陳湘穎，丁 想，?，摤?，尤璐瑤，廖 康

(新疆農(nóng)業(yè)大學(xué) 林學(xué)與園藝學(xué)院， 新疆 烏魯木齊 830052)

【研究意義】‘庫爾勒香梨’為薔薇科(Rosaceae)梨亞科(Pomoideae)梨屬(Pyrus)植物，是新疆名優(yōu)的地方梨品種之一，其香味濃郁，肉質(zhì)細(xì)嫩酥脆[1]，但‘庫爾勒香梨’有果個(gè)小，可食率低，果形不一致等不良品質(zhì)。20世紀(jì)初，芽變育種就已經(jīng)成為選育優(yōu)良梨品種的一項(xiàng)手段，現(xiàn)已被廣泛應(yīng)用于‘庫爾勒香梨’新品種的選育工作中[2]，其中‘沙01’就是從‘庫爾勒香梨’中選育出的優(yōu)良芽變品種，在果個(gè)大小方面有很大的突破，且果形端正，商品性良好，但‘沙01’果實(shí)硬度小，易受機(jī)械損傷。果實(shí)硬度不僅可以作為判斷果實(shí)成熟和果實(shí)品質(zhì)的重要指標(biāo)，也可影響果實(shí)儲(chǔ)運(yùn)期和貨架期的長(zhǎng)短[3]。目前，‘沙01’果實(shí)的硬度已成為影響運(yùn)營(yíng)成本和限制其發(fā)展的主要因素之一。研究‘庫爾勒香梨’和‘沙01’果實(shí)硬度差異的影響因素，對(duì)‘庫爾勒香梨’芽變新品種的改良和貯藏等具有重要的參考價(jià)值。【前人研究進(jìn)展】相關(guān)研究結(jié)果表明，果實(shí)質(zhì)地的變化是由果肉細(xì)胞壁的結(jié)構(gòu)及細(xì)胞壁組分含量的所決定，如果膠、纖維素的含量等[4-5]。高婧斐等[6]通過對(duì)清見雜柑的細(xì)胞壁物質(zhì)含量及相關(guān)酶活性的研究發(fā)現(xiàn)，決定囊衣綿韌的關(guān)鍵因素是多聚半乳糖醛酸酶和纖維素酶的活性。穆欣[7]通過對(duì)5個(gè)不同番茄品系相關(guān)性狀的研究表明，果形指數(shù)和平均單果重與果實(shí)硬度具有一定的相關(guān)性。目前，關(guān)于梨果實(shí)硬度的研究多集中在果實(shí)后熟軟化及采后貯藏等生理變化方面[8-9]，而關(guān)于不同梨品種果實(shí)硬度差異因素的研究卻鮮見報(bào)道。【本研究切入點(diǎn)】對(duì)‘庫爾勒香梨’和‘沙01’成熟期的果實(shí)帶皮和去皮硬度進(jìn)行測(cè)定，比較兩品種果實(shí)硬度的差異，同時(shí)測(cè)定兩品種果實(shí)性狀、細(xì)胞壁組分含量及相關(guān)酶活性，比較‘庫爾勒香梨’和‘沙01’果實(shí)性狀及生理生化指標(biāo)的不同，并分析這些指標(biāo)與兩品種果實(shí)硬度差異的相關(guān)性?！緮M解決的關(guān)鍵問題】探討影響‘庫爾勒香梨’和‘沙01’果實(shí)硬度差異可能的因素，為‘庫爾勒香梨’新品種的改良和選育提供理論依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 材料

本研究以樹齡為30年生的‘庫爾勒香梨’和‘沙01’為試材。選擇栽培管理相近，樹勢(shì)基本一致的梨樹，于果實(shí)成熟期各品種隨機(jī)采集具有代表性、無機(jī)械損傷、大小和成熟度基本一致的果實(shí)為樣本。采樣地點(diǎn)位于新疆巴州庫爾勒市沙依東園藝場(chǎng)。

1.2 方法

1.2.1 果實(shí)硬度測(cè)定 取10個(gè)果實(shí)，采用型號(hào)為GY-4的數(shù)顯果實(shí)硬度計(jì)，用直徑為7.9 mm的測(cè)頭垂直果實(shí)赤道部位，于室溫條件下測(cè)定硬度。

