不同授粉品種對‘福麗’蘋果生長發(fā)育和果實(shí)品質(zhì)的影響

焦嘉樂王彥博宋春燕陳奕州郭紹霞李天紅張玉剛

(1.青島農(nóng)業(yè)大學(xué)園藝學(xué)院，山東 青島 266109；2.中國農(nóng)業(yè)大學(xué)園藝學(xué)院，北京 100094；3.青島市嶗山區(qū)農(nóng)業(yè)綜合服務(wù)中心，山東 青島 266061；4.青島農(nóng)業(yè)大學(xué)園林與林學(xué)院，山東 青島 266109)

不同授粉品種會對果實(shí)品質(zhì)產(chǎn)生不同影響，花粉直感(Metaxenia)用來描述不同花粉授粉后的種子和果實(shí)在大小、形狀、顏色、發(fā)育動(dòng)態(tài)和化學(xué)成分上的差異[1]。Nyeki等[2]指出，授粉品種對不同蘋果品種的果實(shí)特性沒有統(tǒng)一的影響。蘋果是典型的自交不親和植物[3]，因此，為增加坐果率和改善果實(shí)品質(zhì)，需要對授粉樹種進(jìn)行嚴(yán)格的配置。Olfati等[4]研究發(fā)現(xiàn)，花粉直感可用于鑒定最佳授粉品種，以縮短果實(shí)發(fā)育周期、提高果實(shí)產(chǎn)量。不同果樹的調(diào)查結(jié)果顯示:果實(shí)大小、著色指數(shù)、可溶性固形物、總糖、維生素C含量、果肉硬度等都受到父本花粉的影響[5-8]。劉婉君等[5]研究表明，不同授粉品種顯著影響鴨梨的可溶性固形物、可溶性糖、固酸比，用庫爾勒香梨授粉效果最佳，用南水梨授粉的鴨梨其酯類物質(zhì)含量提高7～17倍，顯著改善鴨梨的果實(shí)香味。樓宇航[9]研究發(fā)現(xiàn)，不同品種授粉對‘翠冠’梨果實(shí)的果形指數(shù)、硬度和可滴定酸含量影響較小，不同授粉組合間差異不顯著。花粉直感對‘長富2號’蘋果外觀品質(zhì)的影響主要表現(xiàn)在著色和果點(diǎn)上，以‘新紅星’‘秦冠’為授粉品種的果實(shí)著色優(yōu)于‘金矮生’授粉，‘新紅星’授粉的果點(diǎn)密度最少，‘秦冠’最多[7]。另外，授粉品種對種子部分營養(yǎng)物質(zhì)、種子成分、數(shù)量、發(fā)育狀況與分布以及內(nèi)源激素含量有一定的影響，‘秦冠’授粉后‘富士’種子各個(gè)方面均好于‘紅星’‘金冠’[10]。

蘋果(Malus pumilaMill.)是一種異花授粉植物，授粉質(zhì)量直接影響到當(dāng)年產(chǎn)量和果實(shí)品質(zhì)，因此，新建果園要配置合適的授粉樹或者選擇合適的花粉進(jìn)行人工授粉。本試驗(yàn)以青島農(nóng)業(yè)大學(xué)培育的鮮食蘋果品種‘福麗’為材料，用‘福九紅’‘福蕾’和‘紅丹’3個(gè)不同類型蘋果品種的花粉給‘福麗’人工授粉，研究其對果實(shí)發(fā)育和品質(zhì)的影響，分析其花粉直感現(xiàn)象，并對各授粉組合進(jìn)行綜合評價(jià)，以篩選出‘福麗’蘋果的適宜授粉品種。

1 材料與方法

1.1 試驗(yàn)地概況

授粉試驗(yàn)于2021年4月7日—10月下旬在青島農(nóng)業(yè)大學(xué)現(xiàn)代農(nóng)業(yè)科技示范園(青島膠州市:東經(jīng)120°5′，北緯36°27′)進(jìn)行。該地屬北溫帶大陸性季風(fēng)濕潤氣候區(qū)，光照充足，四季分明，降水年際變化大。年均氣溫14.1℃，年均無霜期206 d，年均降水量686.5 mm。土壤pH值6.47。

