乙烯利、脱落酸和1-MCP对早酥和早金酥梨果实后熟的影响

纪迎琳，蔺世姣，王盼盼，徐海燕，王爱德

（1.沈阳农业大学园艺学院，沈阳 110161；2.大地智慧生态环境设计院有限公司，北京 100089）

早酥梨，是由中国农业科学院果树研究所于1956年以苹果梨为母本，身不知梨为父本杂交选育而得，其果实肉质细腻，汁液丰富，酥脆淡甜，品质上等。在辽宁兴城，果实在8月中旬成熟，为早熟品种[1]。该品种结果早且丰产，但在常温条件下贮藏期较短且容易变质，极大地影响了梨产业的发展[2]。早金酥梨是1994年由辽宁省果树科学研究所以早结、优质、丰产为目标，利用早酥×金水酥杂交选育的优质早熟新品种[3]。果肉白色，脆甜多汁，货架期20d以上，在辽宁熊岳地区种植的早金酥梨一般8月初果实成熟，比早酥梨提早成熟约20d[4]。该品种早产、丰产、稳产性好，连续结果能力较强，但在常温贮藏条件下果实品质下降较快，严重影响经济效益。我国梨的品种多种多样，但成熟期集中，早金酥梨的成功选育弥补了早期梨果市场空缺，可进一步满足消费者的需求。由于梨果皮易受损伤，果肉含水量较高，因此在贮藏运输过程中容易出现失水、软化、褐变、腐烂等现象，果实采后损失较严重。因此，掌握早酥和早金酥梨的采后成熟规律对于延长梨果实贮藏期，保持果实良好品质具有重大意义。

果实的成熟主要受植物激素乙烯的调控。乙烯可以促进果实成熟[5]、调控性别分化[6]、影响种子萌发[7]和细胞伸长[8]，并能对生物和非生物胁迫做出响应[9]。乙烯利这一被广泛应用的植物生长调节剂可以促进苹果的早期着色、花青素的合成以及乙烯释放[10]，加速芒果的提早转色和软化[11]，还能促进葡萄果实的着色以及提高葡萄果实对病原菌的抵抗能力[12]。在果实成熟衰老的过程中，一些果实呼吸速率骤然上升，之后缓慢下降，这种现象称为呼吸跃变[13]。根据果实在成熟过程中是否出现呼吸跃变，可以将果实分为呼吸跃变型果实和非呼吸跃变型果实两大类。苹果（Malus domestica）、桃（Prunus persica）、香蕉（Musa acuminate）等典型的呼吸跃变型果实中，乙烯的产生规律和呼吸跃变相似，有明显的释放峰值；而草莓（Fragaria vesca）、葡萄（Vitis vinifera）、樱桃（Cerasus pseudocerasus）等非呼吸跃变型果实，在采后成熟过程中的乙烯生成量较低，且没有跃变现象[14]。目前，关于早酥梨和早金酥梨果实在采后贮藏期间乙烯生成量的报道比较少，且两者的呼吸跃变类型也并不清楚，因此探究两种梨果实的跃变类型对于调控其果实贮藏期至关重要。

1-甲基环丙烯（1-methylcyclopropene，1-MCP）是目前市场上广泛使用的果蔬花卉保鲜剂，它通过竞争结合乙烯受体隔断乙烯的信号通路以及抑制乙烯合成关键酶的表达来抑制植物体内乙烯的释放，从而延缓果实、蔬菜和花卉等的成熟和衰老，延长贮藏期。陈曦冉等[15]研究发现，1-MCP处理降低了软枣猕猴桃（Actinidia arguta）的呼吸速率和乙烯生成量，减少了活性氧的生成量并提高了果实的抗氧化能力。BAI等[16]研究结果表明，南果梨（Pyrus ussuriensiscv.Nanguo）采后施用1-MCP可以降低贮藏期间的呼吸速率和乙烯产量、维持果实的硬度，此外能够通过降低贮藏期间乙醛和乙醇的生成量来延缓成熟过程中醇味的产生。ZHANG等[17]研究指出，与热空气（HA）单独处理相比，1-MCP处理和1-MCP+HA处理能够更好地保持油桃的硬度、降低细胞壁修饰酶的活性、保持细胞壁结构的完整性，此外1-MCP+HA处理能够更好地刺激花青素的积累。

