龍眼果實掛樹成熟與退糖期間的解剖學結構比較

韓冬梅，曾 婷，李建光，羅 燾，李保建，吳振先

（1.廣東省農業科學院果樹研究所/農業部南亞熱帶果樹生物學與遺傳資源利用重點實驗室，廣東 廣州 510640；2.華南農業大學園藝學院/廣東省果蔬保鮮重點實驗室，廣東 廣州 510642；3.江門市農業技術服務中心，廣東 江門 529000）

龍眼（Dimocarpus longanLour.）俗稱桂圓，成熟于高溫乃至酷暑季節，高糖多汁，成熟快，采收期短，適宜的采收成熟度是保證龍眼果實采后品質及貯運壽命的重要因素［1］。采收過早，果實尚未發育完全；采收過晚，果肉含糖量和甜度均明顯下降，俗稱“退糖”現象。龍眼果實具有完全成熟后很快退糖的特性，在生產上常常因為錯過適宜的采收時間而導致果實糖度下降，品質降低［2］，不耐貯運，經濟效益受損。有關龍眼退糖特性和機理的研究鮮有報道，李建光等［3-4］、韓冬梅等［5］報道了石硤、古山二號和儲良龍眼果實的成熟特性，認為龍眼果實完全成熟后可溶性固形物（TSS）、蔗糖和總糖含量逐漸降低，表現出過熟后退糖的特性，其中前兩者成熟期較短、退糖快，而儲良退糖最慢；同時還研究了石硤和古山二號龍眼果實適宜貯藏成熟度及其完熟、退糖后的果皮橫切面結構差異，認為不同成熟度的果皮結構是其耐貯性差異的生物學基礎之一［6］。林河通等［7］、屈紅霞等［8］也對不同品種成熟時龍眼的果皮結構差異與耐貯性關系開展過研究，認為兩者之間存在相關性，而關于成熟及退糖后龍眼果肉結構的變化與品種間差異迄今未見有詳細報道。石硤和儲良是廣東、廣西、海南三省兩大主栽品種，一般認為石硤較早熟、成熟快、退糖迅速、采收期很短，而儲良較晚熟、成熟期長、退糖也慢，因此選擇這兩個品種，對其果實在掛樹成熟與退糖期間的內外果皮表征、果皮橫切面、果肉顯微組織結構的變化及品種差異進行研究分析，旨在豐富龍眼果實成熟生理發展的解剖學基礎，為生產中準確把握適采成熟度和深入研究果實退糖機理提供參考依據。

1 材料與方法

1.1 試驗材料

試驗于2012—2013年進行兩次，供試品種為石硤和儲良，采自廣東省農業科學院果樹研究所龍眼資源圃。選擇品種內花期一致、樹勢相近的單株各2棵，花后掛牌，追蹤果實的生長動態（謝花期分別為石硤4月19日、儲良4月20日）。當果實發育至50%～60%成熟時開始采果，每隔7 d采樣1次，共采6次，每次采果約100個，品種內樣品樹混合采樣，采收后常溫下立即運回實驗室。

1.2 試驗方法

1.2.1 取樣 剪取單果，用清水洗凈后晾干，挑選大小均勻、成熟度一致、無病蟲害及機械傷的果實。其中10個鮮果的果皮和果肉用于掃描電子顯微鏡觀測樣本的制定；30個鮮果于當天用作成熟度指標TSS含量的測定，以ATAGO PR-32α數顯折光儀（日產）讀取TSS含量。根據成熟期間果實TSS變化規律，選擇完全成熟期和退糖后兩個時期的樣品進行電鏡觀察，即TSS含量最高和最后一次采果時。

1.2.2 測定項目及方法 成熟度按照韓冬梅等［6］方法確定，以比熟度表示，比熟度在95%～100%區段為果實的完全成熟階段，之后進入退糖期，成熟前比熟度達95%時為始熟期，成熟后達95%時為始退期。計算比熟度和退糖速率：

