套袋处理对苹果梨品质及果皮色素形成相关酶活性的影响

杨林先, 李 雄, 朴哲虎, 金 日, 刘冰雁

(1.延边朝鲜族自治州农业科学院 延边特产研究所,吉林 龙井 133400;2.长春大学 园林学院,长春 130000)

苹果梨个大、耐寒、丰产、优质,其阳面着红色,肉质酥脆多汁,素有“北方梨中之秀”的美称,是吉林省主要梨果之一[1]。苹果梨富含氨基酸、微量元素、维生素、多酚类及黄酮类化合物等营养物质[2],具有消痰止咳、健脾等功效[3],在市场上具有很大的竞争力。但目前生产上普遍存在果实着色不良和光泽差的问题,大大降低其商品价值。改善果实色泽的途径有2个:1) 可以通过育种彻底改变遗传特性;2) 通过栽培措施改善果实着色状况。研究果实着色调控机制,改善果实着色状况是目前的研究热点。Liu等(2013)研究表明,套袋处理可以使“澳洲青苹”和“金冠”果实呈鲜红色[4]。

苹果梨果皮的色泽主要是由花青苷、类胡萝卜素、叶绿素的比例决定,苹果梨果皮呈现红色与花青苷代谢密切相关[3],类胡萝卜素和叶绿素则使苹果梨果皮呈现黄色和绿色,苯丙氨酸解氨酶(PAL)和查尔酮异构酶(CHI)为花青苷合成途径中的关键酶,研究表明,PAL 酶活性的增强可促进花青苷的累积,PAL 酶的活性下降时果实中花青苷的生物合成量也有所降低[5-6]。苹果套袋显著地抑制PAL活性和花青苷的合成,去袋后两者均增加[7],在苹果中,CHI活性与花青苷的积累趋势是一致的[8],杨宏霞等在对苹果梨的研究中发现,在果实发育过程中果皮CHI有2个合成高峰,通过相关分析得出,在苹果梨中花青苷的生物合成与果皮中CHI活性密切相关[9]。该试验研究不同时期套袋对苹果梨果实着色及品质的影响,探明果皮色素相关酶活性变化规律,以期为改善苹果梨果实着色情况、提高苹果梨商品性提供理论和实践依据。

1 材料与方法

1.1 材料

试验在龙井果树农场苹果梨园进行,树龄26年生,株行距4 m×5 m,具备灌溉条件,果园为沙壤土,管理水平较高。随机选取树势中庸,肥水管理一致,结果量相当的苹果梨树的果实进行套袋处理。所选纸袋为河北省晋州市洛川产双层纸袋,内层红色单蜡层,外层内黑外黄,果实于10月2日采收,采收当日迅速运回实验室。

1.2 方法

1.2.1 套袋处理

套袋时期为盛花后30、40、50、60和70 d共5个处理。以上处理均在采前18 d进行解除外层袋,外层袋解除后3 d除去内层袋。以单株为小区,3次重复,以不套袋的果实为对照(CK)。

1.2.2 取样时期

从盛花后30 d开始到果实成熟共设5个不同取样时期,每次取样从树上不同方位随机取果,每个处理取果实6个,对照果实6个。具体的取样时期分别在套袋后30、60、90和120 d进行取样。

1.2.3 果实品质指标和色素相关酶活性测定

果实可溶性糖含量测定使用蒽酮比色法[10];果实还原糖含量测定使用3,5-二硝基水杨酸法[11];Vc使用2,6-二氯靛酚法测定[12];果实中可溶性固形物含量使用WYT型手持测糖仪测定;果实硬度使用GY-B型果实硬度计测定。

叶绿素酶活性的测定参照Edelman[13]的方法。苯丙氨酸解氨酶活性的测定参照高俊凤[14]的方法。查尔酮异构酶活性的测定参照Moustafa[15]的方法。

1.3 数据分析

采用EXCEL2003和SPSS11.5进行数据分析。

2 结果与分析

2.1 套袋对苹果梨果实品质的影响

2.1.1 套袋对苹果梨果实外观品质的影响

套袋对苹果梨果实外观均有不同程度的影响(表1)。

表1 不同时期套袋对苹果梨果实外观品质的影响

盛花后70 d套袋的果实与对照组果实大小无显著差异,而其他时期套袋果实显著变小,而且套袋时期越早果实越小。套袋对苹果梨果实果形指数影响不显著。套袋显著增加果实着色指数,果面颜色鲜艳,其中,以盛花后40 d套袋果实着色指数最大,为0.75,显著优于其他处理和对照。

