琯溪蜜柚汁胞粒化影響因素及防控技術綜述

汪妮娜 廖惠紅 黃宏明 王茜 劉福平 黃其椿 陳香玲

(廣西農業科學院園藝研究所/農業部南寧南亞熱帶果樹科學觀測實驗站, 廣西南寧 530007)

琯溪蜜柚原產福建省平和縣,經科研工作者和果農多年培育和篩選,現有琯溪蜜柚品種有琯溪蜜柚(白肉)、紅肉蜜柚、三紅蜜柚、紅綿蜜柚、黃金蜜柚、香紅蜜柚六大品種[1]。 種植面積達4.33 萬hm2,年產量130 萬t[2],并推廣到福建、浙江、廣東、廣西等柑橘種植主產區。 琯溪蜜柚果大、皮薄、無種子,肉質細嫩化渣,風味酸甜可口,特別是三紅蜜柚和紅肉蜜柚果肉呈紅色,為柑橘類早熟品種,且在國慶節前上市,具有非常良好的銷售市場。 然而琯溪蜜柚在果實生長后期、成熟期和貯藏期普遍存在粒化現象[2],嚴重影響果實的果品品質和商品價值,探討和梳理琯溪蜜柚粒化防控技術對產業發展意義重大。

1 琯溪蜜柚粒化現象

琯溪蜜柚粒化果外表與正常果無明顯差別,果皮的海綿層變得疏松,但粒化較嚴重時,粒化果重量顯著輕于正常果。 琯溪蜜柚成熟果實一般從近蒂端的汁胞先發生粒化,逐漸向果心延伸,或中柱囊瓣開裂處的汁胞粒化現象最為嚴重。 單個囊瓣汁胞粒化從頂部逐漸向基部延伸。 隨著粒化程度的加劇,汁胞逐漸少汁,汁胞異常膨大,汁胞與汁胞間的結合逐漸松散,汁胞壁逐漸增厚,纖維、半纖維逐漸增多,核體積增大和細胞出現多核仁現象[3-4]。 琯溪蜜柚粒化汁胞蠟黃色,汁味變淡。 汁胞粒化包括正常汁囊、凝膠化、粒化及粒化后期4 個階段[5]。

2 粒化機理

琯溪蜜柚粒化研究始于20 世紀末,科研工作者從粒化汁胞形態結構[3-4]、生理生化代謝[6-9]、采后貯藏[10-12]和分子生物學[13-15]等方面開展大量研究,旨在揭示琯溪蜜柚粒化機理。 前期科研工作者對琯溪蜜柚粒化的研究主要集中在生理生化方面,大量的實驗結果表明影響琯溪蜜柚粒化的因素很多,粒化機理十分復雜,僅通過生理生化研究不能全面和準確的揭示粒化機理。 近年來,汪顯友等[16]釆用cDNA-AFLP 技術篩選粒化差異基因,結果表明差異基因涉及核酸代謝,能量代謝、碳水化合物和蛋白代謝等方面。 琯溪蜜柚粒化機理有如下幾種：一是果肉組織衰老與果皮組織二次生長[17];二是水分由果肉向果皮轉移及果皮的再生長[18]。 影響琯溪蜜柚粒化的因素很多,粒化是基因在內外因素協同作用下的表達[19],目前琯溪蜜柚粒化機理仍未有定論。

3 影響粒化的因素及防控技術

3.1 品種與砧木

汁胞粒化程度及粒化發生時間與品種有關,胡柚不易發生粒化,沙田柚較琯溪蜜柚不易發生粒化。琯溪蜜柚不同品種發生粒化嚴重程度亦有差異,粒化程度紅肉蜜柚＞琯溪蜜柚＞紅綿蜜柚[9,20]。 不同砧木對琯溪蜜柚的粒化程度也有影響,琯溪蜜柚嫁接在紅藜檬砧上果實粒化指數較高,酸柚砧或高壓繁殖樹粒化程度較輕[21-22]。 生產上琯溪蜜柚一般以酸柚為砧木,不同砧木對琯溪蜜柚粒化程度的試驗研究鮮見報道。

