代琳，張倫德，周志揚，陳泓臻，黃康，馬晴晴，孫孝賢，熊博

（1瀘州市經(jīng)濟作物站，四川瀘州 646000；2四川農(nóng)業(yè)大學園藝學院，成都 611130）

0 引言

柑橘為蕓香科柑橘亞科多年生植物[1]，是世界第一大果樹，喜溫暖濕潤氣候，全世界有140 多個國家和地區(qū)對柑橘進行了種植，但主要是集中在中國、巴西、美國以及地中海沿岸的國家[2]。柑橘市場廣闊，也是中國南方最重要的果樹之一?！魅找姟涕偈怯伞d津46 號’和‘春見’雜交培育而來，其果實顏色艷麗、果皮光滑，肉質(zhì)細嫩化渣、汁多味濃，品質(zhì)十分優(yōu)良，可溶性固形物含量高，具有極高的商業(yè)價值和市場競爭力。但‘明日見’皮薄且硬，果肉飽滿，故在果實膨大期極易裂果，特別是在連續(xù)干旱或暴雨時，其平均裂果率在75%以上，甚至更高，最高可達90%，嚴重制約了其產(chǎn)業(yè)的發(fā)展。因此‘明日見’柑橘裂果問題亟待解決。

大量研究表明，裂果是指果皮機械斷裂的一種生理性病害或者失調(diào)現(xiàn)象[3]，櫻桃[4]、梨[5]、油桃[6]等果實也多有發(fā)生，而對于柑橘裂果的研究多集中于橙類，對于晚熟雜柑類在裂果方面研究較少[7]。郭中富[8]的研究表明，一般柑橘裂果多發(fā)生在果實膨大期或轉(zhuǎn)色期，品種遺傳特性、果實組織特性、器官組織結(jié)構(gòu)、生理生化因素、栽培管理措施等均是造成裂果的重要因素。目前，學者普遍認為，水分狀態(tài)的變化是引起果實裂果的首要因素[9-11]，而沒有對果皮細胞壁代謝組分進行深度研究。但裂果的發(fā)生與果皮的發(fā)育狀態(tài)直接相關[12-13]。果皮所受膨壓、果皮力學強度和果皮延伸性3個因素共同調(diào)控，影響果實裂果。植物細胞壁是一種復雜的網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)，其成分包含纖維素、半纖維素、果膠和結(jié)構(gòu)蛋白等，這些成分及其相互交聯(lián)是果皮強度的重要物質(zhì)基礎[14]。果皮強度是重要因子，故可以用來衡量果實裂果的易發(fā)性[15]。

果實在生長過程中會不斷吸收各種營養(yǎng)元素來滿足細胞分裂、生長和碳水化合物合成與運輸?shù)男枨?，其中的鈣在果實生長發(fā)育及應對環(huán)境變化過程中起著中心調(diào)控作用，參與細胞分裂和生長。陳輝惶等[16-18]研究表明鈣能夠與果膠酸結(jié)合，從而減少裂果的發(fā)生。果實膨大期果皮和果肉鈣含量呈下降趨勢，外源噴施鈣肥能顯著提高果皮鈣含量，增大果皮硬度，減少裂果[19]。赤霉素是一種植物生長調(diào)節(jié)劑[4]，影響植株生長發(fā)育過程，外源赤霉素處理可降低裂果的發(fā)生[19]。柑橘裂果是生理失調(diào)的表現(xiàn)，可能是隨著果實的生長發(fā)育，果皮內(nèi)各組分的相互代謝轉(zhuǎn)化，使細胞壁物質(zhì)含量發(fā)生變化，從而降低果皮強度，在外界不良環(huán)境的刺激下，導致果皮裂果。因此，探究果皮細胞壁物質(zhì)的成分代謝對預防柑橘裂果有重要意義。

筆者以紅橘為基礎砧高換5年生‘明日見’柑橘為試驗材料，在果實快速膨大期對‘明日見’進行外源赤霉素以及氨基酸鈣處理，測定裂果率、果皮細胞超微結(jié)構(gòu)觀察、細胞壁物質(zhì)含量、3 種不同類型果膠含量（包括水溶性果膠、離子結(jié)合性果膠、共價結(jié)合型果膠）、半乳糖醛酸含量、纖維素和半纖維素含量、木質(zhì)素含量、果實外觀品質(zhì)，并利用方差分析進行綜合評價。研究不同處理對果實裂果的影響，探究其對果實發(fā)育過程中果皮細胞壁物質(zhì)含量的影響，揭示鈣對‘明日見’裂果及果實發(fā)育過程中相關細胞壁物質(zhì)代謝的變化規(guī)律，為防止‘明日見’裂果提供理論依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 試驗材料

