不同脫萼劑對庫爾勒香梨石細胞、木質素 及其關鍵合成酶的影響*

張 倩，任丹丹，張天正，陳 燕，王 浩，包建平,2,3

（1 塔里木大學植物科學學院，新疆阿拉爾 843300）（2 新疆生產建設兵團塔里木盆地生物資源保護利用重點實驗室）（3 南疆特色果樹高效優質栽培與深加工技術國家地方聯合工程實驗室）

庫爾勒香梨原產于新疆南部，具有香味濃郁、肉質細膩、清脆爽口和耐貯藏等特點，是新疆“名、特、優”水果之一[1]。由于遺傳特性，庫爾勒香梨有脫萼果與宿萼果之分，其中脫萼果營養豐富、肉 質鮮嫩，外觀品質明顯優于宿萼果[2]，且石細胞含量明顯低于宿萼果。

梨果實品質主要由石細胞團所影響，果實中的石細胞團直徑越大，果肉就越粗糙，口感多渣，含糖量降低，甚至果肉變硬[3-4]。木質素是石細胞的主要成分，梨果實中的石細胞與木質素的合成、轉運及沉積密切相關[5]。木質素生物合成通過苯丙烷類代謝途徑進行，其中苯丙氨酸解氨酶（PAL）是該代謝第一個關鍵酶，其他如過氧化物酶（POD）與多酚氧化酶（PPO）參與了木質素單體合成的后續過程[6-8]，因此PAL、POD、PPO 等是木質素合成過程中的關鍵性酶，其酶活性的高低與木質素合成密切相關[9-12]。在木質素的組分及其合成積累規律的基礎上，研究發現了梨果實中相關合成酶活性與木質素含量之間存在顯著相關關系[13-15]，同時有研究表明，通過噴施外源植物生長調節劑能夠調節木質素的合成，適當地噴施乙酰膽堿可抑制POD、PPO、PAL 的活性，可以減小石細胞團的直徑，降低石細胞密度和含量[16]。汪曉謙等[17]研究發現，PBO＋鈣硼合劑的處理不僅能有效提高果實脫萼率，顯著增加可溶性固形物含量，同時可使石細胞含量減少12.2%。目前生產實踐中存在大量使用脫萼劑的情況，但對果實石細胞、木質素及其關鍵合成酶的研究較少，因此本試驗以庫爾勒香梨為試驗材料，研究對比庫爾勒香梨果實的石細胞含量、木質素含量及其相關酶活性的變化，從而為生產中減少庫爾勒香梨果實石細胞含量、提高果肉細膩程度奠定理論基礎。

1 材料與方法

1.1 試驗材料

試驗在塔里木大學行政樓西側梨園進行，供試材料為13 年生的庫爾勒香梨，梨園常規管理。

1.2 測定項目及方法

試驗于2020 年進行，于庫爾勒香梨大蕾期，分別噴施脫萼劑（國光生產）500 倍液、100 mg/L三碘苯甲酸（TIBA）溶液，以噴清水為對照，樹體全覆蓋噴施，每個處理5 株樹。分別在庫爾勒香梨盛花后15、36、81、110、145 d（果實成熟期）采集脫萼果，每處理采集100 個果，置于冰盒中帶回實驗室。除部分新鮮果實直接用于染色外，其余果實用于石細胞、木質素含量及其關鍵合成酶活性測定。

1.2.1 果實脫萼率調查

盛花后20 d，各處理分別隨機選取100 個果實統計其脫萼率。

1.2.2 石細胞在梨果實中的分布情況

分別選取不同處理的庫爾勒香梨各20 個，果肉表面滴濃鹽酸，隨后將5%間苯三酚滴在果實縱切面，使其與木質素在酸性環境下發生櫻紅色反應，染色1～2 min，分析石細胞在梨果實中分布情況。

1.2.3 果實石細胞含量的測定及分級

隨機選取各處理的庫爾勒香梨果實各20 個，放入冰箱冷凍24 h，取果肉20 g，用冷凍分離法[15]和鹽酸處理法[18]結合將石細胞分離，分離后的石細胞烘干，采用重量法測定果肉中石細胞含量，重復3 次，并取平均值。根據《梨種質資源描述規范和數據標準》利用不同直徑（150、200、250、300、500μm）的試驗篩網對石細胞過濾分級。

1.2.4 果實木質素含量的測定

參照劉盼盼[13]的方法進行木質素含量的測定。將20 g 石細胞樣品干燥并用無水乙醇研磨至粉末狀，抽提3 次，冷凍干燥。取干粉樣品，加入15 mL 72%H2SO4，在30 ℃水浴中抽提1 h，沸水浴1.2 h，并加入120 mL 蒸餾水。反應后的混合液用300 mL煮沸的蒸餾水沖洗過濾，將過濾后得到的木質素烘干稱重，得出石細胞中木質素所占百分比。

