新型生物防裂劑對壺瓶棗細胞壁結構物質含量的影響

陳 麗 ，丁改秀 ，王保明 ，王 松 ，柯曉煒 ，劉海霞 ，溫鵬飛

新型生物防裂劑對壺瓶棗細胞壁結構物質含量的影響

陳 麗1，丁改秀1，王保明1，王 松1，柯曉煒1，劉海霞2，溫鵬飛2

（1.山西省農業科學院園藝研究所，山西太原030031；2.山西農業大學園藝學院，山西太谷030801）

以易裂品種壺瓶棗為試材，在果實發育期噴施生物防裂劑I和防裂劑II，測定其可溶性果膠、原果膠、纖維素含量的動態變化規律，以探討其生物防裂劑對壺瓶棗細胞壁結構物質含量的影響，為果實品質的提高及貯藏技術的完善提供理論依據。結果表明，采前防裂劑處理與對照相比，會增加可溶性果膠含量，防裂劑II對可溶性果膠的影響更大；在轉色期到成熟期防裂劑I與對照相比，顯著增加了原果膠的含量，而噴施防裂劑II原果膠的含量卻基本沒有發生變化；防裂劑I和II與對照相比，在棗果實膨大期之前和轉色期之后都會促進纖維素含量的增加，防裂劑II處理的效果更為明顯。采前噴施防裂劑處理可對棗果實發育期間細胞壁物質的含量造成影響，與原果膠和纖維素相比，防裂劑對可溶性果膠含量的影響較大，防裂劑II效果更加明顯。

生物防裂劑；細胞壁形成；壺瓶棗

裂果是由于果實內部生長與外界環境不協調導致的果實表面開裂的現象，多發于各類果實。棗是鼠李科棗屬木本植物，是我國特有的果樹樹種[1]。壺瓶棗是我國棗中珍品，主產于山西省晉中市太谷縣，在國內外享有盛譽。壺瓶棗果實中富含各種礦物質和維生素，藥食兩用，深受國內外消費者的青睞。然而，高裂果率嚴重制約了壺瓶棗產業的發展。目前國內學者對棗裂果機制的研究主要集中于解剖結構、礦質元素、環境因素等方面，但影響棗裂果發生的主要因素尚不明確[2-4]。曹一博等[5-6]對抗裂性不同的棗果實整個生長發育期細胞壁結構物質含量及酶活性進行了研究。研究表明，裂果的原因有很多，外因主要是水分，包括成熟期降雨[7-8]和土壤含水量高[9]；內因主要是果實可溶性固形物含量高，果實水勢低，吸水力強，膨壓大[10]；果皮厚度薄，果皮細胞不規則排列、松散[11-12]，果皮強度減弱。大量研究證實，果皮組織結構與裂果間有著密切的關系[13-16]，果皮組織結構不同是造成不同品種裂果差異的重要原因之一[16]。對細胞壁代謝相關酶活性測定結果發現，棗果皮及果肉中果膠酶及纖維素酶的活性整體均呈增加趨勢，且在果實發育后期較明顯。丁改秀等[17]研究表明，果實從膨大期開始，纖維素酶活性開始上升，至白熟期活性達到頂峰，隨后活性降低；在半紅期，果皮中原果膠含量、纖維素含量逐漸降低，水溶性果膠含量逐漸增多；全紅期果皮中原果膠含量、纖維素含量增加，而水溶性果膠含量降低。細胞器與逆境響應是植物學的重要研究領域之一，但在亞細胞組分中，細胞壁由于其特殊性而長期被誤認為是剛性、靜態的結構，因而，在這方面的研究起步較晚[18]。防裂劑可以有效的防止或降低棗裂果發生，目前關于防裂劑在采前處理的報道并不多。

本研究以壺瓶棗為試材，探索采前果實發育期噴施防裂劑處理對壺瓶棗發育過程中果皮細胞壁結構物質含量的變化，揭示采前防裂劑處理對果實裂果的抑制機理，為果實品質的提高及貯藏技術的完善提供理論依據。

1 材料和方法

1.1 試驗材料

供試壺瓶棗產于山西省晉中市太谷縣小白鄉東里村。新型生物防裂劑Ⅰ，Ⅱ均由山西省農業科學院園藝研究所紅棗防裂課題組開發。

1.2 試驗方法

分別于2016年7月30日、8月15日和9月1日噴施新型生物防裂劑，以噴施等量清水為對照。試驗共采樣6次，時間分別為2016年8月4日、8月10日、8月19日、8月30日、9月4日、9月20日。采樣時從棗樹東、南、西、北4個方向隨機采摘生長期較為一致的棗果實，裝入自封袋保存并置于冰盒中，立即帶回實驗室測定其可溶性果膠、原果膠、纖維素含量。