1.2.3 電鏡制樣 參照黃旭明等［9］方法，用刀片將鮮果皮切成2 mm×2 mm大小片塊，鮮果肉切成5 mm×3 mm大小塊狀，立即放入已預冷的4%戊二醛固定液（用pH 5.0檸檬酸-磷酸緩沖液配制、內含少量抗壞血酸）中，在2℃下固定1個月，每隔15 d更換一次固定液。制樣時，用pH 5.0的磷酸緩沖液沖洗3次，每次15 min；經過乙醇梯度脫水（分別用50%、50%、60%、90%、100%乙醇溶液和100%加脫水劑的乙醇進行脫水，每個梯度脫水15 min）；用醋酸異戊酯在通風櫥內洗2次，每次洗15 min；臨界點干燥，使用Eiko IB-5型離子濺射儀鍍白金金膜，上臺，在Philip XL30 ESEM環境掃描電子顯微鏡下觀察拍照。

2 結果與分析

2.1 兩個品種龍眼果實在成熟至退糖期間TSS含量和成熟度的變化

石硤和儲良的采收日期、TSS含量、比熟度和退糖速率見表1。表1顯示，石硤在7月25日、儲良在8月1日分別進入成熟期，TSS含量分別為21.78%和19.88%，比熟度分別為96.39%和96.52%；兩個品種的最高TSS含量分別為22.60%和20.60%，之后開始下降，當比熟度低于95%時，果實進入退糖期，開始衰老；石硤完全成熟期在7月25日至8月8日，儲良在8月1～22日，分別歷時14 d和21 d，退糖速率分別為每天0.60%和0.31%。可見，石硤較早熟、成熟期短、退糖速率高，儲良較晚熟、成熟期長、退糖速率也慢。

表1 兩個品種龍眼果實在成熟至退糖期間TSS含量和成熟度的變化

2.2 龍眼果實在成熟至衰老期間的表觀性狀變化

掛樹成熟期間，石硤和儲良兩個品種龍眼的果實內外表觀性狀均發生相似的規律性變化，具體表現為：成熟至完全成熟期間，果實有彈性，果形趨于固有形狀；外果皮由青色轉為青褐色或褐色，龜裂紋由尖銳粗糙變得平滑；內果皮呈白色或黃白色，表面光滑細膩，有光澤；果肉逐漸離核，種皮開始皺縮。完全成熟至退糖期間，果實彈性漸失，變得堅硬，果形逐漸不規則，外果皮趨向深褐色，內果皮出現褐斑且后期出現凸起的瘤狀“果釘”；果核收縮明顯，果蒂組織纖維化并突起、褐變。但不同品種間也存在差異：接近成熟后期，石硤果肉纖維化嚴重，口感變硬起“砂”，果實大小不一，形狀也不規則；儲良果肉雖然也出現少許纖維化，但內果皮“果釘”與褐變現象不如石硤嚴重，并仍保持光滑明亮。

2.3 成熟與退糖期間龍眼果皮顯微結構變化

2.3.1 石硤龍眼果皮顯微結構 成熟時，石硤果皮外表面為不規則平行細胞群，上覆不連續的較大塊狀蠟（圖1A、C），帶較多表皮毛；表面栓質層布滿微裂縫并交錯連接（圖1C）。果皮分外果皮、中果皮和內果皮（圖1B），外果皮的表皮細胞緊密平行排列，形狀小，多呈長方形；中果皮主要由薄壁組織、維管束和石細胞組成［7］，維管束細胞多位于接近內表皮的中下部位。中果皮接近外層的上部細胞為扁圓形，體積大，排列疏松，細胞間隙大，中部橫向的維管束細胞具有較大的胞間隙和胞間腔；靠近內表皮的下部細胞較大，排列疏松不規則，為扁圓形或不規則四邊形，呈海綿狀結構（圖1D）。內果皮由一層致密的薄壁細胞組成，內表面呈平行整齊的波浪狀，附角質層和塊狀蠟，表面光滑，有光澤（圖1E），即將起“釘”處有少數由細胞堆積形成的峰狀突起，中間開裂（圖1F）。

