套袋對4個中熟蘋果品種果皮結構的影響

李玉琪 蘇秋方 李玉超 韓明三 王彩虹

摘要：套袋栽培是提高果實外觀品質的重要措施之一，但套袋栽培的果實也存在耐貯性較差問題。本試驗以‘彩虹1號‘金帥‘新紅星和‘紅將軍4個中熟蘋果品種為材料，研究探討其套袋栽培對果皮顯微結構的影響。結果表明：套袋栽培的果實表皮蠟質層破碎嚴重，且厚度降低，而未套袋果實表皮蠟質層完整光滑，厚度較大；套袋栽培也顯著降低果實表皮角質層厚度。切面上觀察發現，‘彩虹1號和‘紅將軍套袋能使其果實表皮細胞面積明顯增大，且細胞的長寬比值明顯變小。該項研究結果，對進一步深入了解這些品種套袋果實的貯藏特性具有重要意義。

關鍵詞：蘋果；套袋栽培；蠟質層；角質層；表皮細胞

中圖分類號：S661.105+.9 文獻標識號：A 文章編號：1001-4942（2018）09-0040-04

Abstract Bagging cultivation is one of the important ways to improve the appearance quality of fruits， however， there is also poor storability in bagged fruits. In this study， the effect of bagging on the microstructure of fruit skin was explored using four middle maturing apple cultivars including Rainbow 1，Gloden Delicious， Redstar and Red General. The results showed that the wax layer on the epidermis of the bagged fruits was severely broken and its thickness was reduced， while the waxy layer on the epidermis of the unbagged fruits was smooth and thick. The thickness of cuticula was also reduced distinctively by bagging cultivation. Moreover， it was found that the epidermal cell of the bagged fruits of Rainbow 1 and Red General had obviously enlarged areas and decreased the ratio of length to width compared with the non-bagged fruits. The results of this research were important to understanding the storage characters of bagged fruits of these cultivars.

Keywords Apple； Bagging cultivation； Wax layer； Cuticula； Epidermal cell

果皮是蘋果果實的重要組成部分，由蠟質層、角質層和表皮細胞組成[1]。表皮細胞是果實的最外層細胞，其存在可避免果肉細胞直接與外界環境接觸，對果肉起到保護作用[2]。蠟質層和角質層位于表皮細胞之外，是果實的最外保護層，具有抵御生物及非生物傷害的作用[3，4]。

蘋果果皮結構與果實耐貯性密切相關[5-7]。蠟質層是由蠟質沉積形成，位于角質層外側。角質層是一層厚度0.1～10 μm位于表皮細胞之上的生物膜。在果實貯藏期間，蠟質層和角質層可以延緩氣體交流、抑制果實呼吸、減少水分散失，較厚的蠟質層和角質層還可以防止病菌的侵入[8，9]。一般認為，蠟質層和角質層較厚、蠟質分布均勻的果實耐貯藏；蠟質層和角質層較薄、蠟質分布存在空隙的果實耐貯性較差[10]。表皮細胞也是影響果實貯藏特性的重要因子。一般來說，表皮細胞較小、狹長，排列緊密，有利于果實保持水分，耐貯性較好[11]。

水果套袋栽培是我國果品生產上一個重要的配套栽培措施。該技術是在20世紀90年代初從日本、韓國引進的。由于套袋能顯著改善果實外觀品質，如提高果面光潔度、有效減少果銹面積、提高果實著色度等，已在蘋果、梨等多種水果生產中得到廣泛應用[12，13]。但套袋對果實品質也有負面效應，會降低果實中可溶性固形物含量，使果實的食用品質下降[13]。在晚熟蘋果品種‘富士上的研究表明，套袋會使果實表皮細胞變大且細胞壁厚度增加，表皮細胞的排列方式發生改變，機械組織細胞層數減少，表皮角質層厚度下降，在貯藏時失水加速，貯藏特性降低[14]。

相對于晚熟品種來說，中熟蘋果品種因采收較早、采收時氣溫相對較高，呼吸代謝也較為旺盛，因此，果皮結構應是影響其貨架期極為重要的因素。本研究在掃描電子顯微鏡和透射電子顯微鏡下對4個中熟蘋果品種的表皮形態特征進行觀察和比較，目的是探討套袋栽培對這些品種果皮結構的影響，以期為將來果樹栽培管理提供理論參考和指導依據。

1 材料與方法

1.1 材料與設計

供試品種為‘紅將軍‘彩虹1號‘新紅星和‘金帥的成熟果實，分為套袋和不套袋2個處理。果袋為雙層遮光紙袋（外層為灰色防水透氣紙袋，內層為防水紅色蠟紙袋）。于2017年9月底、10月初采收各品種果實，在青島農業大學果樹生物技術與遺傳改良實驗室進行果皮性狀觀測。

1.2 方法

1.2.1 掃描電鏡樣品制備與觀察 掃描電鏡樣品制備參考楊艷青[15]的方法，并進行改良。用刀片自果實中部切取邊長5 mm、厚度0.2 mm 的蘋果果實表皮組織，將樣品用液氮（-196℃）迅速預冷后放入冷凍干燥機中干燥 6 h，用雙面導電膠帶紙把干燥后的樣品粘貼在樣品臺上，用 E-1010 型離子濺射儀（日本日立）噴金4次，最后在 JEOL 7500F型掃描電子顯微鏡（日本電子JEOL）下觀察拍照。