1.2 試驗(yàn)材料

供試蘋果為青島農(nóng)業(yè)大學(xué)培育的鮮食蘋果品種‘福麗’(國家植物品種權(quán)號:CNA20040069.X)，樹體生長健壯，砧木為M9T337矮化自根砧，樹齡5年。

采用青島農(nóng)業(yè)大學(xué)培育的果形、大小、果皮和果肉顏色以及成熟期均不相同的三種類型蘋果作為授粉品種。其中‘福九紅’(國家植物品種權(quán)號:CNA20184371.9)為大果、圓柱形(高樁)、白肉，屬中熟類型；‘福蕾’(國家植物品種權(quán)申請?zhí)?20211001795)為中型果、扁圓形、白肉，屬早中熟類型；‘紅丹’(原名紅陽，國家植物品種權(quán)申請?zhí)?20211008457)為小果、圓形、紅肉，屬晚熟類型。以自然授粉為對照。3個(gè)授粉品種外觀(圖1)及特性(表1)如下。

表1 3個(gè)授粉蘋果品種特性

圖1 3個(gè)授粉蘋果品種

花粉收集:根據(jù)物候期，于大鈴鐺花期人工采集‘福九紅’‘福蕾’和‘紅丹’蘋果花粉，室內(nèi)干燥后裝瓶保存。

1.3 試驗(yàn)設(shè)計(jì)

人工授粉:選擇長勢一致且健壯的‘福麗’蘋果40株，于大鈴鐺花期疏除過多花序、去雄，然后用‘福九紅’‘福蕾’和‘紅丹’3個(gè)品種的花粉進(jìn)行人工授粉并套袋，以自然授粉的‘福麗’為對照，做好標(biāo)記。不同授粉組合‘福麗’蘋果(自然授粉‘福麗’‘福麗-福九紅’‘福麗-福蕾’‘福麗-紅丹’)各10株。

對選作試材的蘋果樹進(jìn)行常規(guī)管理，盛花后30 d開始采樣，每隔15 d測量1次果實(shí)縱徑橫徑(定果測量)；每隔30 d采樣1次，一次采6個(gè)果實(shí)，要求果實(shí)大小相近、成熟度一致，無機(jī)械損傷、無病蟲害，用于指標(biāo)測定。坐果后30 d統(tǒng)計(jì)坐果率。

于2021年10月22日采集成熟期果實(shí)，每個(gè)組合取40個(gè)，要求果實(shí)大小相近、成熟度一致，無機(jī)械損傷、無病蟲害。

1.4 指標(biāo)測定及方法

用電子天平稱量單果重；用游標(biāo)卡尺測量果實(shí)縱徑橫徑，并計(jì)算果形指數(shù)。用JY-DC-P3A色差儀(金洋萬達(dá)，中國)測定果實(shí)L*、a*、b*值，并計(jì)算色差。用TMS-Pro質(zhì)構(gòu)儀(FTC，美國)測定果實(shí)質(zhì)地(破裂力、硬度、粘附性等)。用PAL-1手持阿貝折光儀(ATAGO，日本)測定可溶性固形物含量；用NaOH滴定法測定可滴定酸含量，并計(jì)算固酸比；用Folin比色法測定果實(shí)總酚含量；用紅菲羅琳法測定果實(shí)維生素C含量；用抗壞血酸法測定類黃酮含量。用TSQ 8000Evo-TRACE1310氣相色譜質(zhì)譜聯(lián)用儀測定果實(shí)香氣成分。

1.5 數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)與分析

采用Microsoft Excel 2013和SPSS 26、Prism軟件進(jìn)行數(shù)據(jù)處理、分析、繪圖，應(yīng)用Duncan’s新復(fù)極差法(P＜0.05)進(jìn)行統(tǒng)計(jì)學(xué)分析。采用峰面積歸一化法計(jì)算香氣成分的相對含量[5]。

