凱特杧果肉潰敗與鈣營養關系分析

張月華，蘇穆清，劉 斌，王松標，王建芳，馬小衛

(1 海南大學園藝學院，海口，570228；2 中國熱帶農業科學院南亞熱帶作物研究所/海南省熱帶作物營養重點實驗室，廣東湛江，524091；3 四川省攀枝花市農林科學研究院，四川攀枝花，617061；4 四川省攀枝花市農業農村局，四川攀枝花，617061)

杧果果肉潰敗是一種發生在果實內部的生理性病害[1]，其病癥為果實外部病狀不明顯，內部果肉軟化或出現孔洞，有異味。果肉潰敗直接導致果實失去食用和商品價值，嚴重影響了杧果種植效益。研究杧果果肉發生潰敗的機制，對制訂有效的防控技術具有重要的理論價值和應用價值。雖然，國內外杧果生產中很多品種在果實發育中后期均易發生果肉潰敗癥狀，但關于杧果果肉潰敗機制的研究較少。前期研究認為，杧果果肉潰敗與品種、果實成熟度、生長區環境、營養元素含量等有關。其中，果實缺鈣被認為可能是誘導果肉潰敗的主要因素[2-5]。目前，人們仍不清楚杧果果肉潰敗發生機制，對其發病因素仍沒有肯定的結論[6-7]。因此，生產中很難制訂有效控制該病發生的技術措施。四川省攀枝花市、云南省華坪縣和新平縣，因具有特殊的氣候優勢，目前已成為中國海拔最高、成熟期最晚的優質杧果產業帶，杧果種植也是當地農民收入的支柱產業。近年來，當地主栽品種凱特杧果肉潰敗現象(見圖1)日益嚴重，對種植戶造成巨大經濟損失。為明確凱特杧果肉發生潰敗的機制，本研究以不同發病率病果和正常果為材料，研究果實中礦質元素含量、果肉及其細胞壁中不同形態鈣含量變化，探究影響果肉潰敗發生的關鍵因素，為有效防控該生理性病害提供參考。

圖1 凱特杧果正常果和果肉潰敗果比較

1 材料與方法

1.1 材料

2018年9—10月，在四川省攀枝花市和云南省華坪縣杧果主產區選擇13個果園，北緯26°6′～27°21′，東經101°08′～102°15′，海拔900～1 500 m，金沙江干熱河谷區域，屬于南亞熱帶氣候，晝夜溫差大，年平均氣溫20.3 ℃，無霜期300 d以上，土壤紅壤土，每個果園面積0.5 hm2以上，種植品種均為凱特杧(Keitt)，12～16年生。

當果實成熟度到達商品采摘期時，每個果園隨機選擇生長發育良好、樹勢中庸、著果量相對一致的3株樹，采摘所有果實。采摘后，每個果實沿縱徑切開，觀察果肉是否發生潰敗，統計每個果園果肉潰敗發生率(見表1)。每個果園果實分成病果和正常果兩份，隨機選取病果和正常果9個，3個為重復1次。每個果實去皮后，沿縱軸從4個方向自上而下取果肉4片，3個果實果肉剁碎混勻后，分成兩份，1份液氮速凍后用于不同形態鈣含量分析，1份70 ℃烘干后粉碎用于氮、鉀、鈣和鎂含量分析。

表1 四川省攀枝花市和云南省華坪縣調查的13個凱特杧果園情況

1.2 方法

果肉氮、鉀、鈣和鎂含量分析：果肉氮和鉀含量分別用凱氏定氮法和火焰光度法測定，鈣和鎂含量用 ICP-MS測定[8]。

果肉中不同形態鈣含量分析：取鮮果肉5 g，液氮研磨成粉末，參照Huang等[9]的方法，分別用蒸餾水、2%醋酸和5%HCl，逐級提取水溶性鈣、結構鈣和草酸鈣。取不同形態鈣各10 mL于15 mL瓷坩堝中，在電爐上蒸干，然后用濃硝酸∶高氯酸(V∶V=4∶1)溶解浸提，定量濾紙過濾，ICP法分別測定不同形態鈣含量。方差分析和相關分析用 SPSS 14.0分析軟件處理。

