楊 波,郭春苗,木巴熱克·阿尤普,肖 麗,許 娟,龔 鵬,徐葉挺

(新疆農(nóng)業(yè)科學(xué)院園藝作物研究所, 烏魯木齊 830091)

0 引 言

【研究意義】扁桃又名巴旦木，其食用部位是種仁，具有很高的營(yíng)養(yǎng)價(jià)值和經(jīng)濟(jì)價(jià)值[1]，其種仁發(fā)育的充分與否很大程度上決定于果肉組織及內(nèi)果皮的糖分代謝。且內(nèi)果皮薄，出仁率高，價(jià)值高，反之則出仁率低，經(jīng)濟(jì)價(jià)值低[2]。木質(zhì)素的主要功能是強(qiáng)固細(xì)胞壁，增強(qiáng)抗病性的作用，內(nèi)果皮木質(zhì)化程度對(duì)果核有重要意義。研究?jī)?nèi)果皮的發(fā)育及其形成機(jī)制可為品種選育提供解決途徑。【前人研究進(jìn)展】?jī)?nèi)果皮木質(zhì)化加厚是由于酚類物質(zhì)的聚集和木質(zhì)素沉積，木質(zhì)素作為植物生長(zhǎng)發(fā)育過(guò)程中主要的次生代謝產(chǎn)物與內(nèi)果皮形成緊密相關(guān)[7]，楊愛珍等[8]在核果類桃上面研究得出糖類物質(zhì)的積累量直接影響著內(nèi)果皮發(fā)育的好壞。Dardick C D[9]研究表明，桃內(nèi)果皮硬核生理過(guò)程需要消耗大量的營(yíng)養(yǎng)。Buchanan, Bob B[10]研究表明，木質(zhì)素碳素骨架主要是由葡萄糖代謝產(chǎn)物所提供，通過(guò)糖酵解途徑提供磷酸烯醇式丙酮酸和磷酸戊糖途徑提供2赤蘚糖-4磷酸，再通過(guò)莽草酸途徑合成苯丙氨酸和酪氨酸，合成不同類型的木質(zhì)素。木質(zhì)素積累的主要物質(zhì)基礎(chǔ)是葡萄糖，而其他形態(tài)糖類物質(zhì)需轉(zhuǎn)化成葡萄糖才能參與木質(zhì)素的合成。扁桃內(nèi)果皮主要成分為木質(zhì)素，且在其發(fā)育過(guò)程中需要消耗大量的碳水化合物作為營(yíng)養(yǎng)[11]?！颈狙芯壳腥朦c(diǎn)】國(guó)內(nèi)外對(duì)糖類物質(zhì)和木質(zhì)素的積累的影響研究多集中在植物抗性和品質(zhì)上[3-6]，但糖類物質(zhì)的積累和木質(zhì)素次生代謝對(duì)扁桃薄厚殼的形成差異影響的研究尚未報(bào)道。研究扁桃內(nèi)果皮中木質(zhì)素及糖類物質(zhì)的動(dòng)態(tài)變化規(guī)律，分析糖類物質(zhì)的積累對(duì)內(nèi)果皮木質(zhì)化程度的影響?！緮M解決的關(guān)鍵問(wèn)題】測(cè)定和分析扁桃內(nèi)果皮不同發(fā)育時(shí)期木質(zhì)素和糖類物質(zhì)，研究扁桃內(nèi)果皮發(fā)育及其形成機(jī)制，為扁桃內(nèi)果皮適宜厚度和果實(shí)品質(zhì)研究提供理論基礎(chǔ)。

1 材料與方法

1.1 材 料

試驗(yàn)材料采于喀什地區(qū)莎車縣扁桃種質(zhì)資源保存圃，2個(gè)供試品種 紙皮(Amygdaluscommuniscv. Zhipi)和長(zhǎng)石頭(Amygdaluscommuniscv. Changshitou) 樹齡均為40年。紙皮內(nèi)果皮(核殼)厚度約0.45 mm，長(zhǎng)石頭內(nèi)果皮厚度約4.55 mm。