2 結(jié)果與分析

2.1 不同授粉品種對‘福麗’蘋果果實(shí)生長發(fā)育動(dòng)態(tài)的影響

由圖2看出，各授粉組合蘋果果實(shí)花后30～45 d縱徑橫徑凈增長量最大，之后至采收期，3個(gè)人工授粉組合及自然授粉(對照)的果實(shí)均在花后30～45、75～90、120～135 d出現(xiàn)3個(gè)高峰。采收時(shí)，各授粉組合果實(shí)的縱徑橫徑凈增長量降到最小，其中‘福麗-福蕾’的凈增長量最小。授粉品種為‘福九紅’的果實(shí)在發(fā)育中期(盛花后60～105 d)橫徑凈增長量大于其它授粉組合，這可能是由于‘福九紅’本身果實(shí)采收時(shí)橫徑較大。各授粉組合果實(shí)的縱徑凈增長量，盛花后75～90 d的峰值大于花后120～135 d的峰值，采收時(shí)最小，這表明各授粉組合果實(shí)縱徑的生長以前期為主，后期增長量較小，采收時(shí)縱徑基本停止生長。此外，授粉品種為‘福蕾’的果實(shí)其縱徑在發(fā)育后期(盛花后135～180 d)凈增長量較小，這可能導(dǎo)致采收時(shí)該果實(shí)縱徑較小；而授粉品種為‘福九紅’的果實(shí)其縱徑在發(fā)育后期(盛花后120～150 d)凈增長量較大，這可能導(dǎo)致采收時(shí)該果實(shí)縱徑較大。

圖2 不同授粉品種對‘福麗’蘋果果實(shí)發(fā)育動(dòng)態(tài)的影響

綜上可知，3個(gè)授粉品種對‘福麗’果實(shí)生長發(fā)育及果形指數(shù)有一定的影響。其中‘福九紅’授粉果實(shí)果形指數(shù)最大，為0.80；‘福蕾’授粉果實(shí)果形指數(shù)最小，為0.74；‘紅丹’及自然授粉果實(shí)果形指數(shù)居中。這與3個(gè)授粉品種本身的果形指數(shù)結(jié)果一致，說明在果形指數(shù)上存在著花粉直感現(xiàn)象。

2.2 不同授粉品種對‘福麗’蘋果果實(shí)品質(zhì)的影響

2.2.1 對果實(shí)大小的影響 用‘福九紅’‘福蕾’和‘紅丹’的花粉給‘福麗’蘋果授粉后，各成熟果實(shí)形態(tài)如圖3所示，自然授粉的‘福麗’果實(shí)相對較小。

圖3 花粉直感對‘福麗’蘋果果實(shí)形態(tài)的影響

2.2.2 對果實(shí)外在內(nèi)在品質(zhì)的影響 為探究花粉直感對蘋果品質(zhì)的影響，采收后對各品種授粉的‘福麗’蘋果外在內(nèi)在品質(zhì)指標(biāo)進(jìn)行測定，結(jié)果如表2所示。三種花粉授粉顯著影響‘福麗’坐果率:人工授粉蘋果的坐果率均在55%以上，其中‘紅丹’授粉的坐果率最低，為55%，‘福九紅’授粉的坐果率最高，為77%；自然授粉的坐果率僅為44%。與自然授粉相比，3個(gè)授粉品種都可使‘福麗’果實(shí)的單果重增加:‘福麗-福九紅’(276.11 g)和‘福麗-福蕾’(260.88 g)單果重顯著高于自然授粉(233.95 g)，前者單果重最高，比自然授粉果實(shí)高出42.16 g；‘福九紅’和‘福蕾’授粉果實(shí)之間差異不明顯；‘紅丹’授粉果實(shí)單果重最小，為242.14 g，僅為‘福九紅’授粉的87.7%，這表明果實(shí)直感效應(yīng)明顯。不同授粉組合果實(shí)橫徑縱徑的差異變化中，‘福九紅’授粉果實(shí)的橫徑最大(89.92 mm)，其次是‘福蕾’授粉果實(shí)橫徑(88.93 mm)，‘紅丹’授粉果實(shí)橫徑(85.51 mm)居第3位，自然授粉果實(shí)橫徑(83.63 mm)最小。與果實(shí)橫徑情況基本一致:‘福九紅’授粉果實(shí)的縱徑最大，為69.88 mm，‘紅丹’和‘福蕾’授粉果實(shí)次之，分別為68.37、68.22mm。不同授粉品種對果實(shí)硬度的影響如下:‘紅丹’授粉果實(shí)的硬度為7.03 N，在所有授粉組合中最低；‘福九紅’授粉果實(shí)硬度次之，為7.36 N；自然授粉與‘福九紅’‘福蕾’授粉果實(shí)硬度大小無顯著差異，但顯著大于‘紅丹’授粉果實(shí)，這表明花粉直感現(xiàn)象在果實(shí)硬度方面的表現(xiàn)并不明顯，且不存在規(guī)律性。

