不同裂果易感性石榴品種果皮質構特性分析與顯微結構觀測

唐貴敏　賈明　劉丙花　梁靜　舒秀閣　王小芳　郝兆祥　趙登超

摘 ?要：以不同裂果程度的4個石榴品種（‘大青皮甜‘崗榴‘秋艷‘黑金剛）為試驗材料，利用質構儀和顯微鏡觀察測定其果皮質構特性和組織結構特點，解析果皮質構特性和細胞結構在石榴裂果中的作用，為防治石榴裂果提供理論依據。結果表明，采用質構儀測定石榴果皮內外側破裂力，其外側破裂力為1050.28～1927.24 g，內側破裂力為686.01～1526.31 g，同一品種果皮外側破裂力顯著高于內側破裂力，內外側破裂力比越小的品種越不易發生裂果;并且果皮緊實度越大越容易產生裂果，其中，‘秋艷果皮緊實度最低，為85.20 g，石榴果皮緊實度與其裂果性呈負相關的關系;4個石榴品種果皮表層細胞厚度為2.23×10–2～3.58×10–2 mm，表層細胞面積為6.76×10–4～10.30×10–4 mm2，表層細胞厚度和面積與石榴品種裂果性無明顯相關性;裂果與果皮厚度呈明顯的負相關性，即果皮厚的品種容易裂果，果皮薄的品種抗裂果。

關鍵詞：石榴;裂果;果皮;緊實度;顯微結構

中圖分類號：S665.4 ? ? ?文獻標識碼：A

Texture Characteristics and Microstructure Observation of Exocarp from Pomegranate Varieties with Different Cracking Susceptibility

TANG Guimin1， JIA Ming2， LIU Binghua2， LIANG Jing2， SHU Xiuge2， WANG Xiaofang2， HAO Zhaoxiang3， ZHAO Dengchao2*

1. Shandong Yingcai University， Jinan， Shandong 251400， China; 2. Shandong Academy of Forestry， Jinan， Shandong 250014， China; 3. Zaozhuang Pomegranate Research Center， Zaozhuang， Shandong 277300， China

Abstract： Four pomegranate varieties （‘Daqingpitian ‘Gangliu ‘Qiuyan ‘Heijingang） with different degrees of fruit cracking were used as the experimental materials. Texture characteristics and microstructure observation of the exocarp were observed by a texture analyzer and a microscope. The correlation between the texture characteristics， exocarp structure， and pomegranate cracking susceptibility were analyzed. Hopefully the results might provide theoretical basis cracking resistant cultivar breeding and the prevention of cracking in pomegranate production. The results showed that the strength of inner and outer skin of pomegranate exocarp could be measured by the texture analyzer. The inner crack strength of exocarp ranged from 686.01 g to 1526.31 g， and the outer crack strength of exocarp ranged from 1050.28 g to 1927.24 g. The crack strength of outer in the same variety was significantly higher than that of inner. Less fruit cracking occured in the smaller ratio of inner and outer crack strength. The tightness of ‘Qiuyan pomegranate exocarp was 85.20 g. The surface cell thickness of the four pomegranate varieties was 2.23×10–2–3.58×10–2 mm， the surface cell area was 6.76×10–4–10.30×10–4 mm2. There was a significant negative correlation with the thickness of pomegranate exocarp. The pomegranate varieties were resistant to crack with thinner exocarp.

