外源CaCl2 對駿棗裂果的生理調控研究

胡海燕，袁維，李江斌，王振磊，吳翠云，林敏娟

（1. 塔里木大學園藝與林學學院，新疆阿拉爾 843300；2. 南疆特色果樹高效優(yōu)質栽培與深加工技術國家地方聯合工程實驗室，新疆阿拉爾 843300）

棗（Zizyphus jujubaMill.）為鼠李科棗屬植物，是我國特有果樹，栽培歷史悠久，種質資源豐富，因其營養(yǎng)價值和藥用價值高，適應力強，抗性強[1]，再加上新疆獨特的光熱條件及晝夜溫差，使新疆棗品質在全國享有盛名，深受消費者青睞。新疆紅棗種植面積較大，其中灰棗和駿棗的種植面積占新疆的90%以上，但駿棗裂果率顯著高于灰棗[2]。駿棗在白熟期、脆熟期極易發(fā)生裂果。裂果是影響棗果實品質的關鍵因素之一，是生產中亟待解決的問題。

裂果是一種生理性病害，駿棗果實在白熟期、脆熟期遇雨極易產生裂果，棗果在浸泡48 h 后，果實吸水到達頂峰，隨著吸水量的增加，果實硬度降低，裂果增加[3-4]。鈣是植物細胞壁的重要組分，參與體內一系列生理代謝活動，可以調節(jié)細胞壁水解酶活性和改變棗果皮的內部組織結構。植物細胞壁主要由纖維素、半纖維素、果膠類多糖組成，是一種復雜的網狀結構，裂果與果皮發(fā)育過程中細胞壁物質含量變化有一定相關性[5-6]。有研究指出，噴施不同類型的鈣制劑可以有效地降低棗果實成熟期的裂果率[7]。棗果在生長前期，鈣元素主要從根系中吸收獲得，通過基肥施鈣補充，膨大期后葉面施用糖醇鈣進行葉面追肥，顯著提升果實品質及抗性[8]。大量研究表明，噴施外源鈣可以減輕裂果，如荔枝[9]、櫻桃[10]、橘[11]、棗[12]。劉光生等[13]研究發(fā)現，噴施鈣制劑對防治紅棗裂果效果并不顯著。

前人對裂果的研究多集中于裂果前后生理特性和礦質元素含量變化等方面，而對噴施外源鈣對棗果果皮細胞壁方面的研究較少。因此，本試驗以駿棗為試驗材料，選用不同濃度的CaCl2在棗果生長發(fā)育不同時期噴施外源鈣，研究葉面噴施CaCl2對棗果裂果率、果皮細胞壁物質含量、細胞壁保護酶活性，以及滲透調節(jié)物質等的影響，篩選出適宜的噴施外源鈣的時期及濃度，為駿棗裂果防治提供理論依據。

1 材料與方法

1.1 試驗材料

試驗在新疆生產建設兵團第一師阿拉爾市九團十二連栽培管理的駿棗（40°57′N，81°06′E）園區(qū)進行，駿棗10 年生，株行距2m×3 m，棗樹長勢良好，對照為常規(guī)管理棗樹。

1.2 試驗設計

2020 年在幼果期至白熟期分別葉面噴施濃度1、2、5 mg·mL-1的CaCl2，以清水為對照，于20∶30 左右對全株進行噴施，每棵樹噴施2 L，以葉片和果面滴水為宜，每個處理6 株樹，重復3 次。噴施日期、噴施次數如表1 所示。果實全紅期統(tǒng)計裂果率并取樣，在樣株掛牌標記的植株外圍采摘大小均勻、完好無損的棗果30 個，將果肉和果皮分開，保存在超低溫冰箱中，用于細胞壁結構物質、細胞壁保護酶活性，以及果皮滲透調節(jié)物質的測定。

表1 供試CaCl2 濃度及施藥時間

1.3 測定方法

1.3.1 CaCl2抗裂效果的調查 自然裂果率的調查：在駿棗白熟期樣株東南西北方向進行掛牌，在全紅期對掛牌的枝條進行裂果數及棗果總數統(tǒng)計，計算裂果率。

浸水誘裂試驗：在駿棗脆熟期取30 個大小均勻、完整的棗果稱其質量，裝于浸水袋，使其完全浸沒于水中，重復3 次，統(tǒng)計浸水48 h 后的裂果數、裂果等級、果實質量，計算浸果裂果率、裂果指數、吸水率。