2.1.2 套袋对苹果梨果实内在品质的影响

套袋对果实内在品质有一定的影响。从该试验可以看出,套袋总体有增加果实硬度趋向,而且盛花后30 d套袋处理硬度显著大于对照组;可溶性固形物含量大部分未出现显著差异,但总体套袋果有可溶性固形物含量降低的趋势;套袋果果实Vc、可溶性糖、还原糖含量显著低于对照组,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套袋处理组外均显著下降(表2)。

表2 套袋对苹果梨果实内在品质的影响

2.2 套袋苹果梨果皮叶绿素酶活性变化规律

叶绿素酶活性变化如图1所示。在果实生长发育过程中叶绿素酶活性呈“W“形变化。图中可以看出套袋不同程度地提高苹果梨果皮叶绿素酶活性。

图1 套袋苹果梨果皮叶绿素酶活性变化

2.3 套袋对苹果梨果皮PAL、CHI酶活性的影响

果实成熟后,测定套袋苹果梨果皮PAL酶活性,结果如图2所示。对照果的果皮PAL酶活性最高,套袋果仅盛花后40 d PAL酶活性较高,与对照组差异不显著,其他处理PAL酶活性均显著低于对照果,说明套袋有抑制果皮PAL酶活性的作用。

图2 套袋苹果梨果皮PAL酶活性Fig.2 Effect of bagging on PAL activity in fruit pericarps

套袋对果皮CHI活性影响效果显著,由图3可以看出,所有套袋处理均显著提高苹果梨果实CHI活性,且盛花后30和40 d套袋处理CHI活性显著高于盛花后60 d处理,而盛花后30和60 d处理又均显著高于50和70 d套袋时期处理。

图3 套袋苹果梨果皮CHI酶活性 Fig.3 Effect of bagging on CHI activity in fruit pericarps

3 讨论与结论

套袋对苹果梨果实品质有不同程度的影响。套袋后果实硬度有所增加,这与Sharma 等对皇家美味苹果进行套袋处理,在采收期果实硬度高于不套袋处理这一观点一致[16]。果实单果重、可溶性固形物含量、果实Vc、还原糖、可滴定酸含量略有下降。综合不同学者的研究,认为原因有以下几点:1) 套袋果实由于果袋的遮光作用,使叶绿素含量明显降低,遮光果实基本上不具备光合作用,致使糖、酸等物质的合成减少,而不套袋果从坐果到成熟具有相对高的叶绿素含量,可进行光合作用形成碳水化合物供果实生长发育利用;2) 套袋后的微域环境使果实激素含量下降,从而降低了叶片制造的光合产物向果实运输的能力;3) 套袋后袋内光照极弱,温湿度高且稳定,对果实形成一种温室效应,从而使果实呼吸强度升高,碳水化合物消耗更多,造成糖、酸含量低于对照果[17]。另外,每年气候差异对果实品质也有一定的影响。

果实套袋时间宜早不宜迟。应选择在果实生理落果后进行,此时套袋可避开果锈主要发生期,套袋时间应选在晴天上午9:00-11:00和下午2:00-6:00,同时一个果园最好是所有果全部套袋,以便管理。该试验结果表明,在延边地区,苹果梨果实适宜的套袋时间为盛花后40 d左右。套袋时间过早,影响果实大小;套袋时间过晚,果实底色较深,影响果实着色效果。适宜的摘袋时间为采前12～18 d,此时摘袋并适期采收,果实着色鲜艳,果面光洁,内在品质好,过早或过晚采收均影响果实着色及风味。

由该试验可以看出,套袋后,果皮叶绿素酶活性明显增高,加速果皮叶绿素降解,果皮的叶绿素含量显著减少,降低了对花青苷的屏蔽效应,使果实着色鲜艳。比对作者前期进行果皮色素含量的研究结果发现,CHI活性与花青素合成相一致,这表明在果实成熟期,高活性的CHI酶,有利于果实花青素合成,从而促进果实着色。有研究表明,水果套袋显著抑制苯丙氨酸解氨酶( PAL) 活性[18-20],该研究表明盛花后40 d套袋果果皮PAL酶活性与对照间并无显著性差异,其他各处理均显著低于对照,因此,PAL酶活性变化需要进一步研究。