脱落酸（Abscisic acid,ABA）是广泛分布于高等植物中能够抑制植物生长、促进成熟衰老的植物激素，也是重要的应激激素。研究表明，乙烯在调节跃变型果实成熟中起着主导作用，而ABA在非呼吸跃变型果实的成熟过程中占着重要地位[18-20]。CHEN等[21]研究表明外源ABA能够诱导果实软化相关基因以及果实成熟和衰老相关基因的表达，从而促进草莓果实的软化和成熟。JIA等[22]研究得到ABA处理不仅增加了葡萄中多聚半乳糖醛酸酶（PG）、果胶甲酯酶（PME）等的活性，引起葡萄软化，而且增加了花青素含量，促进葡萄果实着色。ABA除了在草莓、葡萄等非跃变型果实中有重要影响，在跃变型果实中也发挥着一定作用。刘廷旭等[23]研究发现，外源ABA处理能够提高胞壁降解酶的活性来促进果实软化并提高乙烯生物合成关键酶ACC合成酶和ACC氧化酶的活性，使跃变型果实桃的乙烯释放高峰提早出现，从而促进桃果实成熟。

由于水果的大部分感官品质和营养品质都是在成熟阶段形成，因此掌握果实后熟规律是保障果实营养品质、延长贮藏寿命和降低采后损失的重要基础[24-25]。在果实成熟过程中，各种内源激素相互作用，共同调控果实的成熟衰老进程。应用植物生长调节剂调控果实成熟已有一些报道，而乙烯利、1-MCP和ABA对早酥和早金酥梨后熟的影响及调控鲜有报道。本研究利用乙烯利、1-MCP和ABA分别对早酥和早金酥梨果实进行处理，调查研究2个品种在常温贮藏期间的乙烯生成量、果实硬度以及可溶性固形物含量的变化，旨在为早酥梨和早金酥梨的采后贮藏保鲜提供理论基础和实践参考。

1 材料与方法

1.1 材料

供试早金酥梨和早酥梨于2016年采自于辽宁省果树科学研究所。早金酥梨果实于成熟期（8月12日）采摘，早酥梨果实于成熟期（8月24日）采摘。挑选大小均一、成熟度一致、无机械损伤和病虫害的果实进行采摘后立即运回实验室进行处理。

1.2 试验设计

2个品种的梨果实分别随机分为4组进行处理，第1组不做任何处理作为对照；第2组用于乙烯利处理；第3组用于1-MCP处理；第4组用于ABA处理。室温下贮藏20d，所有的试验组每5d检测乙烯生成量、果实硬度以及可溶性固形物含量，每次每处理至少检测5个果实。

乙烯利处理按照YUE等[26]的方法进行，利用1000mg·L-1乙烯利溶液浸泡梨果实30s后于室温（25℃±1℃）下贮藏20d。1-MCP处理按照YUE等[26]的方法进行，将果实放入泡沫箱中摆放均匀，称取0.03g 1-MCP粉末于1.5mL离心管中，将离心管放置到泡沫箱中。使用注射器吸取1mL ddH2O并注射入离心管中，1-MCP遇ddH2O变为气体，迅速密封泡沫箱。处理12h后取出果实于室温（25℃）下贮藏20d。ABA处理参考LINDO-GARCíA等[27]的方法，200μmol·L-1ABA浸泡梨果实1h后于室温下贮藏20d。

1.3 测定项目与方法

1.3.1 果实硬度的测定使用便携式针穿硬度计（FT-327，Facchini，Italy），直径为11mm的探头进行果实硬度的测定。从每个待测果实的赤道部位4个点处削去直径约为1.5cm的表皮圆片，将探针迅速插入切皮后的果肉组织中，深度为7~8mm，记录数值，单位用N表示。每个果实的4次测定结果的平均值代表该果实的硬度。

1.3.2 可溶性固形物含量的测定可溶性固形物含量的测定参考袁晖等[28]的方法，先将果实去皮切块，再将果肉放入研钵中捣碎并滤去果肉收集果汁，之后用取液器吸取适量果汁滴在糖度计（ATAGO，PAL-1，日本）上进行检测，每个果测量3次，单位用0Brix表示。