3.2 樹齡和樹勢

經多年觀察結果表明,幼年結果樹(5 年生以下)果實汁胞粒化程度高于成年樹[20]。 琯溪蜜柚老樹(樹齡30 年)比適齡樹(樹齡15 年)更容易發生粒化[7],研究表明,老齡樹果實成熟過程中,汁胞粒化指數和木質素含量等增加,其原因是POD 和H2O2 的積累,且POD 催化木質素合成而導致汁胞粒化[7]。 此外,同一果園種植相同品種,樹勢強壯的樹體果實粒化程度輕于生長勢弱的[7]。 因此,在生產上應注意水肥管理和整形修剪,對老齡樹或衰弱樹及時更新復壯,培育強健樹勢。

3.3 栽培環境

不同產地的琯溪蜜柚果實粒化程度差異極顯著[3],海拔、有效積溫、氣溫和極端氣候等環境條件均能影響果實發生不同程度的粒化。 同一地區不同種植管理水平也會影響琯溪蜜柚的粒化程度。 因此,選擇適宜琯溪蜜柚種植的地區種植,如遇異常極端天氣,提前做好預防措施以減輕粒化程度。 如遇異常低溫霜凍天氣,可通過對樹冠覆蓋薄膜等措施來避免危害。

3.4 農藝措施

3.4.1 施肥 施肥以化肥為主,特別是果實膨大中后期至成熟期,果實易形成粗皮大果,果肉汁胞易粒化[13]。 與光滑細皮果相比,粗皮大果更易粒化[7]。琯溪蜜柚果實粒化過程中,汁胞N、K 含量較高;同時粒化汁胞比未粒化汁胞N、P、Zn 等元素含量高,Ca 含量較低[7]。 汪顯友等[16]測定琯溪蜜柚汁胞中13 種礦質元素含量,結果表明汁胞粒化會導致礦質元素積累,尤其是P、Mg、S、Zn 和Cu。 謝志南等[23]的研究結果也表明汁胞N、P、K 元素的累積,葉片N、K、B 等元素含量高,Ca 含量低、土壤有效銅含量高,會加劇汁胞粒化。 有機一無機肥平衡配合施用,可有效降低果實粒化,提高土壤有機質含量,改善果實品質和提高產量[22,24]。 以上研究結果表明琯溪蜜柚粒化與礦質營養失調有關,生產栽培上應通過增施有機肥,并平衡施用其他元素肥料,防止濫用N、P、K 等化肥,少用Cu 劑農藥,重視施用鈣肥或石灰等措施,以減少果實汁胞粒化發生。

3.4.2 灌溉 干燥地區種植的柑桔粒化程度要低于潮濕地區的,內陸地區種植的柑桔粒化程度比沿海地區低。 經常性和大量的灌溉不會影響柑桔的產量,但會增加粒化程度。 此外,與低濕度土壤條件相比,高濕土壤條件下更易發生粒化[25]。 琯溪蜜柚較耐旱,要加強果園排水設施建設并及時排除積水,如遇久旱無雨,應及時灌水,并對樹冠噴水以降低樹冠溫度,同時使土壤含水量達田間最大持水量60% ～70%。 適當減少灌溉量和灌溉頻率亦能減輕粒化發生。

3.4.3 授粉 琯溪蜜柚自花授粉不親和,自然單性結實為無核果實。 琯溪蜜柚粒化程度與果實有無種子及種子數量多少密切相關,異花授粉能顯著降低果實粒化指數[3,26],并能顯著提高汁胞可溶性固形物和總酸含量[26-27]。 在粒化起動和加快過程中,果實汁胞中IAA、GA3 含量偏低,ABA 含量偏高[7]。異花授粉果實汁胞中ABA 含量一直低于自花授粉,粒化指數與ABA 含量呈正相關;異花授粉果實汁胞中CTK 含量一直低于自花授粉,粒化指數與CTK 呈負相關[28]。 種籽敗育打破果實內源激素平衡是導致汁胞粒化的原因之一[7]。 此外,授粉可引起果皮活性氧清除酶(POD,CAT)含量降低,內源抗氧化物質(ASA,GSH)含量升高[29],降低果實木質素代謝相關酶活性,減緩木質素含量的增加,從而減緩汁胞粒化[30]。 果園可適當栽培授粉樹,以減輕粒化程度和延緩粒化發生時間。 不同授粉樹對琯溪蜜柚粒化指數的影響不同,“坪山柚”授粉比“蘆柑”授粉粒化指數低,且“蘆柑”授粉果實粒化指數差異較大[27]。

