氨基酸、微量元素、維生素、多酚類及黃酮類化合物等營養(yǎng)物質[2],具有消痰止咳、健脾等功效[3],在市場上具有很大的競爭力。但目前生產(chǎn)上普遍存在果實著色不良和光澤差的問題,大大降低其商品價值。改善果實色澤的途徑有2個:1) 可以通過育種徹底改變遺傳特性;2) 通過栽培措施改善果實著色狀況。研究果實著色調控機制,改善果實著色狀況是目前的研究熱點。Liu等(2013)研究表明,套袋處理可以使“澳洲青蘋”和“金冠”果實呈鮮紅色[4]。

蘋果梨果皮的色澤主要是由花青苷、類胡蘿卜素、葉綠素的比例決定,蘋果梨果皮呈現(xiàn)紅色與花青苷代謝密切相關[3],類胡蘿卜素和葉綠素則使蘋果梨果皮呈現(xiàn)黃色和綠色,苯丙氨酸解氨酶(PAL)和查爾酮異構酶(CHI)為花青苷合成途徑中的關鍵酶,研究表明,PAL 酶活性的增強可促進花青苷的累積,PAL 酶的活性下降時果實中花青苷的生物合成量也有所降低[5-6]。蘋果套袋顯著地抑制PAL活性和花青苷的合成,去袋后兩者均增加[7],在蘋果中,CHI活性與花青苷的積累趨勢是一致的[8],楊宏霞等在對蘋果梨的研究中發(fā)現(xiàn),在果實發(fā)育過程中果皮CHI有2個合成高峰,通過相關分析得出,在蘋果梨中花青苷的生物合成與果皮中CHI活性密切相關[9]。該試驗研究不同時期套袋對蘋果梨果實著色及品質的影響,探明果皮色素相關酶活性變化規(guī)律,以期為改善蘋果梨果實著色情況、提高蘋果梨商品性提供理論和實踐依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 材料

試驗在龍井果樹農場蘋果梨園進行,樹齡26年生,株行距4 m×5 m,具備灌溉條件,果園為沙壤土,管理水平較高。隨機選取樹勢中庸,肥水管理一致,結果量相當?shù)奶O果梨樹的果實進行套袋處理。所選紙袋為河北省晉州市洛川產(chǎn)雙層紙袋,內層紅色單蠟層,外層內黑外黃,果實于10月2日采收,采收當日迅速運回實驗室。

1.2 方法

1.2.1 套袋處理

套袋時期為盛花后30、40、50、60和70 d共5個處理。以上處理均在采前18 d進行解除外層袋,外層袋解除后3 d除去內層袋。以單株為小區(qū),3次重復,以不套袋的果實為對照(CK)。

1.2.2 取樣時期

從盛花后30 d開始到果實成熟共設5個不同取樣時期,每次取樣從樹上不同方位隨機取果,每個處理取果實6個,對照果實6個。具體的取樣時期分別在套袋后30、60、90和120 d進行取樣。

1.2.3 果實品質指標和色素相關酶活性測定

果實可溶性糖含量測定使用蒽酮比色法[10];果實還原糖含量測定使用3,5-二硝基水楊酸法[11];Vc使用2,6-二氯靛酚法測定[12];果實中可溶性固形物含量使用WYT型手持測糖儀測定;果實硬度使用GY-B型果實硬度計測定。

葉綠素酶活性的測定參照Edelman[13]的方法。苯丙氨酸解氨酶活性的測定參照高俊鳳[14]的方法。查爾酮異構酶活性的測定參照Moustafa[15]的方法。

1.3 數(shù)據(jù)分析

采用EXCEL2003和SPSS11.5進行數(shù)據(jù)分析。

2 結果與分析

2.1 套袋對蘋果梨果實品質的影響

2.1.1 套袋對蘋果梨果實外觀品質的影響

套袋對蘋果梨果實外觀均有不同程度的影響(表1)。

表1 不同時期套袋對蘋果梨果實外觀品質的影響

盛花后70 d套袋的果實與對照組果實大小無顯著差異,而其他時期套袋果實顯著變小,而且套袋時期越早果實越小。套袋對蘋果梨果實果形指數(shù)影響不顯著。套袋顯著增加果實著色指數(shù),果面顏色鮮艷,其中,以盛花后40 d套袋果實著色指數(shù)最大,為0.75,顯著優(yōu)于其他處理和對照。