圖1 成熟時石硤龍眼果皮的顯微結構

退糖時，石硤果皮表皮毛脫落，蠟質層不明顯，表面栓質層似風化狀（圖2A），有菌絲纏繞，溝壑變寬（圖2B）。外果皮細胞明顯木栓化，形態消失，胞間“裂縫”明顯（圖2C）。中果皮細胞腔變小，細胞壁變厚，也呈栓質化（圖2D）。內果皮薄壁細胞整齊平行排列，有的細胞不斷向內表面分生形成堆積狀“果釘”（圖2E），其與內果皮接合的底部細胞為平行排列的薄壁細胞，中部細胞形狀和排列變得越不規則，個別細胞伸長呈管狀，最頂端分生細胞形狀再次變小，大小均勻（圖2F），整個“果釘”頂部表面，均為平行排列、不斷往上隆起的正方形或圓形細胞，有裂縫（圖2G）。內果皮某些部位出現裂縫、孔洞，角質層破裂或缺失，表面粗糙，失去光澤（圖2H）。

圖2 退糖時石硤龍眼果皮的顯微結構

2.3.2 儲良龍眼果皮顯微結構 成熟時，儲良外果皮較平整，栓質組織碎裂成片狀，分散在果表（圖3A），蠟質層與表皮毛數目較少，有菌絲體纏繞（圖3B）。外果皮薄壁細胞平行緊密排列（圖3D）。中果皮細胞排列疏松，胞間隙較大，間以致密的塊狀栓質組織［10］（圖3C、F），其胞腔幾乎消失，胞壁堅厚（圖3E）。內果皮由一層長方形薄壁細胞緊密平行排列，其表面呈平行整齊的條帶狀（圖3G），附致密的角質層和塊狀蠟，有光澤（圖3H）。

圖3 成熟時儲良龍眼果皮的顯微結構

退糖時，儲良果皮外表面疣狀突起數目增多，蠟質脫落，微裂縫明顯增多，表面更加粗糙（圖4A），胞腔增大，呈空洞死細胞狀，附薄層蠟狀物（圖4B、D）。中果皮細胞結構不清晰，胞間隙增大（圖4C）。內果皮有“果釘”形成（圖4E），由少量體積較大的薄壁細胞堆積形成峰狀突起，無裂縫（圖4F），底部為排列疏松無序的細胞群，胞腔較大（圖4E）；中上部細胞為縱向平行維管束結構（圖4G）；頂部為排列疏松的扁方形、無序堆疊的薄壁細胞（圖4H）。

圖4 退糖時儲良龍眼果皮的顯微結構

2.4 成熟與退糖期間龍眼果肉顯微結構變化

2.4.1 石硤龍眼果肉顯微結構 成熟時，石硤果肉表面波浪狀，平滑（圖5A），細胞呈長管狀，飽滿，平行排列，胞壁結構致密，較厚，胞腔大，切口平整，呈橢圓形或長橢圓形，剛性結構清晰（圖5B）。退糖時，果肉外表面粗糙不平，皺褶狀，無較大裂縫（圖5C）；細胞腔收縮，結構坍塌（圖5D）；胞壁分層，次生胞壁明顯增厚（圖5E），其表面出現裂縫（圖5F）。

圖5 成熟至退糖過程中石硤龍眼果肉的顯微結構變化

2.4.2 儲良龍眼果肉顯微結構 成熟時，儲良果肉表面乳狀密集隆起，光滑（圖6A），細胞豐滿，呈正方形或長方形，整齊有序地平行排列（圖6B）；細胞腔比石硤小，狹長型，切口處胞壁向內彎曲，剛性較石硤弱（圖6C）。退糖時，儲良果肉表面細胞發生大塊凹陷，呈魚鱗狀，現皺褶，多有大裂縫（圖6D）。胞腔模糊，胞壁皺縮，結構坍塌，呈嚴重破壞狀（圖6E、F）。