1.3.3 乙烯生成量的测定乙烯生成量的测定参照李通[29]的方法。对每个果实进行称重后放入密闭容器（880mL）中，室温下放置1h，然后用注射器抽取1mL容器内的气体。利用气相色谱仪（Agilent，7890A）测定乙烯含量，计算果实在单位质量单位时间内产生的乙烯浓度（µL·g-1·h-1）。所用的气相色谱柱型号为HP-AL/S（cat.no.19095P-S25，Agilent）。柱箱、检测器及进样口温度分别为110℃、120℃及180℃；H2充当载气，流速为50mL·min-1；N2作为尾吹气，流速为40mL·min-1。每5d测量1次，每个处理每次随机测量5个果实。

1.4 数据分析方法

试验所得数据结果采用Excel软件进行处理，采用新复极差法对数据进行差异显著性分析。

2 结果与分析

2.1 早酥和早金酥梨果实的呼吸跃变类型

为了确定早酥梨和早金酥梨果实的呼吸跃变类型，测定了早酥梨和早金酥梨在采后20d的乙烯生成量。结果显示，早酥梨果实的乙烯生成量在采收后0~20d整体上呈现快速增加的趋势（图1），在贮藏5d后，早酥梨果实乙烯生成量持续急剧增加，并在采后第20天达到最大值，为0.076μL·g-1·h-1。早金酥梨在贮藏期间乙烯释放增加缓慢，生成量维持在较低的水平，采后第20天的乙烯生成量为0.011μL·g-1·h-1，比采后0d的乙烯生成量（0.007μL·g-1·h-1）仅提高了0.004μL·g-1·h-1。与早酥梨相比，早金酥梨采后0~20d乙烯生成量的变化幅度较小，且始终显著低于早酥梨。可见，早酥梨是呼吸跃变型果实，而早金酥梨是非呼吸跃变型果实。

图1 贮藏期间早酥和早金酥梨的乙烯生成量Figure 1 Ethylene production of Zaosu and Zaojinsu pear during storage peroid

2.2 乙烯利、脱落酸和1-MCP对早酥和早金酥梨采后贮藏期间乙烯生成量的影响

由图2可知，随着贮藏期的延长，对照组早酥梨乙烯生成量呈快速上升的趋势，而乙烯利处理组呈现先升后降的变化趋势，乙烯利处理组的乙烯生成量在采后5~15d急剧上升，且显著高于对照。乙烯利处理组在采后第15天出现乙烯释放高峰，为0.104μL·g-1·h-1，较对照组第20天的乙烯生成量（0.076μL·g-1·h-1）提高了0.028μL·g-1·h-1。这表明，乙烯利处理早酥梨果实不仅促使乙烯释放高峰提早出现，而且极显著地提高了乙烯生成量，即乙烯利处理可以促进早酥梨果实的成熟。在采后贮藏0~20d，1-MCP处理后果实的乙烯生成量变化不大，均显著低于相同时期的对照组。ABA处理后的果实在采后0~5d时与对照差异不大，采后10~15d显著高于对照，乙烯高峰出现在采后15d，为0.089μL·g-1·h-1，极显著高于对照组，采后20d与对照差异不大。

图2 乙烯利、脱落酸和1-MCP对早酥梨贮藏期间乙烯生成量的影响Figure 2 The effect of Ethephon,ABA and 1-MCP treatment on ethylene production of Zaosu pear during storage period

由图3可知，在早金酥梨采后贮藏过程中，乙烯利处理显著促进了早金酥梨果实的乙烯生成量，乙烯生成量最大值为0.021μL·g-1·h-1。1-MCP处理采后贮藏0~20d乙烯生成量变化不大，采后贮藏0~5d，1-MCP处理组与对照组果实的乙烯生成量没有显著差异，从15d开始，1-MCP处理梨果实的乙烯生成量显著低于对照，采后贮藏20d时与对照组差距扩大。ABA处理导致早酥梨采后贮藏期乙烯生成量高于对照，在采后15d乙烯生成量达到最大值（0.014μL·g-1·h-1），极显著高于对照组。可见，乙烯利和ABA处理促进早金酥梨果实乙烯生成，其中乙烯利的效果更显著，1-MCP抑制乙烯生成，使采后贮藏1~20d的果实乙烯生成量一直维持在较低水平。