表2 不同授粉品種對‘福麗’蘋果果實(shí)品質(zhì)的影響

與自然授粉果實(shí)相比，不同品種授粉對‘福麗’果實(shí)的a*值無顯著影響；‘福蕾’授粉果實(shí)的b*值顯著低于其它3種；‘紅丹’授粉果實(shí)(32.79)的色差顯著低于其它3種(39.52～41.35)，說明‘紅丹’授粉果實(shí)的著色較好。

與自然授粉果實(shí)的可溶性固形物含量(13.76%)相比，‘福麗-福九紅’(12.47%)、‘福麗-福蕾’(12.23%)和‘福麗-紅丹’(11.87%)果實(shí)的可溶性固形物含量顯著降低，降幅為1.29～1.98個(gè)百分點(diǎn)。‘福九紅’授粉果實(shí)的可滴定酸含量最高，為0.39%，其次是‘紅丹’授粉果實(shí)，含量為0.36%，兩者之間并無顯著差異；‘福蕾’授粉果實(shí)的可滴定酸含量為0.32%，低于前兩者；自然授粉果實(shí)的可滴定酸含量最低(0.25%)，顯著低于3個(gè)授粉組合，這可能與授粉蘋果‘福九紅’‘福蕾’‘紅丹’果實(shí)的少甜偏酸特性相關(guān)。3個(gè)授粉組合果實(shí)的固酸比顯著低于自然授粉果實(shí)，后者的固酸比高達(dá)56.26，而授粉組合果實(shí)的固酸比介于30%～40%之間，酸甜度適中，‘福九紅’授粉果實(shí)的固酸比只有32.29%，能顯著改變‘福麗’果實(shí)的營養(yǎng)品質(zhì)。綜合分析可知，不同授粉品種對果實(shí)可滴定酸和可溶性固形物含量的花粉直感現(xiàn)象明顯。

‘紅丹’授粉‘福麗’可以提高果實(shí)類黃酮含量，但不顯著；而‘福九紅’授粉‘福麗’顯著降低果實(shí)類黃酮含量，這可能與紅肉蘋果類黃酮含量相對較高，而‘福九紅’果實(shí)本身類黃酮含量相對較低有關(guān)。自然授粉果實(shí)總酚含量最高，‘福蕾’授粉‘福麗’果實(shí)總酚含量居中。不同品種授粉‘福麗’蘋果其果實(shí)維生素C含量差異較大，以‘福蕾’授粉果實(shí)維生素C含量最高，為73.31 mg/kg，其次為自然授粉，含量為64.90 mg/kg，‘紅丹’授粉果實(shí)維生素C含量較低，僅為48.06 mg/kg。