試驗于2021—2022年進行，以四川省南充市嘉陵區(qū)高換5年生‘明日見’柑橘為試驗材料，基砧為紅橘，中間砧為‘卡拉卡拉’臍橙，參試植株樹高、冠徑、坐果率、生長勢、負載量基本一致，生長狀況良好，無病蟲害。

1.2 試驗設計

選擇27 株樹，每個處理3 株，設置3 個重復。設0.3 g/L 螯合態(tài)鈣肥、30 mg/L 赤霉素、清水(CK)3 個處理，分別在花后60、75、90 d（第二次生理落果后即果實膨大期）于晴天上午進行試驗處理，以葉面、果面滴水為度，用量為2 L/株，供試鈣肥為螯合態(tài)鈣肥（鈣≥30 g/L，氨基酸≥65 g/L）。

1.3 樣品采集及項目測定

從花后100 d 開始采樣，每隔15 d 采樣一次，共采樣5 次。采取‘明日見’樹冠外圍中上層果實，于東西南北中5個方位，隨機選取中等大小、無病蟲害且無機械損傷的果實，及時帶回實驗室進行處理。洗凈后分別測定果形指數(shù)、果皮厚度等外觀指標；再把果皮果肉分離，各處理樣品混合后，樣品于60℃烘箱中烘干至恒重，并貯藏于干燥器中，用于測定果皮細胞超微結(jié)構(gòu)觀察、細胞壁物質(zhì)含量、3 種不同類型果膠含量、半乳糖醛酸含量、纖維素和半纖維素含量、木質(zhì)素含量、果實外觀品質(zhì)。裂果發(fā)生率的調(diào)查方法為統(tǒng)計每株樹的總果數(shù)(C1)和裂果數(shù)(C2)，裂果發(fā)生率(C0)計算如式(1)；游標卡尺測定果實縱橫徑、果皮厚度；細胞壁物質(zhì)含量參考王秀[20]的方法測定；3種不同類型果膠含量測定參照Wang等[21]的方法；利用咔唑比色法測定半乳糖醛酸含量；纖維素與半纖維素含量測定參照Wang等[21-22]和熊慶娥[23]的方法；參照古湘等[24-25]的方法對果皮的木質(zhì)素含量進行測定；利用熒光顯微鏡觀察果皮細胞形態(tài)，掃描電子顯微鏡觀察果皮細胞狀態(tài)。

1.4 數(shù)據(jù)分析及處理

用IBM SPSS 26.0軟件P<0.05為顯著水平對試驗數(shù)據(jù)進行方差分析。用Excel 2016進行數(shù)據(jù)整理和繪圖。

2 結(jié)果與分析

2.1 果實裂果率變化

由表1 可知，‘明日見’在花后115 d 左右開始裂果，裂果率隨著果實生長發(fā)育逐漸上升，在花后130 d驟然升高，花后145 d明顯持續(xù)升高，花后145 d對照組裂果率高達69.81%，推測該時期的裂果高峰期。在開始裂果至裂果高峰期，處理組裂果率均顯著低于對照組。同一時期赤霉素處理組裂果率都低于氨基酸鈣處理組，在花后160 d赤霉素處理組裂果率顯著低于氨基酸鈣處理組，說明赤霉素處理可以降低裂果率。

表1 不同處理在不同時期‘明日見’的裂果率 %

2.2 果實外觀品質(zhì)測定

由圖1 可知，‘明日見’裂果與果實果形指數(shù)顯著相關。處理組與對照組果實果形指數(shù)整體呈下降趨勢，在裂果高峰期，果實果形指數(shù)顯著降低。由圖2可知，果皮厚度整體呈下降趨勢，在裂果高峰期，果皮厚度明顯降低，說明果皮厚度越低越容易裂果。果皮厚度赤霉素處理組顯著高于氨基酸鈣處理組和對照組，說明赤霉素能促進細胞分裂從而增大果實果皮厚度。

圖1 不同處理在不同時期‘明日見’果實的果形指數(shù)

圖2 不同處理在不同時期‘明日見’果實的果皮厚度

2.3 細胞壁物質(zhì)含量的測定

由圖3 可知，處理組與對照組的細胞壁物質(zhì)含量無顯著差異，都在69%左右。說明裂果與細胞壁物質(zhì)總含量無關。

圖3 不同處理在不同時期‘明日見’果皮的細胞壁物質(zhì)含量

2.4 3種不同類型果膠含量的檢測

由圖4 可知，同一處理裂果高峰期果皮細胞壁中水溶性果膠含量高于其他時期，整體呈現(xiàn)先上升后降低的趨勢。裂果高峰期對照組水溶性果膠含量最高達到134.04 mg/(g·DW)，其次氨基酸鈣處理組為125.40mg/(g·DW)，赤霉素處理最低為115.89mg/(g·DW)。在裂果高峰期，氨基酸鈣處理組水溶性果膠含量顯著低于對照組，而在其他時期差異并不顯著。在各個時期，赤霉素處理組水溶性果膠含量都顯著低于氨基酸鈣處理組和對照組。