圖6 成熟至退糖過程中儲良龍眼果肉的顯微結構變化

3 結論與討論

果皮是果實對抗病原物的第一道防線，與果實生理和抗病能力密切相關［10］，果皮上的角質和蠟質層除了可以抑制水分蒸騰，更是阻止病原菌侵染的一道重要屏障［11-12］，與果實成熟采收后的抗衰老能力密切相關。隨著成熟進程的推進，果實衰老伴隨而生，完全成熟和過熟后果實結構趨向分解，細胞結構趨向破壞，往往不耐貯運，因此選擇合適的采收期非常重要［13-15］。退糖是龍眼果實掛樹成熟至衰老期間的一大變化特征，對果實的適時采收和貯運性能影響很大，但品種之間也存在較大差異。帥良等［16］研究了35個品種龍眼果實成熟衰老期間的糖含量變化，發現TSS含量與總糖和甜度相關性極其顯著，變化趨勢基本一致，認為TSS含量的變化可以反映出果實退糖狀況。本研究通過對石硤、儲良兩個品種的TSS含量變化分析，以比熟度劃分成熟與退糖時間，認為石硤屬于快退類型、儲良屬于極慢退類型，與帥良等［2］研究結果一致。

退糖快慢與兩個品種的果實結構差異存在一定關系：（1）果皮結構差異主要在于中果皮，成熟時，石硤中果皮細胞排列緊密，細胞間隙小而少。退糖時，兩個品種果皮結構差異不大。（2）果肉細胞結構差異較大，成熟時，石硤果肉細胞結構飽滿，胞壁堅實，剛性較強；儲良胞壁結構不及石硤挺實，切口胞壁向內卷曲。退糖時，石硤出現明顯的細胞壁纖維化增厚現象，而儲良不明顯。（3）石硤退糖后內果皮著生“果釘”現象明顯，數量也比儲良多?？梢?，退糖后，兩個品種果實結構的差異主要在于內果皮上“果釘”的發生和果肉的纖維化程度?！肮敗辈粩嗌L，插入果肉并汲取營養，并可能通過“果釘”中管狀細胞，經由果蒂向果枝單方面輸送，造成果實養分向樹體的回流；果肉細胞的纖維化，可能也與糖分的轉化有關，造成果肉中糖分迅速流失；而細胞器結構的破壞，除了導致果肉透水、透氣和失重能力增加［6］，其結構的破壞、質壁分離也會影響細胞壁代謝，如果膠物質代謝異常［17］、脂氧合酶活性增高［15］。另外，正常采收的果實在貯藏期間不會產生“果釘”，因此退糖后產生“果釘”也是掛樹龍眼果皮衰老、果肉退糖的重要特征之一。石硤退糖時“果釘”數量較多，果肉纖維化明顯，口感砂質化，TSS含量下降速率快，比儲良表現出更明顯的特異性衰老特征。

成熟時品種間果實結構差異影響其耐貯性，而退糖后的果實結構嚴重破壞，不利于長期貯藏。成熟時果皮組織結構致密，果肉細胞排列緊密、細胞壁厚實堅硬，有利于維持果實的貯藏性能［6］，在同樣栽培條件和同等采收成熟度的前提下，石硤的耐貯性比儲良強［18-19］。退糖時的龍眼果實結構破壞嚴重，耐貯性大幅降低，不僅在于結構完整性遭到破壞，還在于退糖時隨著糖含量尤其是雙糖含量的大幅下降和單糖含量的微量上升［20］，導致果實總糖含量顯著降低，可能不足以為高呼吸水平的龍眼果實度過長期貯藏提供足夠的能量底物，而退糖后的龍眼果實品種間耐貯性差異不大［6］。因此，根據品種特性，選擇耐貯品種，及時、適時采收，有利于果實保持較好的品質和貯藏性能；過晚采收，既不利于保持商品價值，也不利于采后貯運，而研究有效的調控措施，延緩果實退糖速度，維持果實結構完整，從而延長果實掛樹成熟期，既有利于延長采收期，又能夠提升或保持果實的貯藏品質，這是龍眼生產中需要解決的難題之一，也是今后一個重要研究方向。