式中，i 為裂果等級（詳見表2）；L 為各級裂果數；a為最重的裂果等級；n 為調查總果數。

表2 棗裂果分級體系標準

1.3.2 棗果皮細胞壁結構物質、細胞壁保護酶活性、滲透調節(jié)物質的測定 棗果皮細胞壁結構物質、細胞壁保護酶活性、滲透調節(jié)物質的測定參考曹一博[14]、李合生[15]的方法。

細胞壁結構物質的測定：取適量果皮，液氮研磨，稱取2.000 g 樣，微波殺酶30 s，30 mL 80%乙醇中煮20 min，冷卻后5 000 r·min-1離心10 min，棄上清，重復5～6 次，直至提取液中檢測不到糖為止。用10 mL 90%的二甲基亞砜浸泡過夜，用10 mL 氯仿∶甲醇（1∶1）沖洗濾渣，再用10 mL 丙酮重復離心洗沉淀2 遍，然后在45 ℃條件下干燥至恒質量，得到粗細胞壁。粗細胞壁依次用50 mmol·L-1乙酸鈉（pH＝6.5）、50 mmol·L-1EDTA、50 mmol·L-1的碳酸鈉振蕩提取3 h，分別得到水溶性果膠（WSP）、離子結合果膠（ISP）和共價結合果膠（CSP）。沉淀用4 mmol·L-1KOH 提取12 h，洗沉淀1 次，上清液合并，沉淀再用去離子水洗2 次，沉淀即為纖維素，用10 mL 60%H2SO4，4 ℃水解12 h，用于纖維素含量的測定。水溶性果膠、離子結合果膠、共價結合果膠的含量采用咔唑比色法，纖維素含量采用蒽酮比色法測定。

細胞壁保護酶活性的測定：稱取果皮0.500 g 于預冷的研缽中，液氮研磨成粉末狀，加入2.5mL 預冷的磷酸緩沖液進行充分研磨，冰浴勻漿倒入15mL 離心管中，再依次加2.5mL 預冷的磷酸緩沖液沖洗3 遍，4℃低溫5000r·min-1離心30min，上清液為酶提取液，以待測定SOD、CAT 和POD 的活性。過氧化物酶活性采用愈創(chuàng)木酚法，超氧化物歧化酶活性采用氮藍四唑光化還原法，過氧化氫酶活性采用紫外吸收法測定。

可溶性糖含量的測定：采用蒽酮比色法。取果實樣品，去果肉，均勻混樣，稱取果皮1.000 g，加入3 mL 蒸餾水，研磨至勻漿，轉入10 mL 離心管中，用2 mL 蒸餾水沖洗研缽，轉入10 mL 離心管中，80 ℃水浴浸提30 min，溶液冷卻至室溫，5 000 r·min-1離心10 min，上清液轉入100 mL 容量瓶中，沉淀加入5 mL 蒸餾水，重復提取1 次，定容至100 mL。取1 mL糖提取液+5 mL 2 g·L-1硫酸-蒽酮試劑，100 ℃水浴10 min，取出，冷卻后在620 nm 條件下比色。

蛋白質含量的測定：采用考馬斯亮藍法。取果實樣品，去果肉，均勻混樣，稱取1.000 g 果皮，研磨至勻漿，反復沖洗研缽2～3 次，洗入10 mL 容量瓶中并定容，取3 mL 勻漿液于10 mL 離心管中，5 000 r·min-1離心10 min，上清液即為蛋白質提取液。取蛋白質提取液1 mL，加入5 mL 考馬斯亮藍試劑，靜置2 min 后，在595 nm 條件下比色?？瞻讓φ沼? mL 蒸餾水加5 mL 考馬斯亮藍試劑。

1.4 數據統(tǒng)計與分析

采用Microsoft Excel 2019 對數據進行統(tǒng)計分析并作圖，SPSS 23.0 進行方差分析。

2 結果與分析

2.1 CaCl2 處理對駿棗防裂的影響

2.1.1 CaCl2處理對駿棗自然裂果率的影響 由圖1 可知，不同時期噴施CaCl2均顯著降低裂果率。隨著噴鈣濃度的增加，裂果率呈先降低后升高的趨勢。在不同時期噴施2 mg·mL-1CaCl2，裂果率均最低，其中在幼果期至白熟期噴施6 次2 mg·mL-1CaCl2裂果率最低，較對照降低了13.7%。

圖1 CaCl2 處理對駿棗自然裂果率的影響

2.1.2 CaCl2處理對駿棗浸果裂果率的影響 由圖2 可知，不同噴鈣處理對浸果裂果率的變化程度不同。在幼果期噴施1、2、5 mg·mL-1CaCl2、白熟期噴施2 次2 mg·mL-1，幼果期至白熟期噴施6 次2 mg·mL-1CaCl2，浸果裂果率顯著低于對照，其中在白熟期噴施2 次2 mg·mL-1CaCl2最低，較對照降低了41.67%，其他處理與對照差異不顯著。