圖4 不同處理在不同時期‘明日見’果皮的細胞壁中水溶性果膠含量

由圖5 可知，同一處理在不同時期‘明日見’果皮細胞壁離子結(jié)合性果膠含量整體呈現(xiàn)先下降后上升的趨勢，特別是在裂果高峰期果皮細胞壁中離子結(jié)合性果膠含量明顯低于其他時期。裂果高峰期氨基酸鈣組離子結(jié)合性果膠含量達到最高為42.57 mg/(g·DW)，其含量約為赤霉素處理組和對照組離子結(jié)合性果膠含量最低值的1.5倍。在各個時期，氨基酸鈣處理組離子性果膠含量顯著高于對照組和赤霉素處理組。在花后160 d 赤霉素處理組離子結(jié)合性果膠含量顯著高于對照組，而在其他時期兩者差異并不顯著。

圖5 不同處理在不同時期‘明日見’果皮的細胞壁離子結(jié)合性果膠含量

由圖6 可知，同一處理在不同時期‘明日見’果皮細胞壁中共價結(jié)合型果膠整體呈先下降后上升的趨勢，與離子結(jié)合性果膠變化趨勢一致；其含量在裂果高峰期明顯低于其他時期，在裂果高峰期對照組共價結(jié)合型果膠含量最低為29.66 mg/(g·DW)，其次氨基酸鈣處理組為32.46 mg/(g·DW)，赤霉素處理組最高達37.51 mg/(g·DW)。在各個時期，共價結(jié)合型果膠含量赤霉素處理組顯著高于對照組和氨基酸鈣處理組。在開始裂果至裂果高峰期（即花后115 d 至花后145 d），共價結(jié)合型果膠含量氨基酸鈣處理組與對照組差異不顯著。

圖6 不同處理在不同時期‘明日見’果皮的細胞壁中共價結(jié)合型果膠含量

2.5 纖維素與半纖維素含量的測定

由圖7 可知，同一處理在不同時期‘明日見’果皮細胞壁中纖維素含量整體呈現(xiàn)先下降后上升的趨勢。其中裂果高峰期明顯低于其他時，對照組纖維素含量降至最低為47.76 mg/(g·DW)。在各個時期，纖維素含量赤霉素處理組>氨基酸鈣處理組>對照組。說明‘明日見’果皮細胞壁中纖維素含量變化受赤霉素和氨基酸鈣影響，其中赤霉素影響最大。由表2可知，不同處理在不同時期半纖維素含量差異均不顯著。

表2 不同處理在不同時期‘明日見’果皮中半纖維素的含量 mg/(g·DW)

圖7 不同處理在不同時期‘明日見’果皮中的纖維素含量

2.6 木質(zhì)素含量的測定

由表3 可知，不同處理在不同時期‘明日見’果皮中木質(zhì)素含量差異均不顯著。說明木質(zhì)素含量對‘明日見’裂果的影響不大，木質(zhì)素不受赤霉素與氨基酸鈣影響。

表3 不同處理在不同時期‘明日見’果皮中木質(zhì)素的含量 mg/(g·DW)

2.7 果皮細胞超微結(jié)構(gòu)觀察

由圖8 可知，不同處理在不同時期‘明日見’未裂果時期（花后100 d）薄壁細胞排列緊密，細胞間粘合力強，裂果高峰期（花后145 d）薄壁細胞排列較為松散，細胞間粘合力弱，細胞間空隙較大。

圖8 解剖結(jié)構(gòu)圖

3 討論

裂果是果實發(fā)育過程中的生理失調(diào)癥[26-27]，在各柑橘產(chǎn)地均有發(fā)生[28]。當前，對裂果的研究主要集中在蘋果[29]、葡萄[30-31]、棗[32-34]等作物上。鈣在防治裂果方面研究較多[35]，但赤霉素與鈣作為對比研究的案例較少，本試驗可為赤霉素與鈣處理柑橘裂果機制提供理論依據(jù)。