1.2.2 果實(shí)基本性狀測(cè)定 參考曹玉芬等[10]《梨種質(zhì)資源描述規(guī)范和數(shù)據(jù)標(biāo)準(zhǔn)》。取10個(gè)果實(shí)，對(duì)單果重、果實(shí)縱徑及果實(shí)橫徑進(jìn)行測(cè)定，并計(jì)算果形指數(shù)。

1.2.3 果實(shí)含水量測(cè)定 取10個(gè)果實(shí)，將果實(shí)置于60 ℃烘箱中烘干，烘干后稱量，果實(shí)組織中減少的重量占其鮮重的百分比即為果實(shí)含水量[11]。

1.2.4 果實(shí)可溶性固形物含量和酸度測(cè)定 取10個(gè)果實(shí)，每個(gè)果取陰、陽兩面的果肉。采用型號(hào)為PAL-Easy ACID5的酸度計(jì)測(cè)定酸度，采用型號(hào)為PAL-1的糖度計(jì)測(cè)定可溶性固形物含量。

1.2.5 細(xì)胞壁組分及相關(guān)酶活性測(cè)定 組織樣本的處理：取10個(gè)果實(shí)，切取果皮和果肉部分，其中果皮厚度約為1 mm，分別混合均勻后放入液氮中充分研磨。準(zhǔn)確稱取0.5 g組織樣品，加入4.5 mL 0.01 mol/L PBS(pH 7.4)，并于8000 r/min、4 ℃條件下離心30 min，收集上清液待檢測(cè)。原果膠(PP)含量、可溶性果膠(SP)含量、纖維素(cellulose)含量、半纖維素(hemicellulose)含量、木質(zhì)素(lignin)含量、多聚半乳糖醛酸酶(PG)活性、果膠甲酯酶(PE)活性、果膠裂解酶(PL)活性、纖維素酶(cellulase)活性、木聚糖酶(xylanase)活性、苯丙氨酸解氨酶(PAL)活性、過氧化物酶(POD)活性、多酚氧化酶(PPO)活性，按照上海酶聯(lián)生物科技有限公司的試劑盒說明書進(jìn)行測(cè)定。以上指標(biāo)均重復(fù)3次。

1.3 數(shù)據(jù)處理

試驗(yàn)數(shù)據(jù)使用Microsoft Excel 2016進(jìn)行平均值和標(biāo)準(zhǔn)誤的計(jì)算，用SPSS19.0進(jìn)行ANOVA方差分析及Duncan多重比較，并采用Pearson法對(duì)兩品種測(cè)定的果實(shí)性狀及生理生化指標(biāo)與果實(shí)硬度進(jìn)行相關(guān)分析。

2 結(jié)果與分析

2.1 果實(shí)硬度及果實(shí)性狀

由表1可知，其中‘沙01’果實(shí)的帶皮硬度和去皮硬度分別為6.43和4.83 kg/cm2，而‘庫爾勒香梨’果實(shí)的帶皮硬度和去皮硬度分別為7.99和6.16 kg/cm2，二者果實(shí)硬度均達(dá)極顯著水平差異(P<0.01)，說明果皮和果肉都會(huì)影響果實(shí)硬度。

由表1可見，‘沙01’單果重和果形指數(shù)分別為146.19 g和0.95，而‘庫爾勒香梨’單果重和果形指數(shù)分別為114.83 g、1.12，與‘沙01’達(dá)極顯著水平差異(P<0.01)?！?1’果實(shí)含水量、可溶性固形物含量以及酸度指標(biāo)與‘庫爾勒香梨’均無顯著差異。

2.2 果皮中細(xì)胞壁組分含量及相關(guān)酶活性

由表2可知，‘沙01’果皮中，可溶性果膠含量顯著高于‘庫爾勒香梨’(P<0.05)；半纖維素含量極顯著高于‘庫爾勒香梨’(P<0.01)，而原果膠含量、纖維素含量及木質(zhì)素含量與‘庫爾勒香梨’均無顯著差異。

表1 ‘庫爾勒香梨’和‘沙01’的果實(shí)硬度及果實(shí)性狀比較

注：表中數(shù)值代表平均值±標(biāo)準(zhǔn)誤；同列肩標(biāo)不同小寫字母表示差異顯著(P<0.05)，不同大寫字母表示差異極顯著(P<0.01)。下同。