2 結果與分析

2.1 果實氮、鉀、鈣和鎂含量與果肉潰敗的關系

從13個果園杧果各元素含量和比值的平均值來看，病果中氮、鈣和鎂含量均顯著高于正常果，鉀含量與正常果差異不顯著。與正常果相比，病果中鎂/鈣比值顯著增加。病果中氮/鈣、鉀/鈣和 (鉀+鎂)/鈣比值與正常果之間差異均不顯著。4號和12號低病果率果園中，病果氮、鉀、鎂平均含量分別為7.23、8.17和1.11 g /kg·DW；7號、9號、11號和13號高病果率果園中，病果氮、鉀、鎂平均含量分別為7.11、8.37和1.03 g/kg·DW，兩類果園差異不明顯；而高病果率果園病果鈣含量(0.45 g/kg·DW)顯著低于低病果率果園病果(0.60 g/kg·DW)。低病果率果園(4號和12號)病果氮/鈣平均比值(16.67)，高于高病果率果園(7號、9號、11號和13號)病果氮/鈣比值(15.10)；而低病果率果園病果鉀/鈣、鎂/鈣和(鉀+鎂)/ 鈣平均比值分別為15.40、2.22和17.13，均低于高病果率果園病果鉀/鈣、鎂/鈣和(鉀+鎂)/ 鈣平均比值(17.91、2.25和20.15)。

不同果園間，正常果和病果之間的營養元素含量變化存在差異。與正常果比較，2、7和9號果園病果氮含量降低，其余果園病果中氮含量增加。1、2、3、4、9、10和11號果園中，病果鉀含量高于正常果，其他果園中病果鉀含量低于正常果。除6號果園病果鈣含量略低于正常果(未達顯著水平)，其余12個果園病果鈣含量均高于或顯著高于正常果。不同果園間，正常果和病果之間的氮/鈣、鉀/鈣、鎂/鈣和 (鉀+鎂)/ 鈣比值變化也存在差異(見表2和表3)。

表2 不同凱特杧果園正常果和果肉潰敗果中營養元素含量比較

表3 不同凱特杧果園正常果和果肉潰敗果中元素比例

相關性分析表明，果肉潰敗病果率與病果中氮、鉀、鎂、鈣、氮/鈣、鉀/鈣、鎂/鈣和 (鉀+鎂)/ 鈣之間存在一定的相關性，但均未達顯著水平。

2.2 果實不同形態鈣含量與果肉潰敗關系

與正常果相比，13個果園的病果中結構鈣含量均顯著增加，而水溶性鈣含量均顯著降低。1、7、8、9和10號果園中，病果草酸鈣含量顯著高于正常果，其他果園中病果草酸鈣含量低于正常果。13個果園病果和正常果中的草酸鈣平均含量差異不顯著。低病果率果園(4號和12號)中病果水溶性鈣、結構鈣和草酸鈣平均含量分別為20.77、40.62和32.20 mg/kg·FW；高病果率果園中(7號、11號和13號)病果水溶性鈣、結構鈣和草酸鈣平均含量分別為32.64、63.87和21.64 mg/kg·FW?？梢钥闯?，與低病果率果園相比，高病果率果園病果草酸鈣含量降低，而結構鈣含量顯著增加 (見圖2)。

圖2 不同凱特杧果園正常果和果肉潰敗果中不同形態鈣含量比較

相關性分析表明，果肉潰敗病果率與病果中結構鈣含量之間存在顯著正相關，相關系數r=0.587，p=0.035；與草酸鈣含量之間存在顯著負相關，相關系數r=-0.564，p=0.045；而與水溶鈣含量之間不存在顯著相關性，相關系數r=0.270，p=0.373(見圖3)。