(2)生態(tài)環(huán)境系統(tǒng)水平先降后升，呈現“U”字型走勢。2001年綜合得分0.459，2015年達到0.764，2001～2006年除了個別年份出現分值的上下波動外，整體分值處于下降狀態(tài)，2006年后開始階段性增長(圖2)。分析準則層的變化趨勢可以發(fā)現，生態(tài)環(huán)境狀態(tài)與綜合得分變化趨勢基本吻合，生態(tài)環(huán)境響應得分呈現較穩(wěn)健的增長趨勢，而系統(tǒng)壓力得分總體呈下降趨勢，說明了經濟社會的發(fā)展對于生態(tài)環(huán)境的壓力逐年增大，是制約生態(tài)系統(tǒng)健康水平提升的關鍵要素，2013年后略微有所回升，可見近年來湖南省在節(jié)能減排方面所做的措施起到了一定的成效。

圖2 CaCl2 處理對駿棗浸果裂果率的影響

2.1.3 CaCl2處理對駿棗浸果裂果指數的影響 由圖3 可知，不同噴鈣處理對駿棗浸果裂果指數的影響不同。在不同時期噴施2 mg·mL-1CaCl2，裂果率均顯著低于對照，其中在白熟期噴施2 mg·mL-1CaCl2裂果指數最低，較對照減小了0.47，其他處理與對照無顯著差異。

圖3 CaCl2 處理對駿棗浸果裂果指數的影響

2.1.4 CaCl2處理下駿棗浸果后吸水率的變化 由圖4 可知，不同噴鈣處理下吸水率的變化程度不同。在幼果期和白熟期分別噴施1、2、5 mg·mL-1CaCl2及幼果期至白熟期噴施6 次2 mg·mL-1CaCl2吸水率顯著低于對照，其中在幼果期至白熟期噴施6 次2 mg·mL-1CaCl2吸水率最低，較對照降低4.70%，其他處理與對照差異不顯著。

圖4 CaCl2 處理對駿棗浸果吸水率的影響

2.2 不同處理對駿棗果皮細胞壁結構物質含量的影響

2.2.1 CaCl2處理對駿棗果皮中水溶性果膠（WSP）含量的影響 由圖5 可知，不同噴鈣處理下駿棗果皮中WSP 含量的變化程度不同。在幼果期和膨大期噴施2、5 mg·mL-1CaCl2，白熟期和幼果期至白熟期噴施2 mg·mL-1CaCl2，駿棗果皮中WSP 含量顯著低于對照，其中幼果期噴施2 次2 mg·mL-1CaCl2最低，較對照降低了2.92%，其他處理與對照無顯著差異。

圖5 CaCl2 處理對駿棗果皮WSP 含量的影響

2.2.2 CaCl2處理對駿棗果皮中離子結合果膠（ISP）含量的影響 由圖6 可知，不同噴鈣處理下的駿棗果皮中ISP 含量的變化程度不同。在不同時期噴施2、5 mg·mL-1CaCl2，駿棗果皮中ISP 含量顯著高于對照，其中在幼果期至白熟期噴施6 次2 mg·mL-1CaCl2最高，較對照增加0.21%，其他處理與對照差異不顯著。

圖6 CaCl2 處理對駿棗果皮ISP 含量的影響

2.2.3 CaCl2處理對駿棗果皮中共價結合果膠（CSP）含量的影響 由圖7 可知，不同噴鈣處理下的駿棗果皮CSP 含量的變化程度不同。在膨大期噴施1、2 mg·mL-1CaCl2，白熟期噴施2 mg·mL-1CaCl2，幼果期至白熟期噴施1、2、5 mg·mL-1CaCl2，駿棗果皮中CSP 含量顯著高于對照，其中幼果期至白熟期噴施6 次2 mg·mL-1CaCl2達到最大值，較對照增加0.19%，其他處理與對照差異不顯著。

圖7 CaCl2 處理對駿棗果皮CSP 含量的影響

2.2.4 CaCl2處理對駿棗果皮纖維素含量的影響由圖8 可知，不同噴鈣處理下駿棗果皮纖維素含量的變化程度不同。在不同時期噴施1、2、5 mg·mL-1CaCl2，駿棗果皮中纖維素含量均選擇高于對照，其中膨大期噴施2 次2 mg·mL-1CaCl2最高，較對照增加了1.96%。