2.2.3 對果實(shí)質(zhì)構(gòu)特性的影響 采用質(zhì)構(gòu)儀對3個(gè)授粉組合及自然授粉的‘福麗’果實(shí)進(jìn)行TPA測試，得到的質(zhì)構(gòu)特性數(shù)據(jù)如圖4所示。‘福九紅’授粉果實(shí)的彈性、咀嚼性、粘附性、內(nèi)聚性、膠粘性參數(shù)與其它3種授粉果實(shí)相比數(shù)值最大，表現(xiàn)出不易咀嚼的特性，而‘福蕾’授粉果實(shí)以上各指標(biāo)值均較小，表現(xiàn)出易咀嚼特性。

圖4 不同授粉組合‘福麗’蘋果的果實(shí)質(zhì)構(gòu)

2.2.4 對果實(shí)香氣成分及其相對含量的影響對不同授粉組合‘福麗’果實(shí)香氣成分進(jìn)行分析，結(jié)果(表3)顯示，共檢測出19種揮發(fā)性物質(zhì)，其中醛類2種、酯類12種、醇類3種，表明不同品種授粉影響‘福麗’果實(shí)香氣。香氣成分的差異主要表現(xiàn)為酯類香氣種類及其含量的不同。其中，‘福九紅’和‘紅丹’授粉‘福麗’果實(shí)揮發(fā)性物質(zhì)種類較少，僅14種；‘福蕾’授粉果實(shí)揮發(fā)性物質(zhì)種類最多，為17種；自然授粉‘福麗’果實(shí)揮發(fā)性物質(zhì)共15種。醛類和醇類物質(zhì)使果實(shí)呈清香味，酯類物質(zhì)使果實(shí)呈果香味，對改善果實(shí)香味發(fā)揮重要作用。與自然授粉‘福麗’果實(shí)相比，‘福九紅’和‘福蕾’授粉果實(shí)酯類物質(zhì)相對含量分別增加7%和47%。3個(gè)品種授粉‘福麗’果實(shí)的主要揮發(fā)性物質(zhì)有6種，分別為反式-2-己烯醛、乙酸己酯、2-甲基丁基乙酸酯、2-甲基丁酸己酯、α-金合歡烯、己酸己酯。酯類中乙酸己酯具有極低的香氣閾值，與自然授粉‘福麗’果實(shí)相比，‘福九紅’和‘福蕾’授粉果實(shí)乙酸己酯的相對含量分別增加26.2%和24.2%，對改善果實(shí)香味起到重要作用；同時(shí)檢測出2種特有酯類香氣物質(zhì)，分別為2-甲基丁酸丁酯和辛酸己酯，均具有較濃的果香味。‘紅丹’授粉‘福麗’果實(shí)的α-金合歡烯相對較高。與自然授粉樹所結(jié)果實(shí)香氣特性相比，人工授粉‘福麗’果實(shí)揮發(fā)性物質(zhì)花粉直感效應(yīng)明顯。綜合來看，‘福九紅’授粉‘福麗’果實(shí)的香氣成分及含量較高。生產(chǎn)中宜選用‘福九紅’作為‘福麗’的授粉品種，以利于提高蘋果香氣成分的種類和含量。

表3 不同品種授粉對‘福麗’果實(shí)香氣成分及相對含量的影響

3 討論與結(jié)論

本研究中，人工授粉‘福麗’果實(shí)大小和單果重顯著增大，果實(shí)硬度減小，VC含量‘福麗-福蕾’增加、‘福麗-福九紅’‘福麗-紅丹’減少。這是授粉品種和‘福麗’之間不同相互作用的結(jié)果。任何一種蘋果其花朵內(nèi)5個(gè)柱頭之間的授粉水平都直接影響著果實(shí)的質(zhì)量和數(shù)量，包括果實(shí)的形狀和重量[5]。授粉和受精的主要生理效應(yīng)是通過刺激赤霉素和生長素等激素的產(chǎn)生來促進(jìn)細(xì)胞分裂和果實(shí)發(fā)育[11]。這與王江紅[12]對紅富士的研究結(jié)果一致。‘福九紅’授粉‘福麗’的坐果率最高，說明與‘福蕾’和‘紅丹’相比，‘福九紅’和‘福麗’的親和性相對較好。另外‘福九紅’授粉果實(shí)的單果重顯著高于‘紅丹’，因?yàn)椤t丹’是小果型品種，因此，單果重方面花粉直感效應(yīng)較為顯著。