Keywords： Punica granatum L.; cracking; epicarp; firmness; microstructure

DOI： 10.3969/j.issn.1000-2561.2021.03.024

石榴（Punica granatum L.）是重要的特色經濟林樹種之一，其果實營養豐富，可產生顯著的經濟效益。中國地跨溫帶、暖溫帶、亞熱帶地區，具有獨特的地理和氣候條件，為石榴品種提供了良好栽培環境，經過兩千多年栽培，目前我國已經形成了以山東（棗莊、泰安）、河南（開封、滎陽、鞏義）、安徽（懷遠、淮北）、陜西（臨潼、禮泉）、四川（會理、攀枝花）、新疆（和田、喀什）、云南（蒙自、建水）和河北石家莊元氏等地域為中心的集中栽培區[1-2]，石榴產業在當地鄉村振興和農民增收致富中發揮著十分重要的作用。石榴裂果是影響其產業發展的重要限制因素之一，尤其是在我國北方的石榴主產區，有調查發現，裂果輕的年份石榴果實裂果率在3%～9%之間，裂果嚴重的年份其果實裂果率高達30%～50%，石榴裂果嚴重影響其果實的商品價值，從而降低了種植者的經濟收益。果樹果實的裂果被認為是果實內部生長與外界環境條件的不協調的應急反應[3]，許多果樹如蘋果、荔枝、桃、棗、葡萄、柑橘等都會發生不同程度的裂果現象[4-9]。目前我國關于防治石榴裂果的研究，主要集中于抗裂果品種培育[10-11]，大部分栽培技術的研究局限于定性描述，定量分析研究石榴裂果卻較少[11-14];國外關于石榴裂果的研究重點在礦質營養元素[15-17]、水分[18]、生長激素[16， 19]等對裂果的影響，另外果實的成熟度[20]和病蟲害[19， 21]的發生也可造成石榴果實的裂果。有研究表明，果實的裂果與果皮結構、果皮組織力學性能有密切關系[22-25]，質構儀能夠準確地描述流力學特征，有關質構儀在石榴方面的研究僅限于石榴籽粒硬度方面[26-29]，為此，本研究以抗裂果程度不同的石榴品種果皮為試驗材料，利用質構儀測定其質構特性，同時利用顯微鏡觀測果皮組織結構特點，綜合分析裂果與果皮質構特性和組織結構的相關性，以期為石榴抗裂果品種選育和栽培上裂果的防治提供理論依據。

1 ?材料與方法

1.1 ?材料

試驗于2018年8—12月進行，選取高抗裂果品種‘秋艷‘黑金剛，抗裂果品種‘崗榴和易裂果品種‘大青皮甜4個石榴品種為試驗材料。試驗用果實采自山東省棗莊市嶧城區石榴種質資源庫，每個品種果實樣品均已達到該品種固有的成熟度，果實樣品大小均勻，無病蟲害，分別選取不同品種石榴果實，先打開果頂后剝離石榴籽粒，選取果實頰部的果皮分別進行質構特性分析和顯微結構切片制作。

1.2 ?方法

1.2.1 ?石榴果皮質構特性分析 ?采用TA-XT plus型質構儀（英國Stable Micro Systems公司）穿刺石榴果皮，分析其質構特性，每個品種分析10個果實的果皮，每個果皮為1次重復，重復10次。將石榴果皮置于測試平板，采用P/2探頭由石榴果皮的內側向外側進行穿刺，分別測定石榴果實果皮質構參數。測試條件：測試前速度2 mm/s，測試速度2 mm/s，測試后速度4 mm/s，觸發力為5 g。內外側破裂力比=外側破裂力/內側破裂力。石榴果皮厚度通過內果皮破裂時測試探頭的位移計算。

1.2.2 ?石榴果皮表層細胞顯微結構觀測 ?將不同石榴品種果實的果皮縱切后，進行切片處理，用2.5%的戊二醛溶液固定，然后被固定的樣品制作為石蠟切片，采用番紅–固綠染色[30]，番紅染色采用1%番紅染色液染色1～2 h，固綠染色采用0.5%染液染色30～60 s，于光學顯微鏡下觀察，拍照。番紅固綠石榴果皮表皮細胞厚度和面積測量方法：每組內每張切片挑選200倍視野進行截圖。截圖時盡量讓組織充滿整個視野，保證每張照片的背景光一致。用Image-pro plus 6.0（Media Cybernetics， Inc.， Rockville， MD， USA）軟件，放大200倍，每張切片選取5個表皮細胞分別測量表皮細胞厚度（mm）和表皮細胞面積（mm2），每個表層細胞為1個重復，5次重復。