1.2.5 果實木質素相關關鍵合成酶活性的測定

參照曹建康等[19]的方法，稱取0.1 g 液氮下研磨完成的果皮樣品，分別加入1 mL PAL、PPO、POD的對應提取液，于4 ℃、12 000 r/min 離心30 min，取上清液為粗酶提取液，4 ℃保存。

（1）PAL 活性的測定。試管中加入5.5 mL 反應體系，包括酶提取液0.4 mL、苯丙氨酸（終濃度1 mmol/L）1 mL、硼酸鈉緩沖液4.1 mL，同時設2個空白對照，試管于37 ℃水浴1 h 后，加入35%三氟乙酸0.5 mL 終止反應，并離心除去變性蛋白，測定290 nm 波長處反應液的吸光值，以每小時吸光值變化0.01 為1 個活性單位（U）。

（2）POD 活性的測定。采用愈創木酚作為底物的連續測定方法。玻璃比色皿中反應體系包括0.2%愈創木酚、0.125%過氧化氫、磷酸鈉緩沖液以及100 μL 酶提取液，于470 nm 波長下連續測定反應液吸光值3 min，以每分鐘吸光值變化0.01 為1個活性單位（U）。

（3）PPO 活性的測定。反應液總體積為3 mL，包括鄰苯二酚1 mL、酶提取液0.1 mL 和磷酸緩沖液1.9 mL，測定反應液在398 nm 波長下的吸光值，酶活性以每分鐘吸光值變化0.01 為1 個活性單位（U）。

1.3 數據分析

使用Microsoft Excel 2010 對試驗原始數據進行處理與作圖，使用DPS 9.05 數據處理軟件進行差異顯著性分析。

2 結果與分析

2.1 果實脫萼率分析

如圖1 所示，脫萼劑處理的脫萼率最高，為86%，明顯高于TIBA 處理和對照，說明脫萼劑可使庫爾勒香梨果實的脫萼率增加，從而影響其口感和品質。

圖1 不同處理果實脫萼率

2.2 果實發育過程中石細胞的分布情況

從庫爾勒香梨不同發育時期果實石細胞分布來看（圖版2），染色范圍最大的時期均為盛花后36 d 與81 d，果實果梗處被深度染色，盛花后110 d與145 d 的染色范圍較小，顏色較淺。此外，果梗與果萼處呈現兩端石細胞多中間少的現象，越 靠近胴部可被染色的石細胞數目越少。在盛花36 d后，可被染色的石細胞逐漸減少，總體石細胞數量趨勢是先增加后下降。

2.3 果實發育過程中石細胞重量與分級

如圖2 所示，從整體上看出，庫爾勒香梨果肉中石細胞重量在盛花后15～36 d 呈增加趨勢；在盛花后36 d 達到最大值，之后呈下降趨勢，且脫萼劑處理的石細胞重量明顯高于對照。脫萼劑處理后，在盛花后15 d 粒徑大于0.3 mm 的石細胞所占比率為0.52%，在盛花后110 d 粒徑大于0.3 mm 的石細胞所占比率為0.48%，說明盛花后期石細胞團趨于變小。

圖2 不同發育時期不同處理果實石細胞重量與分級

2.4 果實發育過程中石細胞含量變化

如圖3 所示，庫爾勒香梨果實石細胞含量隨果實的發育而變化。不同處理間總體趨勢大致相同，在果實生長初期石細胞含量逐漸增加，在盛花后15 d 開始上升，至盛花后36 d 達到最大值，但從盛花后36 d 開始，石細胞含量逐漸下降，在盛花后145 d 降至最低。TIBA 處理的石細胞含量始終最高，在盛花后110 d脫萼劑與TIBA處理的石細胞含量均高于對照，且在果實成熟期即盛花后145 d 顯著高于對照。

圖3 不同發育時期不同處理果實中石細胞含量

2.5 果實發育過程中木質素含量變化

由圖4 可以看出，庫爾勒香梨果實木質素含量隨著果實的發育而升高。木質素含量在盛花后36 d急劇増加，脫萼劑、TIBA 處理和對照的木質素含量分別達9.38%、10.20%、8.20%，這可能是果實發育的主要時期。在果實發育過程中，脫萼劑、TIBA處理的木質素含量始終高于對照，其中TIBA 處理與對照差異均達顯著水平。

圖4 不同發育時期不同處理果實木質素含量

2.6 果實發育過程中木質素代謝相關酶活性變化

2.6.1 PAL 活性的變化

如圖5 所示，庫爾勒香梨生長發育過程中，各處理果實PAL 的活性變化趨勢是大致相同的，均在盛花后15～36 d 呈增加趨勢，在盛花后36 d 達到最大值，之后呈逐漸下降的趨勢，盛花后145 d 降至最低。不同處理間的PAL 活性存在一定差異，TIBA 處理的PAL 活性始終高于對照，脫萼劑處理與對照差異不顯著。