圖8 CaCl2 處理對駿棗果皮纖維素含量的影響

2.3 CaCl2 處理對駿棗果皮保護酶活性的影響

2.3.1 CaCl2處理對駿棗果皮過氧化物酶（POD）活性的影響 由圖9 可知，不同噴鈣處理下駿棗果皮POD 活性的變化程度不同。在膨大期噴施1 mg·mL-1CaCl2，白熟期噴施1、2、5 mg·mL-1CaCl2，幼果期至白熟期噴施1、2 mg·mL-1CaCl2，駿棗果皮POD 活性顯著高于對照，其中最高的是幼果期至白熟期噴施6次2 mg·mL-1CaCl2，較對照增加14.67 U·g-1，其他處理與對照不存在顯著差異。

圖9 CaCl2 處理對駿棗果皮POD 活性的影響

2.3.3 CaCl2處理對駿棗果皮過氧化氫酶（CAT）活性的影響 由圖11 可知，不同噴鈣處理下駿棗果皮CAT 活性的變化程度不同。在幼果期噴施1、5mg·mL-1CaCl2。白熟期噴施5 mg·mL-1CaCl2，膨大期和幼果期至白熟期噴施2、5 mg·mL-1CaCl2，駿棗果皮CAT 活性顯著高于對照，其中幼果期至白熟期噴施6 次2 mg·mL-1CaCl2最高，較對照提高了3.89 U·g-1，其他處理與對照不存在顯著差異。

圖11 CaCl2 處理對駿棗果皮CAT 活性的影響

2.4 CaCl2 處理對駿棗果皮滲透調節(jié)物質含量的影響

2.4.1 CaCl2處理對駿棗果皮可溶性糖含量的影響由圖12 可知，不同噴鈣處理下駿棗果皮可溶性糖含量的變化程度不同。在幼果期和膨大期噴施2 mg·mL-1CaCl2，白熟期和幼果期至白熟期噴施1、2 mg·mL-1CaCl2，駿棗果皮可溶性糖含量顯著高于對照，其中白熟期噴施2 次2 mg·mL-1LCaCl2最高，較對照組增加了6.4%，其他處理與對照差異不顯著。

圖12 CaCl2 處理對駿棗果皮可溶性糖含量的影響

2.4.2 CaCl2處理對駿棗果皮蛋白質含量的影響由圖13 可知，不同噴鈣處理下駿棗果皮蛋白質含量的變化程度不同。在幼果期和幼果期至白熟期噴施1、2 mg·mL-1CaCl2，膨大期噴施1、2、5 mg·mL-1CaCl2，駿棗果皮蛋白質含量顯著高于對照，其中膨大期噴施2 次1 mg·mL-1CaCl2最高，較對照增加了1 890 μg·g-1，其他處理與對照不存在顯著差異。

圖13 CaCl2 處理對駿棗果皮蛋白質含量的影響

2.5 CaCl2 處理下駿棗裂果率與其他指標的相關性分析

由表3 可知，不同噴鈣處理下駿棗自然裂果率與其他指標之間存在不同程度的相關性，裂果率與浸果裂果率、裂果指數、吸水率、WSP 含量呈極顯著正相關，相關系數大小依次為WSP 含量（0.569）＞吸水率（0.512）＞浸果裂果率（0.449）＞裂果指數（0.413），說明駿棗裂果率越高，浸果裂果率、裂果指數、吸水率也隨之升高，WSP 含量增加；裂果率與ISP、CSP、纖維素含量、POD、SOD、CAT 活性、蛋白質、可溶性糖含量呈極顯著負相關，相關系數大小依次為ISP 含量（0.761）＞POD 活性（0.641）＞SOD 活性（0.622）＞CSP 含量（0.610）＞可溶性糖含量（0.561）＞CAT 活性（0.555）＞蛋白質含量（0.478），說明POD、SOD、CAT 活性升高、ISP、CSP、蛋白質、可溶性糖含量增加，可以極顯著降低裂果率，提高駿棗的抗裂能力。