由表2可見，‘沙01’果皮中的多聚半乳糖醛酸酶活性、苯丙氨酸解氨酶活性和木聚糖酶活性均顯著高于‘庫爾勒香梨’(P<0.05)；果膠裂解酶活性、果膠甲酯酶活性及纖維素酶活性均高于‘庫爾勒香梨’，且與‘庫爾勒香梨’達(dá)到極顯著水平差異(P<0.01)；‘沙01’果皮中的多酚氧化酶活性極顯著低于‘庫爾勒香梨’(P<0.01)，但過氧化物酶活性與‘庫爾勒香梨’無顯著差異。通過以上結(jié)果發(fā)現(xiàn)，‘庫爾勒香梨’和‘沙01’的果實(shí)帶皮硬度與果皮中細(xì)胞壁組分含量及相關(guān)酶活性具有一定相關(guān)性。

2.3 果肉中細(xì)胞壁組分含量及相關(guān)酶活性

由表3可見，‘沙01’果肉中的原果膠含量極顯著低于‘庫爾勒香梨’(P<0.01)，半纖維素含量極顯著高于‘庫爾勒香梨’(P<0.01)，而可溶性果膠含量、纖維素含量以及木質(zhì)素含量與‘庫爾勒香梨’均無明顯差異。

由表3可知，‘沙01’果肉中的多聚半乳糖醛酸酶活性、果膠甲酯酶活性、苯丙氨酸解氨酶活性以及木聚糖酶活性均顯著高于‘庫爾勒香梨’(P<0.05)；纖維素酶活性高于‘庫爾勒香梨’，多酚氧化酶活性低于‘庫爾勒香梨’，且均與‘庫爾勒香梨’達(dá)極顯著水平差異(P<0.01)，而果膠裂解酶活性和過氧化物酶活性與‘庫爾勒香梨’無顯著差異。以上結(jié)果說明，2個(gè)品種果肉硬度的差異與細(xì)胞壁組分含量及相關(guān)酶活性有很大的相關(guān)性。

2.4 果實(shí)硬度與果實(shí)性狀的相關(guān)分析

如表4所示，果實(shí)帶皮硬度與果實(shí)去皮硬度呈極顯著正相關(guān)(P<0.01)，相關(guān)系數(shù)為0.714；果實(shí)帶皮硬度與單果重呈極顯著負(fù)相關(guān)(P<0.01)，與果形指數(shù)呈極顯著正相關(guān)(P<0.01)，相關(guān)系數(shù)分別為-0.553和0.519；果實(shí)去皮硬度與單果重呈極顯著負(fù)相關(guān)(P<0.01)，相關(guān)系數(shù)為-0.708，與果形指數(shù)呈極顯著正相關(guān)(P<0.01)，相關(guān)系數(shù)為0.761；而果實(shí)帶皮硬度和去皮硬度與果實(shí)含水量、可溶性固形物以及酸度指標(biāo)均無顯著相關(guān)。綜上述結(jié)果可知，‘庫爾勒香梨’和‘沙01’果實(shí)帶皮硬度和去皮硬度與果實(shí)性狀間，相關(guān)性存在一定的差異，這進(jìn)一步說明單果重和果形指數(shù)影響著兩品種果實(shí)帶皮和去皮硬度的差異。