图3 乙烯利、脱落酸和1-MCP对早金酥梨贮藏期间乙烯生成量的影响Figure 3 The effect of Ethephon,ABA and 1-MCP treatment on ethylene production of Zaojinsu pear during storage period

2.3 乙烯利、脱落酸和1-MCP对早酥和早金酥梨果实采后贮藏期间硬度的影响

果实硬度的逐步下降是果实成熟的一个标志，是衡量果实后熟的重要指标[30]。由图4可知，在采后20d内，对照组和乙烯利处理组的果实硬度均呈现下降的趋势。在采后贮藏0~5d，各处理果实硬度差距不大；采后贮藏10d，乙烯利处理组果实硬度急剧下降，与对照差异极显著，并在随后一直较低。采后贮藏20d时，对照组和乙烯利处理组的果实硬度分别是27.20N和20.40N，与采后0d的硬度相比分别下降了42.49%和59.87%。采后贮藏0~20d，1-MCP处理果实硬度变化最小，至采后贮藏20d极显著高于对照和其他处理。果实硬度持续急剧下降，其中乙烯处理组的果实硬度下降幅度更大。采后贮藏10d开始，ABA处理果实硬度极显著低于对照。可见，乙烯利和ABA处理促进果实的软化，乙烯利的起效时间略早于ABA，1-MCP处理抑制了果实的软化，使早酥梨果实在采后贮藏20d时，仍保持较高的果实硬度。

图4 乙烯利、脱落酸和1-MCP对早酥梨贮藏期间硬度的影响Figure 4 The effect of Ethephon,ABA and 1-MCPtreatment on firmness of Zaosu pear during storage period

由图5可知，在贮藏过程中早金酥梨果实硬度逐渐下降，采后贮藏20d时乙烯利处理果实硬度最低，1-MCP处理果实硬度最高，与对照组的差异都达到了极显著水平。而ABA处理在采后贮藏0~5d对果实硬度无明显影响，贮藏10~20d，ABA处理逐渐促进了早酥梨果实软化。

图5 乙烯利、脱落酸和1-MCP对早金酥梨贮藏期间硬度的影响Figure 5 The effect of Ethephon,ABA and 1-MCP treatment on firmness of Zaojinsu pear during storage period

在室温下贮藏20d时，早酥梨果实硬度下降47.01%，早金酥梨果实硬度下降17.70%。可见，在贮藏期间早酥梨比早金酥梨更易软化。在各处理中，乙烯利处理使早酥梨硬度下降59.87%，使早金酥梨硬度下降32.71%；ABA处理使早酥梨硬度下降59.87%，使早金酥梨硬度下降24.21%；1-MCP处理显著抑制了早酥和早金酥梨的软化。以上试验结果表明，与早金酥梨相比，乙烯利和ABA处理更易使早酥梨软化，而1-MCP处理对2种梨硬度的保持均能起到良好的效果。

2.4 乙烯利、脱落酸和1-MCP对早酥和早金酥梨果实采后贮藏期间可溶性固形物的影响

由图6可知，在贮藏期间，早酥梨的可溶性固形物含量持续上升。乙烯利处理使得果实可溶性固形物含量有所提高，但与对照组并无显著性差异。贮藏期间，1-MCP处理组果实可溶性固形物的含量低于对照组，在采后20d与对照组有显著性差异。ABA处理并对早酥梨果实的可溶性固形物含量影响不大。

图6 乙烯利、脱落酸和1-MCP对早酥梨贮藏期间可溶性固形物的影响Figure 6 The effect of Ethephon,ABA and 1-MCP treatment on soluble solid of Zaosu pear during storage period

由图7可知，早金酥梨在贮藏期间可溶性固形物含量逐渐升高，乙烯处理后果实的可溶性固形物含量与对照组变化趋势一致，并没有显著性差异。在早酥梨采后0~10d，1-MCP处理对果实的可溶性固形物含量并没有显著性影响，但在采后15~20d，1-MCP处理组的梨果实可溶性固形物含量要显著低于对照组。ABA处理对早金酥梨果实的可溶性固形物含量影响不大。