1.2.2 透射電鏡樣品制備與觀察 在果實陽面中部位置，取帶果皮的1 mm3大小組織，立即放入2.5%戊二醛中，抽真空后固定2 h 以上，用pH 7.2的磷酸緩沖液沖洗6 次，再用1%的鋨酸固定2 h，并用pH 7.2 的磷酸緩沖液沖洗4次，然后依次用30%、50%、70%、90%、95%、100%乙醇梯度脫水，再依次用乙醇∶ 丙酮（1∶ 1）脫水1次，100%丙酮脫水2 次，每次脫水時間為15 min。脫水后的樣品用丙酮∶ 環氧樹脂（3∶ 1）、丙酮∶ 環氧樹脂（1∶ 1）分別滲透6 h，再用丙酮∶ 環氧樹脂（1∶ 3）滲透過夜；然后用純環氧樹脂滲透2次，每次6 h。滲透后的樣品用純環氧樹脂包埋固化。固化程序為：37℃ 12 h→45℃ 12 h→60℃ 48 h。固化完成后，在UC7型超薄切片機（Leica德國）上切成厚度為50 nm 左右的薄片，切片經醋酸鈾和檸檬酸鉛雙重染色后，在HT7700透射電鏡（日本日立）下觀察。

1.2.3 蠟質層、角質層及表皮細胞結構觀察 在掃描電子顯微鏡下觀察果皮表面蠟質層結構，每個樣品觀察10個視野；在透射電子顯微鏡下觀測角質層厚度及表皮細胞結構相關指標，每個樣品取10個不同視野進行數據觀測。蠟質層、角質層厚度和表皮細胞長、寬利用CAD軟件進行測量。

1.3 數據分析

數據統計分析用DPS 7.05軟件。差異顯著性分析用t測驗法。

2 結果與分析

2.1 套袋對果實表皮蠟質層的影響

4個品種的掃描電鏡結果均表明，套袋對果皮蠟質層結構有較大影響。套袋會使果皮蠟質層結構破碎嚴重，表面變粗糙，并出現龜裂和裂縫；而未套袋果實果皮蠟質層結構完整，表面光滑，無碎裂和裂縫出現（圖1）。

一般來說，不套袋果實表皮有較厚的蠟質層，有利于應對生物和非生物脅迫。套袋果實由于生長微環境的改變，影響到蠟質層發育，會導致蠟質層變薄。本研究結果表明，套袋對‘彩虹1號和‘新紅星果皮蠟質層厚度有較大影響，但在‘紅將軍和‘金帥上的影響不明顯（圖2）。可見，這種影響效應因品種基因型的不同而有較大差異。

2.2 套袋對果實表皮角質層的影響

4個品種的測量結果均表明，套袋降低果皮角質層厚度（圖3）。其中，‘彩虹1號和‘紅將軍 果實套袋與不套袋的角質層厚度差異達極顯著水平，‘紅將軍不套袋果實角質層厚度是套袋果實的1.7倍，另兩個品種果實角質層厚度套袋與不套袋相比差異也達顯著水平。

2.3 套袋對果實表皮細胞的影響

透射電鏡下的觀測結果表明，套袋對果實表皮細胞形態有較大影響。除‘新紅星外，其余品種套袋果實切面上的表皮細胞面積均大于未套袋果實，且細胞長寬比值變小，其中‘彩虹1號差異達顯著水平，‘紅將軍差異達極顯著水平（表1）。

3 討論與結論

果皮是果實抵御外界不良環境的天然屏障，不僅影響果實的外觀品質，還會影響其貯藏特性。套袋是目前蘋果生產過程中普遍使用的栽培技術，能夠防止病菌侵染、提高果實表面光潔度和改善果實著色。但套袋栽培也存在明顯缺點，不僅會降低果實的風味品質，還會引起果皮結構的變化，從而影響果實的貯藏特性。

位于果皮外側的蠟質層和角質層是果實與外界環境之間的介質，對果實具有重要的保護作用[16-21]。有研究認為，蠟質層和角質層是衡量水果貯藏特性的一個重要指標。果實貯藏期間，角蠟層可延緩氣體交流，抑制呼吸作用，減少水分散失。因此，果皮蠟質層和角質層較薄、蠟質層粗糙的品種不耐貯藏[22]。本研究在4個中熟蘋果品種上的觀察發現，套袋會對果實表皮蠟質層和角質層發育造成明顯影響，可使蠟質層和角質層變薄、影響蠟質層結構的完整性，使其出現破損、裂縫等現象，這些均是造成果實在貯藏期間易失水、易感病的重要原因。但這種影響在不同品種上的表現程度有差異，可能與品種的基因型有關。

表皮細胞是果實的外層組織，它與蠟質層和角質層共同對內層組織起到保護作用。有報道，表皮細胞長寬比和面積與蘋果貯藏特性密切相關，表皮細胞長寬比較大、面積較小的蘋果保水性好，貯藏期硬度變化小，失重率低[8]。本研究發現，套袋也可以對表皮細胞的形態特征造成明顯影響。如使‘彩虹1號和‘紅將軍表皮細胞明顯變大、長寬比值明顯變小。前人也曾在‘紅將軍蘋果研究中發現過這一現象，認為這種變化可能會影響到果皮細胞排列的緊密度，從而影響果實在貯藏期間的水分散失速度[13]。

可見，對蘋果生產來說，盡管套袋栽培具有眾多優點，但其造成的風味及貯藏品質下降也是不容忽視的問題。另外，眾所周知，套袋栽培是蘋果生產環節中資源消耗和人力成本增加極為重要的原因。因此，研究探討能提高果實外觀品質的新型簡化栽培技術已成當務之急。

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