表2 ‘庫爾勒香梨’和‘沙01’的果皮細(xì)胞壁組分含量及相關(guān)酶活性比較

表3 ‘庫爾勒香梨’和‘沙01’的果肉細(xì)胞壁組分含量及相關(guān)酶活性比較

表4 梨果實(shí)硬度與果實(shí)性狀的相關(guān)分析

注：*表示顯著相關(guān)(P<0.05)；**表示極顯著相關(guān)(P<0.01)，下同。

2.5 果實(shí)帶皮硬度與果皮中細(xì)胞壁組分含量及相關(guān)酶活性的相關(guān)分析

由表5可看出，果實(shí)帶皮硬度與多聚半乳糖醛酸酶活性和苯丙氨酸解氨酶活性的相關(guān)系數(shù)分別為-0.832和-0.874，均呈顯著負(fù)相關(guān)(P<0.05)；果實(shí)帶皮硬度與果膠裂解酶活性、果膠甲酯酶活性、纖維素酶活性、木聚糖酶活性、可溶性果膠含量以及半纖維素含量均呈極顯著負(fù)相關(guān)(P<0.01)，與多酚氧化酶活性呈極顯著正相關(guān)(P<0.01)，相關(guān)系數(shù)依次為-0.981、-0.912、-0.993、-0.924、-0.915、-0.945和0.941。以上結(jié)果說明，不同細(xì)胞壁組分和酶活性對(duì)‘庫爾勒香梨’和‘沙01’果實(shí)硬度的作用不同，但綜合比較，半纖維素含量、可溶性果膠含量、與果膠相關(guān)酶活性、纖維素酶活性、木聚糖酶活性、多酚氧化酶活性以及苯丙氨酸解氨酶活性對(duì)兩品種果實(shí)硬度的差異影響較大。

表5 梨果實(shí)帶皮硬度與果皮細(xì)胞壁組分含量及相關(guān)酶活性的相關(guān)分析

表6 梨果實(shí)去皮硬度與果肉細(xì)胞壁組分含量及相關(guān)酶活性的相關(guān)分析

2.6 果實(shí)去皮硬度與果肉中細(xì)胞壁組分含量及相關(guān)酶活性的相關(guān)分析

由表6可知，果實(shí)去皮硬度與半纖維素含量、木聚糖酶活性、多聚半乳糖醛酸酶活性、果膠甲酯酶活性、纖維素酶活性和苯丙氨酸解氨酶活性均存在不同程度的負(fù)相關(guān)，相關(guān)系數(shù)依次為-0.910、-0.739、-0.884、-0.774、-0.975和-0.827，其中與果膠甲酯酶活性、苯丙氨酸解氨酶活性及木聚糖酶活性呈顯著負(fù)相關(guān)關(guān)系(P<0.05)，與半纖維素含量、多聚半乳糖醛酸酶活性及纖維素酶活性呈極顯著負(fù)相關(guān)關(guān)系(P<0.01)；與原果膠含量和多酚氧化酶活性呈極顯著正相關(guān)(P<0.01)，相關(guān)系數(shù)分別為0.970和0.963。綜上所述，細(xì)胞壁組分含量中，原果膠和半纖維素含量對(duì)‘庫爾勒香梨’和‘沙01’的果肉硬度差異起一定作用，同時(shí)多聚半乳糖醛酸酶、果膠甲酯酶、纖維素酶、苯丙氨酸解氨酶和木聚糖酶的活性對(duì)兩品種果肉硬度的差異也具有一定影響，且相關(guān)性均存在不同程度的差異。

3 討 論

本研究通過比較‘庫爾勒香梨’和‘沙01’果實(shí)帶皮和去皮硬度發(fā)現(xiàn)，果實(shí)帶皮硬度和去皮硬度均存在極顯著差異，說明果皮的機(jī)械彈性和果肉硬度共同影響著果實(shí)硬度。本研究表明，果形指數(shù)和單果重與果實(shí)帶皮和去皮硬度均呈極顯著相關(guān)，這與穆欣[7]研究結(jié)果一致，說明果形指數(shù)和單果重與‘庫爾勒香梨’和‘沙01’的果實(shí)硬度差異有關(guān)。另外本研究發(fā)現(xiàn)，‘庫爾勒香梨’和‘沙01’的果實(shí)帶皮和去皮硬度與可溶性固形物含量、果實(shí)含水量及酸度指標(biāo)均無顯著相關(guān)，黃麗萍等[12]在桃果實(shí)的研究中也發(fā)現(xiàn)類似結(jié)果，說明這些指標(biāo)并不是造成‘庫爾勒香梨’和‘沙01’的果實(shí)硬度差異因素。但是，羅靜等[13]通過對(duì)4個(gè)不同品種加工番茄的相關(guān)性狀與其硬度進(jìn)行研究發(fā)現(xiàn)，可溶性固形物含量與番茄果實(shí)硬度存在顯著負(fù)相關(guān)，造成這種差異的原因可能是不同品種加工番茄的可溶性固形物含量之間存在顯著差異。