圖5 不同發育時期不同處理果實PAL 活性的變化

2.6.2 POD 活性的變化

在庫爾勒香梨果實的整個發育時期，POD 活性在盛花后15～36 d 呈增加趨勢，盛花后36 d 達到最大值，之后呈逐漸下降的趨勢（圖6）。不同處理間的果實POD 活性有一定差異，TIBA 處理的果實POD 活性均顯著高于其他2 個處理，脫萼劑處理的POD 活性與對照差異不顯著。

圖6 不同發育時期不同處理果實POD 活性的變化

2.6.3 PPO 活性的變化

如圖7 所示，在果實發育過程中，不同處理的PPO 活性總體變化趨勢相似，均在盛花后呈先增加后下降的趨勢。不同處理間的果實PPO 活性存在一定差異，TIBA 處理的果實PPO 活性始終高于其他2 個處理，脫萼劑處理的PPO 活性與對照差異不顯著。

圖7 不同發育時期不同處理果實PPO 活性的變化

3 討 論

植物生長調節劑是一種能夠有效控制植物生長發育的人工合成的化學成分，噴施不同的植物生長調節劑可以促進果樹的營養生長、改善果實部分品質。前人研究發現，庫爾勒香梨坐果率、脫萼率會因不同的植物生長調節劑產生不同的影響[20-21]。同樣本研究發現，脫萼劑和TIBA 可以提高庫爾勒香梨的脫萼率，且脫萼劑的脫萼效果更佳。

石細胞是一種厚壁組織細胞，由薄壁組織細胞將木質素沉積在厚壁組織細胞的初生壁上而形成的[22]。劉玲等[4]研究表明，庫爾勒香梨果實從花后15 d 逐漸開始形成石細胞，花后50 d 左右達到最大值，之后隨著果實成熟石細胞團的密度表現下降的趨勢。本研究表明，盛花后15～36 d 石細胞含量不斷增加達到高峰，盛花36 d 后石細胞含量逐漸減少，這與前人研究結果一致。梨果實發育過程中木質素含量呈先上升后下降的趨勢，且石細胞含量與木質素含量呈顯著正相關[23-24]。本研究同樣發現，在盛花后15～36 d 木質素含量不斷增加達到高峰，盛花36 d 后木質素含量表現下降的趨勢，且木質素含量與石細胞含量發育趨勢存在一致性。同時，試驗結果表明在盛花后36～81 d 脫萼劑處理的庫爾勒香梨石細胞含量與對照相比有所下降，但在盛花后110 d脫萼劑與TIBA處理的果實石細胞含量均高于對照，且TIBA 處理顯著高于對照，同時盛花后145 d 均顯著高于對照。

庫爾勒香梨果實石細胞是一種高度分化的木質化的細胞，梨果實石細胞主要由木質素和纖維素組成。章霄云等[25]研究表明，PAL、POD、PPO 在木質素的合成過程中發揮有重要的調控作用。王丹陽[26]研究發現，隨著梨果實的生長發育POD 活性有一個上升趨勢，并達到一個酶活最大值，再逐漸下降。這與本研究結果基本一致，在盛花后15～36 d果實POD 活性不斷增加達到高峰，盛花36 d 后呈下降的趨勢。張紹鈴等[27]研究發現，在果實發育初期PPO 的活性較高，隨著果實發育逐漸降低；PAL與PPO 活性變化相似。這與本研究結果一致，PPO與PAL 活性變化均呈現先上升后下降的趨勢。陶書田等[28]研究表明，梨果實中POD、PAL 及PPO 活性與果實中石細胞的形成之間呈正相關。張士鴻[29]研究發現，碭山酥梨果實石細胞含量、木質素含量及木質素相關酶活性的變化趨勢基本相同，總體上均呈先升高后下降的趨勢，三者之間均呈顯著正相關，且在時間上表現出一定的時序性。這與本研究結果一致，本研究結果發現，隨著果實的生長發育，石細胞含量、木質素含量、木質素代謝過程中相關酶活性之間存在時序性、一致性，且趨勢均為先升高后下降。

4 結 論

綜上所述，本研究表明脫萼劑和TIBA 均可以使庫爾勒香梨果實脫萼率增加，且脫萼劑處理效果更佳。同時果實發育前期，經過脫萼劑與TIBA 處理的庫爾勒香梨果實中木質素相關酶PAL、POD、PPO 的活性升高，從而造成石細胞含量與對照相比有所增加；盛花期后110 d，脫萼劑與TIBA 處理的石細胞含量均高于對照，且在果實成熟期即盛花后145 d 均顯著高于對照，但TIBA 處理的石細胞含量始終高于脫萼劑處理。綜上，建議在實際生產中采用脫萼劑處理，在提高脫萼率的同時，更有利于保證庫爾勒香梨的果實品質。