1.2 方 法

每個(gè)品種3株樹作為試驗(yàn)采樣株，作為3個(gè)生物學(xué)重復(fù)，于2016年4月25日(花后25 d)開始采集發(fā)育正常果實(shí)20個(gè)，每隔15 d采樣1次，至果實(shí)成熟為止，共計(jì)7次(采樣時(shí)間分別為花后25、40、55、70、85、100和115 d)。立即帶回實(shí)驗(yàn)室，去除種仁和外果皮，留取內(nèi)果皮液氮中保存待用。

1.2.2 測(cè)試指標(biāo)

電子天平稱量單果重，10個(gè)重復(fù)，取平均值；游標(biāo)卡尺分別測(cè)量中內(nèi)果皮厚度，10個(gè)重復(fù)，取平均值；木質(zhì)素含量測(cè)定參照陶書田[12]巰基乙酸法，還原性糖測(cè)定參照DNS比色法[13-14]，可溶性總糖、淀粉測(cè)定參照蒽酮比色法[13-14]，纖維素含量測(cè)定采用72%H2SO4酸解洗滌法[13-14]，各3個(gè)重復(fù) ，取平均值。

1.2.3 提取分離

稱取內(nèi)果皮0.5 g于10 mL離心管中，加入8 mL 80%乙醇溶液，80℃水浴30 min，每隔2 min攪拌1次。用少量80%乙醇沖洗玻璃棒，并將溶液冷卻室溫后4 000 r/min離心取上清液倒入25 mL離容量瓶；如上述方法重復(fù)提取2次，將上清液合并至25 mL的容量瓶，并定容至刻度線。該提取液用于測(cè)定還原性糖和可溶性糖的測(cè)定。

向上述的沉淀中加入2 mL蒸餾水，在沸水中水浴15 min，冷卻后加入2 mL 9.2 mol/L高氯酸，攪拌后加蒸餾水4 mL，混勻后4 000 r/min離心10 min，上清液轉(zhuǎn)入50 mL容量瓶中，上述方法重復(fù)2遍，將上清液合并，用蒸餾水洗沉淀2次每次5 mL，蒸餾水定容至刻度線。該提取液即為淀粉溶液。

依次用0.1 mol/L NaOH溶液、蒸餾水和丙酮，各洗沉淀2次，每次5 min，用量5 mL，用于去除蛋白和果膠等雜質(zhì)。離心棄上清，向沉淀中加入5 mL 60%硫酸溶液，攪拌均勻后放置4℃冰箱冷水解12 h，離心取上清，重復(fù)上述操作，將2次上清液合并，用60%硫酸溶液定容至25 mL容量瓶中，用于纖維素的測(cè)定。

1.3 數(shù)據(jù)處理

采用Excel 2010軟件進(jìn)行數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)和圖表繪制，SPSS 20.0軟件進(jìn)行相關(guān)性分析。

2 結(jié)果與分析

2.1 扁桃果實(shí)發(fā)育過(guò)程中單果質(zhì)量的變化

研究表明，紙皮與長(zhǎng)石頭果實(shí)的生長(zhǎng)曲線呈單S型曲線，但是在扁桃在花后25～55 d，中果皮、內(nèi)果皮均不斷加厚生長(zhǎng)，單果的質(zhì)量迅速增加，到花后55～85 d，紙皮扁桃果實(shí)質(zhì)量緩慢增長(zhǎng)，內(nèi)果皮逐漸加厚生長(zhǎng)，長(zhǎng)石頭扁桃中果皮厚度緩慢變薄，內(nèi)果皮逐漸加厚生長(zhǎng)，單果重緩慢下降，即扁桃進(jìn)入發(fā)育的第2時(shí)期，為內(nèi)果皮逐漸木質(zhì)化和種子逐漸成熟時(shí)期。到花后85 d果實(shí)質(zhì)量迅速下降，這是由于扁桃中果皮失水皺縮及內(nèi)果皮基本形成的原因，花后100～115 d中內(nèi)果皮厚度、單果重幾乎保持不變，種仁成熟。圖1，圖2