表3 CaCl2 處理下駿棗裂果率與生理指標的相關性分析

3 討論與結論

3.1 CaCl2 對駿棗抗裂性的影響

裂果率是直觀反映果實品質的一項指標，不同鈣制劑處理對駿棗裂果抗性提高程度可從裂果率直觀判斷。孫雪姣[16]研究發(fā)現，在膨大期開始噴4 次100 倍液的CaCl2可以顯著降低裂果率。本研究發(fā)現，噴鈣處理下裂果率差異較大，噴鈣處理后棗果的裂果率均比對照組大幅度降低，其中在幼果期至白熟期噴施6 次2 mg·mL-1CaCl2，裂果率最低。張偉龍等[17]研究發(fā)現，隨著吸水量的增加，裂果增加，脆熟期棗果的吸水率與裂果率和裂果指數呈極顯著正相關。本試驗發(fā)現，在不同噴鈣處理下，駿棗浸果裂果率、吸水率、裂果指數較對照顯著降低，裂果率、吸水率、裂果指數呈正比關系，白熟期噴施2 次2 mg·mL-1CaCl2，浸果48 h 后抗裂性最強。在高鈣處理下，誘裂試驗中裂果率顯著降低，且不同濃度和不同次數的CaCl2處理后棗果實裂果敏感性有明顯差別[18]。本試驗發(fā)現，在白熟期噴施2 mg·mL-1CaCl2，棗果抗裂性最強，而噴施5 mg·mL-1CaCl2抗裂性較噴施2 mg·mL-1的差，說明鈣濃度過高反而會降低駿棗抗裂效果。在本試驗中，當CaCl2濃度為2 mg·mL-1時，抗裂性較好，但并不意味著此濃度下抗裂效果最好，可在以后的研究中設置更小梯度的試驗，找到噴施CaCl2的最佳濃度。

3.2 CaCl2 處理對駿棗果皮細胞壁結構物質與裂果的關系

鈣是細胞壁的重要組成部分，細胞壁結構物質由纖維素、半纖維素、果膠類物質共同組成，噴鈣有助于改變果皮的組織結構，增強果皮伸長性和破裂應力[19]。隨著果實接近成熟期，果皮內部原果膠向水溶性果膠轉化，纖維素逐漸被降解，施鈣后水溶性果膠轉化速率減緩，纖維素降解速率降低，果實整體抗裂性能增加。不同濃度和不同次數的CaCl2處理后，棗果裂果敏感性有明顯差別。本試驗中，在不同時期噴施CaCl2對駿棗果皮中WSP、ISP、CSP、纖維素含量影響較大，鈣處理后顯著降低了果皮WSP 含量，ISP、CSP、纖維素含量顯著增加，說明在駿棗生長期噴施CaCl2，可以抑制果皮WSP 含量的上升，促進果皮ISP、CSP、纖維素含量的上升，這與管雪強等[20]對葡萄噴鈣處理后果膠含量變化的研究一致。裂果率與WSP 含量呈極顯著正相關，與ISP、CSP 含量呈極顯著負相關，Ca2+可抑制細胞壁可溶性果膠水解，抑制構建果皮細胞壁的果膠和纖維素水解，增強果皮強度，從而減輕裂果的發(fā)生。

3.3 CaCl2 處理對駿棗果皮保護酶活性及滲透調節(jié)物質含量的影響

POD、SOD、CAT 是植物生理代謝中非常重要的酶，在細胞內的自由基清除系統(tǒng)中起著關鍵性的作用，對細胞膜結構功能的維持發(fā)揮著極為重要的作用。段風琴[6]研究發(fā)現，施鈣后棗葉片、果皮、果肉中SOD、POD、CAT 活性提高，棗果裂果率與SOD、CAT 活性呈顯著負相關。而溫明霞等[21]發(fā)現，錦橙噴鈣處理后，果皮中SOD、CAT 活性上升，POD 活性下降，果實裂果率下降。本試驗發(fā)現，在不同時期噴施CaCl2對駿棗果皮保護酶活性影響較大，鈣處理后顯著提高了果皮POD、SOD、CAT 活性，說明在駿棗生長期噴施CaCl2，可以有效地提升植物體內保護酶活性，增加對外界的抗逆性，駿棗果皮保護酶活性影響裂果的發(fā)生，且與裂果率呈極顯著性負相關關系。本試驗發(fā)現，隨著果實不斷成熟，施鈣后果皮可溶性糖、蛋白質含量顯著增加，外源鈣改善了果實品質，增加蛋白質含量，提高果實抗性，促進果實滲透調節(jié)平衡。孫雪姣[16]研究也發(fā)現，施鈣后果實可溶性糖、蛋白質含量均增長。

本試驗結果表明，在幼果期至白熟期噴施6 次2 mg·mL-1CaCl2抗裂效果最好，白熟期噴施2 次2 mg·mL-1CaCl2效果次之。噴施CaCl2可以顯著增強駿棗的抗裂效果，降低果皮中的WSP 含量，增加ISP、CSP 和纖維素含量，有效地提升POD、SOD、CAT 活性，增加可溶性糖和蛋白質含量，外源鈣可以抑制原果膠和纖維素的降解，促進果實滲透調節(jié)平衡，增強對外界的抗逆性。