本研究中，3個(gè)授粉組合‘福麗’果實(shí)的可溶性固形物含量顯著低于自然授粉‘福麗’果實(shí)，這與‘Rajka’蘋果作為授粉品種誘導(dǎo)可溶性固形物含量降低(13.9%)，而自然授粉果實(shí)可溶性固形物含量最高(14.9%)的結(jié)果相同[13]。不同品種授粉‘福麗’蘋果的固酸比在32.29～38.23范圍內(nèi)，顯著低于自然授粉果實(shí)，這主要是由‘福九紅’‘福蕾’和‘紅丹’3個(gè)品種的果實(shí)酸度較高引起。有研究也表明，蘋果的酸度和甜度與總糖、酸含量有關(guān)，一定范圍內(nèi)較高的酸含量和較低的糖含量導(dǎo)致水果味道更濃[14]。授‘福蕾’和‘紅丹’花粉果實(shí)的醛類物質(zhì)相比自然授粉較高。蔗糖與醛類物質(zhì)呈極顯著正相關(guān)，與酯類和醇類呈顯著負(fù)相關(guān)，‘豐水’和‘脆梨’授粉‘鴨梨’果實(shí)的蔗糖含量高，醛類物質(zhì)相對含量高，清香味較濃，表明花粉可能通過調(diào)節(jié)蔗糖等前體物質(zhì)含量影響香氣物質(zhì)含量，改變果實(shí)香味[5]。這與Zhang等[15]在柑橘上的研究結(jié)果一致。

本研究發(fā)現(xiàn)，人工授粉‘福麗’蘋果果肉中總酚、類黃酮和維生素C含量大多減少，降低蘋果營養(yǎng)價(jià)值。最近的研究結(jié)果顯示，蘋果總酚含量與單果重呈顯著正相關(guān)[16]，這與本研究結(jié)論一致。糖不僅是合成類黃酮的前體，而且還能調(diào)控類黃酮的合成[16]。另外，紅肉蘋果‘福滿堂’的類黃酮和總酚含量顯著高于白肉蘋果‘紅富士’。本研究中的授粉品種‘福九紅’和‘福蕾’均為白肉蘋果，‘紅丹’為紅肉蘋果，‘紅丹’授粉‘福九紅’果實(shí)的類黃酮含量顯著高于其它兩個(gè)授粉品種，即不同花粉對果實(shí)的營養(yǎng)品質(zhì)存在不同影響，也就是花粉直感效應(yīng)。

影響蘋果風(fēng)味的揮發(fā)性物質(zhì)有酯類、醇類、醛類、酮類和萜類[17]。在蘋果中，酯類是主要揮發(fā)性成分，其所含香氣成分超過80%[18]。不同蘋果品種的主要香氣成分主要為2-甲基丁酸丁酯、己酸己酯、乙酸戊酯、丙酸己酯、丁酸己酯、2-甲基丁酸己酯，但其比例不同，這些成分在本研究果實(shí)中均被檢測到[19，20]。本試驗(yàn)中，‘福蕾’和‘紅丹’花粉對蘋果香氣成分的影響有所不同，但兩者授粉‘福麗’果實(shí)中α-金合歡烯的濃度均有所增加，而這種物質(zhì)對于果實(shí)貯藏會產(chǎn)生不利影響[21]。‘福九紅’和‘福蕾’授粉果實(shí)的乙酸己酯含量相比自然授粉果實(shí)顯著增加。

綜上所述，與自然授粉相比，用3個(gè)品種給‘福麗’進(jìn)行人工授粉，均能提高‘福麗’蘋果坐果率，改善果實(shí)品質(zhì)和香氣成分，其中以‘福九紅’授粉改善效果最佳。