3.4.4 促花保果措施 生長調節劑易誘導果肉汁胞粒化[13,31],生產上可通過農業措施促進花芽分化,9 ～11 月依據樹勢強弱適當控水,將直立枝拉成斜生狀態,果實采收后1 周內施采果肥恢復樹勢,在11 月下旬至冬至(12 月中下旬)進行環割促花,依樹勢在“冬至”至“小雪”期間剪除樹冠內膛徒長枝及冠層過密枝,讓結果母枝光照充足,積累養分促進花芽分化[32-33]。 春梢花蕾期和謝花幼果期各噴一次0.2%磷酸二氫鉀加0.2%硼砂進行保花保果。

琯溪蜜柚汁胞粒化與果實大小呈極顯著正相關,果實大小與掛果量呈負相關[3,32]。 對盛產期結果樹首先要做好促花保果措施,對結果過多的樹要進行疏果,疏去病蟲果、畸形果,單花穗一般保留2～3 個果[34]。 生產上可適當增加單株掛果量以控制果實粒化發生,使琯溪蜜柚單果重控制在1.0 ～1.5kg[3,35]。

3.4.5 采收時期 采收時期是影響果實品質和貯藏性能的重要因素,紅肉蜜柚成熟期一般在9 月下旬至10 月初,比琯溪蜜柚早20 ～25d[13]。 早采果肉糖分、類胡蘿卜素積累都較少,果實品質和口感較差,且比適時采收的粒化指數增加1 倍以上[21],而較晚采收果肉有退糖現象,大果易木質化[34]。 海拔低氣溫高的地區采摘期稍提早;海拔高氣溫低的地方采摘期稍推遲[34]。 因此,適時采收可確保琯溪蜜柚果實品質和減輕貯藏期粒化現象。 果園果實大小不一致時,可根據果實大小分2 批采收,1.25kg 以上成熟果先采,未采收的小果會繼續長大和轉色,間隔20 ～30d 后可將第二批果全部采收[34]。

3.5 植物生長調節劑

有研究表明,在琯溪蜜柚幼果期(花后1 ～2周),以300mg/L 6-BA+ 100mg/L GA3+10 mg/L 2,4-D 涂抹果柄對減輕粒化的效果最好[36]。 潘東明等[37]發現,琯溪蜜柚在花期和幼果期對果實噴布200mg/L KT,10mg/L 2,4-D,45mg/L NAA 均可明顯抑制果實粒化,且以KT 的效果最好,但果實膨大期(7 ～8 月)噴布GA3 或采后100mg/L GA3 浸果有加劇果實粒化的趨勢。 采后用GA3 處理甜橙、寬皮桔和胡柚能減輕粒化,在沙田柚上使用GA3 防粒化效果不明顯[37],不同柑橘采后使用GA3 對粒化的效果不同。 赤霉素使汁胞中可溶性POD 活性降低,對汁胞粒化有一定的影響,赤霉素噴施的次數和噴施天氣也可能影響赤霉素對果實粒化的施用效果[38]。 綜上所述,琯溪蜜柚可在果實膨大期前施用植物生長調節劑,同時還應注意植物生長調節劑種類、施用濃度、次數和天氣情況,避免炎熱天氣或下雨天施藥。