1.3 ?數據處理

測試數據采用Microsoft Excel 2010軟件處理，用SPSS 20.0軟件對數據進行統計分析，Duncans新復極差法檢驗差異顯著性。

2 ?結果與分析

2.1 ?石榴果皮測試質構特征曲線圖解

有研究表明石榴果皮在內力的作用下，容易發生破裂，為此應用質構儀模擬石榴果皮在內力的作用下由內側到外側破裂的過程。用質構儀探頭由果皮內側向外穿刺測試石榴果皮的質構特性，通過電腦輸出測試結果曲線（圖1），曲線中第1個波峰為果皮內側破裂時的力值（g），即內側破裂力，穿透果皮內側后探頭繼續穿刺達到最大峰值，此值為果皮外側破裂時的力值（g），即外側破裂力，峰值過后探頭穿過果皮的平均力值（g）表示石榴果皮的緊實度，此力值的大小表示石榴果皮緊實度的大小。

2.2 ?不同石榴品種果皮質地特性

通過對不同石榴品種的果皮進行穿刺，利用石榴果皮質構特征曲線（圖1）得出不同品種石榴果皮的內側破裂力、外側破裂力、果皮緊實度（表1），差異顯著性測驗結果表明，不同石榴品種果皮質構特性差異大，內側破裂力以‘黑金剛最高達1526.31 g，‘大青皮甜最低僅為686.01 g，除‘大青皮甜與‘秋艷之間差異不顯著外，其余品種間差異顯著;外側破裂力以‘大青皮甜最高為1927.24 g，其次為‘黑金剛和‘崗榴，‘秋艷最低為1050.28 g;同一品種外側破裂力要顯著高于內側破裂力。內外側破裂力比以‘大青皮甜最高達2.84，其次是‘崗榴為1.95，再次是‘秋艷為1.21，‘黑金剛最低為1.17，‘大青皮甜‘崗榴要顯著高于‘秋艷‘黑金剛，‘秋艷和‘黑金剛兩個抗裂果品種內外側破裂力比無顯著差異。對比4個品種果皮內外側破裂力變化與品種的抗裂果性，發現內外側破裂力比越大其越容易裂果，內外側破裂力比越小其越不容易發生裂果。進而對比分析不同石榴品種果皮緊實度，以‘秋艷果皮緊實度最低為85.20 g，‘大青皮甜石榴果皮緊實度最高為216.56 g，達到‘秋艷的1.54倍，‘崗榴果皮緊實度為168.66 g，除2個抗裂果品種‘秋艷和‘黑金剛果皮緊實度在品種間無顯著差異外，其余品種間果皮緊實度差異顯著，石榴果皮緊實度與石榴裂果性呈負相關的關系，即緊實度越大越容易產生裂果。

2.3 不同石榴品種果皮表層細胞結構特征

‘秋艷‘大青皮甜‘崗榴‘黑金剛4個石榴品種果皮縱切后的細胞顯微結構見圖2?？梢?，4個石榴品種果皮表皮細胞呈鵝卵石狀排列，細胞排列相對整齊，通過顯微結構觀察不同品種間細胞大小存在差別。不同石榴品種果皮厚度和表層細胞的厚度與面積見表2，4個石榴品種表層細胞厚度在2.23×10–2～3.58×10–2 mm之間，方差分析結果表明，其中‘秋艷‘崗榴的表層細胞厚度顯著高于‘大青皮甜‘黑金剛;4個石榴品種表層細胞面積在6.76×10–4～10.30×10–4 mm2之間，方差分析結果表明，不同石榴品種間果皮表層細胞的面積差異顯著，以‘崗榴最高，‘大青皮甜最小，‘崗榴比‘大青皮甜大52.37%;‘大青皮甜‘崗榴的果皮厚度顯著高于‘秋艷‘黑金剛，其中‘秋艷和‘黑金剛為抗裂果品種，果皮最薄，‘大青皮甜為易裂果品種果皮最厚達到4.74 mm，分別為‘秋艷和‘黑金剛的1.95倍和1.89倍。綜合分析，石榴果皮表層細胞厚度和細胞面積與石榴品種裂果性無明顯的相關性，不同石榴品種抗裂果程度與果皮厚度呈現明顯的負相關性，即果皮厚的品種越易發生裂果，反之果皮薄的品種不易發生裂果。