1.3 測定項目及方法

1.3.1 可溶性果膠和原果膠含量的測定 參照Solarbio公司的可溶性果膠含量試劑盒和原果膠含量試劑盒說明書的方法進行測定。

1.3.2 纖維素含量的測定 參照王立華等[19]和李春光等[20]的方法并略作修改。稱取1 g棗搗碎，在95%乙醇和乙酸混合液中浸漬2 h，去除紅色素，50℃烘干，儲存備用。加入5 mL硝酸冰醋酸混合液（2 mL硝酸和3 mL冰醋酸），置沸水浴中加熱25 min，并不斷攪拌至冷卻后離心，棄去上清液，沉淀用水沖洗3次。向沉淀中加入10 mL濃硫酸和25 mL 0.01 mol/L的重鉻酸鉀溶液，搖勻，在沸水浴中加熱10 min，取出后倒入三角瓶中，用適量的蒸餾水洗滌3次，一并倒入三角瓶中，溶液冷卻后滴3滴試亞鐵靈試劑，用0.1 mol/L硫酸亞鐵銨滴定。

根據公式計算纖維素的含量，平行測定3次，求平均值。

式中，k為硫酸亞鐵銨的濃度（mol/L）；a為空白滴定所消耗硫酸亞鐵銨的體積（mL）；b為溶液所消耗硫酸亞鐵銨的體積（mL）；n為棗果實的質量。

1.4 數據統計

試驗數據采用Excel 2007計算平均值和標準差，并繪圖。

2 結果與分析

2.1 采前噴施防裂劑對可溶性果膠含量的影響

由圖1可知，隨著果實生長發育，壺瓶棗噴施防裂劑I可溶性果膠的含量呈先下降后上升的趨勢，噴施防裂劑II可溶性果膠的含量呈先下降后上升再下降的趨勢。與對照相比，8月10日噴施防裂劑處理的可溶性果膠含量降低。8月30日防裂劑I，II與對照之間差異不顯著，其他時期防裂劑I，II與對照間差異顯著。9月20日噴施防裂劑I，II的壺瓶棗可溶性果膠含量與對照相比，分別增加了8.58%和42.85%。

2.2 采前噴施防裂劑對原果膠含量的影響

從圖2可以看出，隨著果實生長發育，噴施防裂劑I使原果膠含量呈先上升后下降再上升的趨勢，防裂劑II使原果膠含量呈先上升后下降再上升的趨勢。與對照相比，8月10日噴施防裂劑處理的原果膠含量呈上升趨勢。9月4日防裂劑I，II與對照之間差異顯著，其他時期防裂劑I，II與對照之間差異不顯著。9月20日噴施防裂劑I的原果膠含量與對照相比，增加了23.05%。

2.3 采前噴施防裂劑對纖維素含量的影響

隨著果實生長發育，壺瓶棗上噴施防裂劑I和防裂劑II的纖維素含量均呈先下降后上升再下降的趨勢。8月19日前處理果實的纖維素含量均高于對照。8月4日處理I，II與對照之間差異最為顯著。9月4日處理II與對照之間差異不顯著（圖3）。

3 討論與結論

棗果實細胞壁的結構物質，如果膠、纖維素、半纖維素等，它們組成了細胞壁的網狀結構，維持細胞的穩定性和完整性。本研究表明，幼果期噴施防裂劑I與對照相比，可溶性果膠含量增加，其他時期與對照相比，可溶性果膠含量顯著下降。而噴施防裂劑II除了8月10日和9月4日之外，其他時期可溶性果膠的含量與對照相比均顯著增加。這可能是由于溫度、水分等外界環境的影響，還有待進一步研究。而防裂劑I，II對原果膠含量的影響不同。在轉色期到成熟期防裂劑I與對照相比，顯著增加了原果膠的含量，而噴施防裂劑II原果膠的含量卻基本沒有發生變化。本研究還發現，在果實膨大期前噴施防裂劑I，II與對照相比，纖維素含量增加。其中，幼果期與對照間的差異最為顯著。防裂劑II比防裂劑I更易促使纖維素含量增加。以上結果說明，采前噴施防裂劑可對棗果實發育期間細胞壁物質的含量造成影響，阻止細胞壁物質的釋放，有效維持棗果實的正常生長發育。

［1］陳貽金，王慶賀，陳春雷.我國棗樹栽培歷史及現狀[J].河南農業科學，1990（12）：17-19.

［2］辛艷偉，集賢，劉和.裂果性不同的棗品種果皮及果肉發育特點觀察研究[J].中國農學通報，2006，22（11）：253-257.

［3］陳紅萍，朱俊峰，李文輝.紅棗成熟期裂果與氣象條件的關系[J].山西農業科學，2007，35（6）：71-73.