3.1 柑橘果實和果皮細胞壁物質(zhì)變化與裂果的關系

本試驗結(jié)果表明，‘明日見’在花后130～145 d 進入裂果高峰期，果皮細胞壁中水溶性果膠含量明顯升高，和裂果率的變化趨勢相同，說明其含量越高越容易發(fā)生裂果；果皮細胞壁中離子結(jié)合性果膠和共價結(jié)合型果膠含量明顯降低，和裂果率的變化趨勢相反，說明其含量越低越容易發(fā)生裂果。共價結(jié)合型果膠主要為高度酯化的壁果膠；離子結(jié)合性果膠主要為Ca2+交聯(lián)的多聚半乳糖酸鏈，在結(jié)構(gòu)上呈蛋匣模型，可増強細胞間的粘合力[36]。水溶性果膠主要為可溶性果膠和果膠酸[37-39]，水溶性果膠、離子結(jié)合性果膠、共價結(jié)合型果膠這3 種類型并非獨立存在的物質(zhì)，它們之間是可以相互轉(zhuǎn)化的[36]。本試驗結(jié)果表明，隨著果實的生長發(fā)育，進入裂果高峰期，離子結(jié)合性果膠和共價結(jié)合型果膠轉(zhuǎn)化為水溶性果膠，細胞間的粘合力下降從而更容易發(fā)生裂果，試驗結(jié)果也與3 種類型果膠的變化趨勢相吻合。隨著裂果率的增大，果實果皮的厚度以及果形指數(shù)逐漸減小。果形指數(shù)越小，果型扁圓，越容易裂果，這與賴呈純等[40]的結(jié)論一致。這可能與不同形狀果實表面積的膨大速率與采后果實臨界爆破壓力等有關[41]。纖維素作為細胞壁的主要成分，對細胞起著支持與保護的作用。在裂果高峰期，細胞壁中纖維素含量也顯著降低，可能是降低了果皮強度，進而導致了裂果的發(fā)生；細胞壁中的木質(zhì)素與半纖維素含量在裂果進程中變化差異不顯著，說明半纖維素含量對‘明日見’柑橘裂果的影響較小，半纖維素不受赤霉素與氨基酸鈣影響，還需進一步的研究。

3.2 GA3對柑橘裂果的影響

一般認為，赤霉素可以顯著促進植物生長，主要體現(xiàn)在細胞分裂和細胞增大2 個方面[42]。本試驗結(jié)果中，赤霉素處理能有效緩解‘明日見’柑橘裂果的發(fā)生，在果實生長發(fā)育周期內(nèi)顯著降低其裂果率。研究結(jié)果表明，在果實外觀品質(zhì)上，赤霉素能顯著增大果實果皮的厚度，增強果皮強度，從而預防裂果的發(fā)生。這與李三玉等[43]發(fā)現(xiàn)玉環(huán)柚梨形果果皮GA3含量大于扁圓形果，導致梨形果果皮厚于扁圓形果的結(jié)果一致。在果皮細胞壁物質(zhì)生理代謝過程中，赤霉素主要通過影響水溶性果膠、共價結(jié)合型果膠和纖維素的變化來預防裂果的發(fā)生。在赤霉素處理組中，水溶性果膠最低含量低至72.09 mg/(g·DW)，即使在裂果高峰期也顯著低于對照組，反而共價結(jié)合型果膠的含量較高，最高可達51.35 mg/(g·DW)。由此推測，赤霉素可能有利于水溶性果膠向共價結(jié)合型果膠轉(zhuǎn)化，從而提高果皮強度。經(jīng)過赤霉素的處理，果實果皮細胞壁中纖維素的含量也顯著多于對照組，表明赤霉素對纖維素的含量變化也有影響較大。

3.3 氨基酸鈣對柑橘裂果的影響

根據(jù)以上試驗數(shù)據(jù)分析，氨基酸鈣能有效緩解‘明日見’裂果的發(fā)生，但處理效果要差于赤霉素處理。從各項指標來看，氨基酸鈣主要是通過影響離子結(jié)合性果膠的含量來預防裂果的發(fā)生。在氨基酸鈣處理的整個時期中，離子結(jié)合性果膠最高含量可達52.68 mg/(g·DW)，最低含量也有42.51 mg/(g·DW)，相比于赤霉素處理組與對照組而言，其變化幅度小，含量比較穩(wěn)定?？赡苁前被徕}能有效抑制離子結(jié)合性果膠進一步向水溶性果膠轉(zhuǎn)化，抑或是氨基酸鈣能促進離子結(jié)合性果膠的生成，增強細胞間的粘合力。

4 結(jié)論

在本試驗條件下，赤霉素和氨基酸鈣均能有效緩解‘明日見’柑橘裂果的發(fā)生，且赤霉素的處理效果優(yōu)于氨基酸鈣。同時與葉正文等[44]使用50 mg/L GA3防控臍橙裂果的研究相比，本試驗的結(jié)果降低了赤霉素的使用濃度(30 mg/L)，也可有效地減少裂果。