3 ?討論

裂果是限制石榴產業發展的一個重要影響因素，影響石榴裂果的主要因素包括品種遺傳特性、礦質營養元素、水分、生長激素、果實成熟度、病蟲害等。自然條件下，不同石榴品種間的裂果程度存在顯著差異，石榴品種抗裂果差異性評價及其裂果原因分析，對于抗裂果品種選育具有十分重要意義。果實開裂由果皮開始，所以果實裂果研究多集中在果皮結構與裂果的關系[1， 5， 23， 25， 31]。有研究表明，隨著果樹果實的生長發育，其果實的細胞體積和細胞間隙增大，因為其細胞間產生生長應力，但隨著果實臨近成熟，這種生長應力逐漸變小，果皮組織的伸展性受到很大限制，當水分急劇增加時，應力超過一定限度就會導致發生裂果，本研究通過質構儀測定了不同石榴品種果皮內外側果皮破裂力，同時分析了其內外側破裂力比，發現內外側破裂力差異越小的品種抗裂果，差異較大的品種易裂果，可能與內外側果皮細胞的伸展性有關系;由于果皮的韌性低，粘彈性大，造成果實易裂果[3]。高飛飛等[32]研究認為紅江橙果皮薄、彈性差是其裂果易感性的主要原因，果皮厚度與裂果率之間為高度負相關。吳德玲等[33]研究認為，漿果耐壓力大小最主要是與果肉質地有關，而與果皮厚度關系不大。本試驗4個石榴品種果皮薄的品種表現較強的抗裂果性，而果皮較厚的易產生裂果，與果皮表層細胞的大小和面積無顯著的相關性，有研究表明裂果與果實組織結構衰老[31]和酶活性[34]程度有很重要的關系，分析原因這可能與不同石榴品種果皮細胞在生長后期老化，果皮內外側細胞生長活性差異有關系。

本研究主要從石榴果皮的力學特性和石榴果皮細胞的組織結構進行了分析，發現石榴果皮內外側破裂力差異大的品種易感裂果，且裂果易感性與果皮的緊實度密切相關，而與果皮細胞結構的相關性不強。關于影響裂果的因素有很多，其中生長素和細胞分裂素在影響果皮細胞生長和承受果肉膨壓方面更具有研究價值[35]，為此在深入了解不同石榴品種果皮力學特性的基礎上，還需進一步了解造成整個生長發育期石榴果皮不同生長發育階段其果皮的力學性質，有效掌握石榴果皮力學變化、生長激素類物質含量變化等，對比分析果皮組織細胞的活性，研究石榴果皮力學變化與果皮細胞組織的活性內在相關性，以便于更好地為預防石榴裂果和培育抗裂果石榴品種提供科學依據。

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責任編輯：沈德發

收稿日期 ?2020-02-12;修回日期 ?2020-03-22

基金項目 ?國家自然科學基金項目（No. 31570614）;國家林業公益性行業科研專項項目（No. 201204402）;山東省重點研發計劃項目（No. 2016GNC110002）。

作者簡介 ?唐貴敏（1982—），女，碩士，講師，研究方向：園林植物種質資源開發與利用。*通信作者（Corresponding author）：趙登超（ZHAO Dengchao），E-mail：zdc-1@163.com。