果膠、纖維素、木質(zhì)素等是構(gòu)成植物細(xì)胞壁的主要物質(zhì)，它們不僅對(duì)果實(shí)起到保護(hù)和支撐的作用，同時(shí)還可維持果實(shí)一定的硬度和良好的形狀[14]。本研究發(fā)現(xiàn)，果皮中的可溶性果膠含量與果實(shí)帶皮硬度呈極顯著負(fù)相關(guān)，與原果膠含量無顯著相關(guān)；果肉中的原果膠含量與果實(shí)去皮硬度呈極顯著正相關(guān)，與可溶性果膠無顯著相關(guān)，這與馬之勝等[15]研究略有出入，說明不同品種以及不同部位之間的細(xì)胞壁組分含量與果實(shí)硬度的關(guān)系存在一定差異。本研究結(jié)果發(fā)現(xiàn)，‘庫爾勒香梨’和‘沙01’的果皮和果肉中，纖維素含量和木質(zhì)素含量均無顯著差異和顯著相關(guān)，而劉春香等研究[16]認(rèn)為，果實(shí)越硬，其纖維素含量越高。雖然纖維素和木質(zhì)素與果實(shí)硬度密切相關(guān)，但本研究認(rèn)為，影響‘庫爾勒香梨’和‘沙01’的果實(shí)硬度差異并非纖維素和木質(zhì)素所致。焦云等[17]研究認(rèn)為，半纖維素含量和其酶活性與果實(shí)的硬度并不總呈正相關(guān)，與本研究結(jié)果一致，這可能是與‘沙01’果實(shí)初始半纖維素含量有關(guān)。此外，魏建梅等[18]研究認(rèn)為，相對(duì)于纖維素，半纖維素含量對(duì)果實(shí)硬度變化的影響更大。

細(xì)胞壁組分含量的變化是導(dǎo)致硬度變化的因素之一，而細(xì)胞壁物質(zhì)的降解又受到多種酶和酶基因的調(diào)控。高利平等[19]通過研究脆肉株系和綿肉株系蘋果，認(rèn)為在蘋果成熟期間，可能由于多種與細(xì)胞壁相關(guān)酶基因的上調(diào)表達(dá)和協(xié)同作用，進(jìn)而導(dǎo)致綿肉株系果實(shí)硬度和脆度低于脆肉株系果實(shí)。劉超超等[20]報(bào)道，3個(gè)不同硬度的蘋果果膠甲酯酶的活性無顯著差異，多聚半乳糖醛酸酶活性和纖維素酶活性與果實(shí)硬度均呈顯著負(fù)相關(guān)，而本研究發(fā)現(xiàn)，‘庫爾勒香梨’和‘沙01’的果實(shí)帶皮和去皮硬度與果膠甲酯酶活性、多聚半乳糖醛酸酶活性及纖維素酶活性均存在顯著或極顯著相關(guān)，多聚半乳糖醛酸酶活性和纖維素酶活性與果實(shí)硬度差異有關(guān)，而果膠甲酯酶活性可能不是確定果實(shí)硬度差異的原因。張志良等[21]研究發(fā)現(xiàn)，由于多酚氧化酶與液泡中的酚類物質(zhì)發(fā)生酶促反應(yīng)，進(jìn)而加速了果實(shí)軟化。另外，張玉星等[22]通過噴施水楊酸發(fā)現(xiàn)，苯丙氨酸解氨酶活性的提高和過氧化物酶活性的降低，抑制了木質(zhì)素的合成，并認(rèn)為苯丙氨酸解氨酶活性對(duì)木質(zhì)素的影響無相關(guān)性，可能參與了其他物質(zhì)的合成，這與本研究結(jié)果基本一致，但本研究發(fā)現(xiàn)，‘庫爾勒香梨’和‘沙01’果皮和果肉中的過氧化物酶活性無顯著差異且與果實(shí)硬度無顯著相關(guān)，該結(jié)果說明，過氧化物酶可能對(duì)兩品種果實(shí)硬度差異的影響不大。

4 結(jié) 論

影響‘庫爾勒香梨’和‘沙01’的果實(shí)硬度差異的因素是多方面的。單果重和果形指數(shù)是影響兩品種果實(shí)硬度差異的因素；果皮中，可溶性果膠含量、半纖維素含量、多聚半乳糖醛酸酶活性、果膠裂解酶活性、纖維素酶活性、木聚糖酶活性及多酚氧化酶活性與兩品種果實(shí)帶皮硬度差異有關(guān)；果肉中，原果膠含量、半纖維素含量、多聚半乳糖醛酸酶活性、纖維素酶活性、木聚糖酶活性及多酚氧化酶活性與兩品種果實(shí)去皮硬度差異有關(guān)。