［1］Han D M，Li J G，Pan X W，et al.Recent advances in postharvest research on Longan fruit［J］.Acta Hort，2014（1029）：325-330.

［2］帥良，谷李桃，劉文浩，等.不同龍眼品種果實退糖特性分析［J］.熱帶作物學報，2016，37（10）：1900-1907.

［3］李建光，李榮，韓冬梅，等.古山二號龍眼采收成熟度研究［J］.中國果樹，2008（2）：41-44.

［4］李建光，潘學文，李榮，等.廣東儲良龍眼果實的成熟特性研究［J］.華南農業大學學報，2008，29（10）：14-18.

［5］韓冬梅，李建光，潘學文，等.石硤龍眼果實成熟特性研究［J］.廣東農業科學，2007，34（11）：69-72.

［6］韓冬梅，吳振先，李建光，等.龍眼果實采收成熟度與耐貯性關系研究［J］.華南農業大學學報，2008，29（4）：12-16.

［7］林河通，陳紹軍，席嶼芳，等.龍眼果皮微細結構的掃描電鏡觀察及其與果實耐貯性的關系［J］.農業工程學報，2002，18（3）：95-99.

［8］屈紅霞，孫谷疇，蔣躍明.龍眼果皮顯微結構與果實耐貯性關系探討［J］.武漢植物學研究，2001，19（1）：83-86.

［9］黃旭明，袁煒群，王惠聰，等.抗裂性不同的荔枝品種果皮發育過程中鈣的分布動態研究［J］.園藝學報，2005，32（7）：578-583.

［10］林河通，陳紹軍，席嶼芳.采收期對龍眼果實品質和耐貯性的影響［J］.農業工程學報，2003，19（6）：183-184.

［11］李雄彪，吳琦.植物細胞壁［M］.北京：北京大學出版社，1993：126.

［12］胡寶忠，胡國宣.植物學［M］.北京：中國農業出版社，2002：18.

［13］許娟.庫爾勒香梨果實生長發育期及貯藏期生理生化特性研究［D］.烏魯木齊：新疆農業大學，2015.

［14］馬玄，朱璇，趙亞婷，等.不同成熟度杏果實組織的結構變化與絮敗關系［J］.食品與發酵工業，2015，41（8）：203-207.

［15］謝娟.紅樹莓果實生長發育規律及超顯微結構研究［D］.哈爾濱：東北農業大學，2011.

［16］帥良，錢盼紅，劉文浩，等.不同龍眼品種果實成熟時糖含量及其特征研究［J］.熱帶作物學報，2016，37（5）：915-921.

［17］劉熙東.龍眼果實自溶及其與細胞壁代謝的關系［D］.廣州：華南農業大學，2005.

［18］韓冬梅，吳振先，陳維信，等.龍眼采后果肉生理生化變化研究［J］.華南農業大學學報，2002，23（1）：20-23.

［19］韓冬梅，楊武，牛佳佳，等.龍眼果實低溫貯藏性能常規指標評價體系的構建［J］.熱帶作物學報，2015，36（9）：1685-1693.

［20］Shuai L，Li J，Niu J J，et al.Sucrosemetabolizing enzymes and their genes in the arils of two Dimocarpus longan cultivars［J］.Biologia Plantarum，2016，60（4）：741-748.