3 結論與討論

鈣在植物細胞壁構建、細胞膜穩定、信號傳導及維持細胞內離子平衡等方面具有重要的生理功能。土壤中的鈣主要依靠蒸騰流向果實運輸，由于果實蒸騰強度低且導管不發達，而鈣又難以通過韌皮部向果實運輸，在不利的生長條件下，常常引起果實鈣攝取量低于需求量，從而引發生理失調[10-11]。在Kent和Alphonso杧果上的研究認為，果肉潰敗果實中鈣含量低于正常果[2-3]。果實缺鈣低被認為是誘發杧果果肉潰敗的主要因素。但鮮見通過土壤或葉片補鈣可以顯著降低杧果果肉潰敗發生率的報道。在金沙江干熱河谷杧果主產區，生產中利用外源補鈣措施防控凱特杧果肉潰敗的效果也不明顯。因此，關于杧果果肉潰敗與鈣營養之間的關系仍需更多的研究證實。本研究發現，在不同病果率果園中，凱特杧病果鈣含量高于或顯著高于正常果，表明病果總鈣攝取量并沒有降低。在同一果園中，筆者也觀察到不同植株之間果肉潰敗發生率差異很大，說明果園土壤中并不缺鈣。綜合這些結果，本研究認為凱特杧果肉潰敗可能不是由于果實鈣吸收量減少造成的。

注：*表示顯著相關。

Wainwright等[2]認為，不是單一的營養元素缺乏，而是多種營養元素缺乏或營養元素間比例失調對杧果果肉發生潰敗的影響更大。在果實缺鈣相關的生理病害研究中，氮、鉀和鎂含量及其與鈣的比值變化被研究的最多[12-13]。土壤中氮素含量過高，植物營養器官生長加速、蒸騰作用加強，不利于果實鈣吸收；也有研究認為，土壤氮素含量高引起果實生長過快，使果實鈣含量被稀釋，加劇果實缺鈣癥發生率[14-15]。鉀和鎂與鈣競爭膜結合位點，使生物膜系統穩定性被破壞，導致細胞死亡，也表現出缺鈣癥[16-17]。因此，氮、鉀和鎂對果實缺鈣癥的發生具有間接誘導作用。但本研究中，果肉潰敗病果率與病果氮、鉀、鎂的含量及氮/鈣、鉀/鈣、鎂/鈣和(鉀+ 鎂)/鈣比值之間均不存在顯著的相關性。主要原因可能是不同果園的土壤質地和施肥管理存在明顯差異，造成不同果園凱特杧果實氮、鉀及鎂的含量差異過大。同時我們也發現，13個果園病果氮、鎂、鈣含量平均值及鎂/鈣的平均值均顯著高于正常果，說明果實氮和鎂含量過高對杧果果肉發生潰敗也具有重要影響。

凱特杧病果鈣含量增加，為什么還會表現出缺鈣癥。越來越多的研究表明，園藝作物的果實缺鈣癥常常與果實總鈣含量變化不相關，亞細胞水平鈣分配不均是果實發生缺鈣癥的主要誘因，如番茄的蒂腐病[18]、蘋果的痘斑病[19]、梨果頂硬化[20]。與這些研究相似，本研究發現，病果果肉中水溶鈣含量顯著降低，而結構鈣含量顯著增加，相關性分析表明病果率與病果結構鈣含量存在顯著正相關。正常生理條件下，果實組織中不同形態鈣含量之間存在動態平衡，當這種穩態平衡被打破后，可能引起一系列生理生化反應，最終表現出缺鈣癥[21]。結合相關研究，我們推測凱特杧果肉發生潰敗可能與果肉組織細胞或亞細胞水平鈣分配不均有關。由于本研究的局限性，這種推測還需進一步的研究證實。