3.6 采后處理

蜜柚處理保鮮流程包括浸藥、預貯、分選、套袋、裝箱,貯藏、包裝[39],其中浸藥、預貯、套袋和貯藏措施影響琯溪蜜柚粒化程度。

3.6.1 浸藥 采后GA3 洗果會增加琯溪蜜柚貯藏期粒化指數[37],而適宜濃度1.0g/L 水楊酸(SA)處理通過抑制PAL、CAD、PPO 和POD 等相關酶的活性,減緩木質素和纖維素合成,同時加快纖維素的降解,減緩琯溪蜜柚粒化程度[8,30]。 陳昆松等[40]報道,用4%氯化鈣浸果能顯著降低胡柚果實粒化。采后鈣處理可抑制細胞壁物質代謝降解,提高果實綜合品質,延長貯藏期[41]。 結合使用多菌靈、抑霉唑等保鮮劑,能有效抑制蜜柚貯藏期病害。 采后鈣處理對琯溪蜜柚貯藏期果實粒化的影響還有待研究。

3.6.2 預貯 預貯的主要作用有愈合傷口,預冷和軟化果皮。 果實剛采摘之初果溫較高,果實表皮含水較多,且采摘和轉運途中難免受機械損傷,通過預貯可降低果實溫度,減弱呼吸強度和蒸騰強度,使果皮氣孔收縮,使輕微機械損傷愈合阻止病菌侵入,進而減少果實粒化[42-43],柚類預貯不少于4d[41]。 0℃冰水冷激或冷激結合涂魔芋多糖液膜處理可顯著抑制蜜柚呼吸強度,降低果實乙醇含量和果肉POD 酶活性,抑制MDA 含量劇增,從而減輕蜜柚粒化程度[10,44],并能較好地保持蜜柚果實原有的營養成分[45]。 采后熱處理可抑制細胞壁物質代謝降解,從而延長果實貯藏期[41]。 適當的真空預冷終溫(5℃最好)可使柚瓣粒化程度減弱。 臭氧可有效分解柚瓣貯藏中產生的乙烯,減緩汁胞粒化。 真空預冷結合臭氧處理最佳條件為真空預冷終溫5℃,臭氧處理時間10min,每隔10d 處理一次[18]。

3.6.3 套袋 柑橘單果套袋能有效維持環境高濕度,避免果實失水,以及對青霉病等貯藏性病害的隔離,有研究表明,用透氣不透水的無紡布對柑橘果實進行單果套袋,發現其長期貯藏效果較聚乙烯薄膜更好,尤其在貯藏晚期可有效避免氣體傷害和果實粒化[39]。

3.6.4 貯藏 柑橘屬于無呼吸高峰類的果實,我國柚果普遍采用自然通風庫常溫貯藏[46],美國的葡萄柚多采用氣調冷庫商品化貯藏[47],柑橘大規模貯藏采用氣調貯藏保鮮費用極高,應用于保鮮貯藏是不經濟的[39]。 低溫可降低琯溪蜜柚呼吸強度,但溫度過低(2℃,貯藏24h)會導致呼吸強度上升[11],活性氧清除系統(SOD、POD、CAT)的不協調,導致H2O2的積累和POD 活性的上升,促進木質素合成而導致粒化加劇[12]。 琯溪蜜柚貯藏溫度在5 ～11℃時,呼吸強度隨貯藏溫度降低而減弱[11],琯溪蜜柚冷藏溫度在6℃時,能抑制檸檬酸積累[48]。 楊少檜[39]統計國內外柑橘類水果采后處理的基本條件,蜜柚貯藏基本溫度要求9 ～11℃,濕度85%。 此外,蜜柚對乙烯和二氧化碳高度敏感,降低貯藏室乙烯和二氧化碳濃度可減輕粒化發生。

4 展望

琯溪蜜柚是我國培育的優良柚類品種,推廣種植面積大,但粒化病害嚴重制約著琯溪蜜柚產業的發展,筆者從影響琯溪蜜柚粒化的因素著手,梳理防控粒化技術,擬通過綜合防控措施,減輕和延緩琯溪蜜柚粒化病害,促進琯溪蜜柚產業的發展。 筆者認為,今后琯溪蜜柚粒化研究的側重點：一是加強品種選育,培育出不易粒化的優良品種;二是開展不同砧木對琯溪蜜柚粒化程度影響的比較試驗,篩選出不易粒化的砧穗組合;三是通過分子生物學技術揭示粒化機理;四是探索防控琯溪蜜柚粒化的方法,揭示防控技術(如鈣元素,防粒化藥劑)對防控琯溪蜜柚粒化的作用機理。