2.1.2 套袋對蘋果梨果實內在品質的影響

套袋對果實內在品質有一定的影響。從該試驗可以看出,套袋總體有增加果實硬度趨向,而且盛花后30 d套袋處理硬度顯著大于對照組;可溶性固形物含量大部分未出現(xiàn)顯著差異,但總體套袋果有可溶性固形物含量降低的趨勢;套袋果果實Vc、可溶性糖、還原糖含量顯著低于對照組,且套袋越早,含量降低程度越大;而可滴定酸含量除盛花后50和60 d套袋處理組外均顯著下降(表2)。

表2 套袋對蘋果梨果實內在品質的影響

2.2 套袋蘋果梨果皮葉綠素酶活性變化規(guī)律

葉綠素酶活性變化如圖1所示。在果實生長發(fā)育過程中葉綠素酶活性呈“W“形變化。圖中可以看出套袋不同程度地提高蘋果梨果皮葉綠素酶活性。

圖1 套袋蘋果梨果皮葉綠素酶活性變化

2.3 套袋對蘋果梨果皮PAL、CHI酶活性的影響

果實成熟后,測定套袋蘋果梨果皮PAL酶活性,結果如圖2所示。對照果的果皮PAL酶活性最高,套袋果僅盛花后40 d PAL酶活性較高,與對照組差異不顯著,其他處理PAL酶活性均顯著低于對照果,說明套袋有抑制果皮PAL酶活性的作用。

圖2 套袋蘋果梨果皮PAL酶活性Fig.2 Effect of bagging on PAL activity in fruit pericarps

套袋對果皮CHI活性影響效果顯著,由圖3可以看出,所有套袋處理均顯著提高蘋果梨果實CHI活性,且盛花后30和40 d套袋處理CHI活性顯著高于盛花后60 d處理,而盛花后30和60 d處理又均顯著高于50和70 d套袋時期處理。

圖3 套袋蘋果梨果皮CHI酶活性 Fig.3 Effect of bagging on CHI activity in fruit pericarps

3 討論與結論

套袋對蘋果梨果實品質有不同程度的影響。套袋后果實硬度有所增加,這與Sharma 等對皇家美味蘋果進行套袋處理,在采收期果實硬度高于不套袋處理這一觀點一致[16]。果實單果重、可溶性固形物含量、果實Vc、還原糖、可滴定酸含量略有下降。綜合不同學者的研究,認為原因有以下幾點:1) 套袋果實由于果袋的遮光作用,使葉綠素含量明顯降低,遮光果實基本上不具備光合作用,致使糖、酸等物質的合成減少,而不套袋果從坐果到成熟具有相對高的葉綠素含量,可進行光合作用形成碳水化合物供果實生長發(fā)育利用;2) 套袋后的微域環(huán)境使果實激素含量下降,從而降低了葉片制造的光合產(chǎn)物向果實運輸?shù)哪芰?3) 套袋后袋內光照極弱,溫濕度高且穩(wěn)定,對果實形成一種溫室效應,從而使果實呼吸強度升高,碳水化合物消耗更多,造成糖、酸含量低于對照果[17]。另外,每年氣候差異對果實品質也有一定的影響。

果實套袋時間宜早不宜遲。應選擇在果實生理落果后進行,此時套袋可避開果銹主要發(fā)生期,套袋時間應選在晴天上午9:00-11:00和下午2:00-6:00,同時一個果園最好是所有果全部套袋,以便管理。該試驗結果表明,在延邊地區(qū),蘋果梨果實適宜的套袋時間為盛花后40 d左右。套袋時間過早,影響果實大小;套袋時間過晚,果實底色較深,影響果實著色效果。適宜的摘袋時間為采前12～18 d,此時摘袋并適期采收,果實著色鮮艷,果面光潔,內在品質好,過早或過晚采收均影響果實著色及風味。

由該試驗可以看出,套袋后,果皮葉綠素酶活性明顯增高,加速果皮葉綠素降解,果皮的葉綠素含量顯著減少,降低了對花青苷的屏蔽效應,使果實著色鮮艷。比對作者前期進行果皮色素含量的研究結果發(fā)現(xiàn),CHI活性與花青素合成相一致,這表明在果實成熟期,高活性的CHI酶,有利于果實花青素合成,從而促進果實著色。有研究表明,水果套袋顯著抑制苯丙氨酸解氨酶( PAL) 活性[18-20],該研究表明盛花后40 d套袋果果皮PAL酶活性與對照間并無顯著性差異,其他各處理均顯著低于對照,因此,PAL酶活性變化需要進一步研究。