图7 乙烯利、脱落酸和1-MCP对早金酥梨贮藏期间可溶性固形物的影响Figure 7 The effect of Ethephon,ABA and 1-MCP treatment on soluble solid of Zaojinsu pear during storage period

可见，乙烯利可在一定程度上提高采后贮藏20d早酥梨的风味，但不影响早金酥梨贮藏期间的果实风味。1-MCP虽然显著抑制了早酥和早金酥梨的乙烯生成量和果实软化，延长了果实的货架期，但是却降低了果实的可溶性固形物含量。而ABA对两种梨果实贮藏期间的果实风味并没有影响。

3 讨论与结论

植物激素对植物生长发育、成熟衰老、果实贮藏的影响已被广泛报道。现有研究表明，呼吸跃变型果实的成熟主要受植物激素乙烯的调控，非呼吸跃变型果实主要受植物激素ABA调控[18-20]，但鲜有报道综合考察两种植物激素对呼吸跃变型和非呼吸跃变型果实后熟的影响。研究表明，呼吸跃变型果实的呼吸跃变高峰伴随着乙烯高峰的产生[14]；且乙烯是影响呼吸跃变型果实成熟的主要激素[31]；此外，目前大量文献更倾向于用乙烯生成量来判断果实成熟的类型[32]。所以本研究根据乙烯生成高峰判断早酥梨为呼吸跃变型果实，早金酥梨为非呼吸跃变型果实。本研究采用乙烯利、乙烯合成抑制剂1-MCP和ABA对呼吸跃变型果实早酥梨和非呼吸跃变型果实早金酥梨分别进行处理，通过检测贮藏过程中果实的乙烯生成量、硬度及可溶性固形物含量，发现乙烯利处理可以促进呼吸跃变和非呼吸跃变型梨果实的成熟；1-MCP对呼吸跃变型果实成熟的抑制作用显著，对非呼吸跃变型果实成熟的抑制作用在贮藏后期效果明显；ABA不仅可以促进非呼吸跃变型果实的成熟，还可以促进呼吸跃变型果实的成熟。

果实风味是果实的化学成分与消费者的嗅觉、味觉和心理之间相互作用的复杂产物，其中化学成分（糖类、酸类、挥发性化合物等）是风味感知的最主要因素，尤其是糖酸比[33]。已有研究表明1-MCP处理能够降低果实的乙烯生成量，延缓果实软化进程，延长果实贮藏期。但同时，1-MCP处理会显著降低果实的可滴定酸含量，可滴定酸含量的显著下降会严重影响果实风味[34]。本研究发现，1-MCP处理后，虽然可以延长果实贮藏期、维持果实硬度，但果实的可溶性固形物含量较对照有所降低，这也可能会影响到果实后熟以后的风味。在果实后熟过程中如何合理应用1-MCP还有待进一步研究。

在果实的成熟过程中，果实内部的各种化学成分及其含量也在不断变化。本研究发现，在梨果实成熟过程中，果实的乙烯生成量升高伴随着果实硬度下降、可溶性固形物含量升高，不同植物生长调节剂处理后，果实乙烯生成被诱导或抑制伴随着果实软化速度加快或减缓，以及果实可溶性固形物含量不同程度的变化。因此，推测在果实成熟过程中，果实硬度与乙烯生成量呈负相关；可溶性固形物含量与乙烯生成量呈正相关。本研究初步探究了乙烯、1-MCP和ABA对早酥梨和早金酥梨果实后熟的影响，但具体的调控机制并未明确，尤其是乙烯和ABA通过什么转录因子调控呼吸跃变和非呼吸跃变果实的乙烯生成量和后熟，有待进一步研究。

通过测定并分析早酥梨和早金酥梨果实在常温贮藏期间乙烯生成量的变化，确定早酥为呼吸跃变型果实，早金酥为非呼吸跃变型果实。乙烯利能够提高早酥梨和早金酥梨在贮藏期间乙烯生成量，促进果实硬度下降，提高果实可溶性固形物含量。1-MCP处理有效降低了早酥梨和早金酥梨果实在常温贮藏期间的乙烯生成量，抑制了果实软化，降低了可溶性固形物含量。ABA处理增加了早酥梨和早金酥梨的乙烯生成量，加速了果实的软化速度，尤其是早酥梨硬度下降幅度较大，而对两个品种可溶性固形物的影响甚微。