［4］楊俊強，王寶明，王小原.棗裂果研究進展[J].山西農業科學，2009，37（3）：86-89.

［5］曹一博，孫帆，劉亞靜，等.棗解剖結構及果皮中礦質元素對裂果的影響[J].果樹學報，2013，30（4）：119-124，223.

［6］曹一博，李艷芳，張凌云.抗裂性不同的棗品種發育過程中Ca2+定位的動態研究[J].電子顯微學報，2013，32（1）：66-72.

［7］高京草，王長柱，高華.影響棗裂果因子的研究[J].西北林學院學報，1998，13（4）：23-27.

［8］劉光生，劉源源，馬樹平，等.棗裂果主導因子及防裂技術措施研究[J].山西農業科學，2012，40（2）：150-152，176.

［9］楊俊強，王寶明，王小原.棗裂果研究進展[J].山西農業科學，2009，37（3）：86-89.

［10］王振亮，田銀萍，劉孟軍，等.不同品種棗樹果實的抗裂性及其抗裂機理[J].經濟林研究，2009，29（3）：74-77.

［11］石志平，王文生.鮮棗裂果及其與解剖結構相關性研究[J].華北農學報，2003，18（2）：94.

［12］鄒河清，許建楷.紅江橙的果皮結構與裂果的關系研究[J].華南農業大學學報，1995，16（1）：90-96.

［13］郝燕燕，趙麗琴，張鵬飛.棗離體果實水分吸收與質外體運輸的研究[J].園藝學報，2013，40（3）：433-440.

［14］王保明，丁改秀，王小原，等.棗果實裂果的組織結構及水勢變化的原因[J].中國農業科學，2013，46（21）：4558-4568.

［15］王惠聰，韋邦穩，高飛飛.荔枝果皮組織結構及細胞分裂與裂果關系探討[J].華南農業大學學報，2000，21（2）：10-13.

［16］曹一博，李長江，孫帆，等.抗裂與易裂棗內源激素含量和細胞壁代謝相關酶活性比較[J].園藝學報，2014，41（1）：139-148.

［17］丁改秀，王保明，王小原，等.GA3對壺瓶棗細胞壁組分代謝及裂果率的影響[J].山西農業科學，2013，41（8）：819-821，830.

［18］徐呈祥.硅對鹽脅迫下棗樹組織培養苗細胞壁形成和相關酶活性的影響[J].植物生理學報，2011，7（11）：1096-1102.

［19］王立華，王永利，趙曉勝，等.秸稈纖維素提取方法比較研究[J].中國農學通報，2013，29（20）：130-134.

［20］李春光，董令葉，吉洋洋，等.花生殼纖維素提取及半纖維素脫除工藝探討[J].中國農學通報，2010，26（22）：350-354.

Effect of New Biological Anti-cracking Agents on Substance Content of Cell Wall Structure of Huping Jujube

CHENLi1，DINGGaixiu1，WANGBaoming1，WANGSong1，KEXiaowei1，LIUHaixia2，WENPengfei2
（1.Instituteof Horticulture，Shanxi Academy of Agricultural Sciences，Taiyuan 030031，China；2.Collegeof Horticulture，Shanxi Agricultural University，Taigu 030801，China）

To provide a theoretical basis for the perfection of technology to improve the fruit quality and storage,the paper chose Hupingjujube as test material,sprayed biological anti-cracking agent Iand IIin the fruit development period,determined the the soluble pectin,protopectin,cellulose content changes to investigate the effect of biological anti-cracking agent on the substance content of cell wall structure of Huping jujube.The result showed that the content of soluble pectin could be increased compared with the control before extraction,the effect of anti-cracking agent IIon soluble pectin was greater.The anti-cracking agent Icompared with the control group,significantly increased the protopectin content during the colour changed stage to mature stage,but the protopectin content of spraying anti-cracking agent II had no change.Compared with the control,the anti-cracking agents I and II promoted the increase of cellulose content beforeand after theexpansion of jujubefruit,and the effect of the anti-crackingagents IIwas more obvious.Preharvest spraying anti-cracking agent treatment can affect the content of cell wall substances during the development of jujube fruit.Compared with the protopectin and cellulose,the anti-cracking agent has a greater effect on the content of soluble pectin,and the effect of anti-cracking agent IIismore obvious.

biological anti-crackingagents;cell wall formation;Hupingjujube

S665.1

A

1002-2481（2017）12-1940-03

10.3969/j.issn.1002-2481.2017.12.11

2017-09-15

山西省重點項目（2015-TN-5）；山西省科技攻關項目（20140311017-2，201603D221016-1）

陳 麗（1971-），女，山西太谷人，助理研究員，主要從事果樹災害防治研究及科技管理工作。丁改秀為通信作者。