老師在上課的過(guò)程中，積極地替學(xué)生分析和開導(dǎo)他們，引發(fā)學(xué)生的思考和想象，讓他們?cè)谀X海中形成自己的對(duì)美的理解，用心去體會(huì)和感悟美的標(biāo)準(zhǔn)和真諦。當(dāng)他們能自己發(fā)現(xiàn)美的時(shí)候，才是他們真正開始提升的時(shí)候。

2.2 扁桃果實(shí)發(fā)育過(guò)程中內(nèi)果皮可溶性總糖含量的變化

研究表明，紙皮和長(zhǎng)石頭扁桃內(nèi)果皮可溶性總糖含量的變化趨勢(shì)一致，紙皮是在花后40 d達(dá)到高峰，長(zhǎng)石頭是在花后55 d達(dá)到高峰，隨后逐漸下降?；ê?5 d 2個(gè)扁桃品種可溶性糖含量變化均在7%以下，且兩者無(wú)明顯差異。不同品種扁桃具有相同的總糖變化趨勢(shì)，但由于薄厚程度不一的扁桃成熟期有一定的差異。圖3

2.3 扁桃果實(shí)發(fā)育過(guò)程中內(nèi)果皮還原性糖、淀粉的變化

研究表明，紙皮和長(zhǎng)石頭扁桃內(nèi)果皮淀粉含量的變化均為先上升后下降趨勢(shì)，且在花后40 d淀粉含量達(dá)到高峰。紙皮扁桃內(nèi)果皮還原性糖含量的變化趨勢(shì)呈現(xiàn)先上升后下降，且是在花后40 d達(dá)到高峰，長(zhǎng)石頭呈現(xiàn)下降趨勢(shì)。長(zhǎng)石頭后期淀粉和還原性糖含量下降速度快于紙皮。圖4

2.4 扁桃果實(shí)發(fā)育過(guò)程中內(nèi)果皮木質(zhì)素、纖維素含量的變化

研究表明，花后25 d至花后40 d，紙皮和長(zhǎng)石頭扁桃內(nèi)果皮木質(zhì)素含量緩慢積累，且紙皮扁桃內(nèi)果皮木質(zhì)素含量高于長(zhǎng)石頭扁桃；花后40 d，長(zhǎng)石頭扁桃內(nèi)果皮木質(zhì)素含量迅速上升，花后55 d，紙皮扁桃內(nèi)果皮木質(zhì)素含量迅速上升，且花后55 d至花后115 d長(zhǎng)石頭扁桃內(nèi)果皮木質(zhì)素含量高于紙皮扁桃。

紙皮扁桃和長(zhǎng)石頭扁桃內(nèi)果皮發(fā)育過(guò)程中纖維素含量均呈現(xiàn)上升趨勢(shì)，花后25 d紙皮扁桃內(nèi)果皮中纖維素含量高于長(zhǎng)石頭扁桃，花后40 d至花后115 d長(zhǎng)石頭扁桃果實(shí)內(nèi)果皮中纖維素含量迅速積累，高于紙皮扁桃。圖5

2.5 扁桃內(nèi)果皮厚度與木質(zhì)素含量、糖分含量的相關(guān)性

研究表明，紙皮扁桃果實(shí)內(nèi)果皮發(fā)育前期內(nèi)果皮厚度與可溶性糖含量呈負(fù)相關(guān)，與還原性糖、淀粉呈正相關(guān)。后期與可溶性糖、還原性糖、淀粉含量呈負(fù)相關(guān)；長(zhǎng)石頭扁桃果實(shí)發(fā)育前期內(nèi)果皮厚度與可溶性糖、淀粉呈正相關(guān)，與還原性糖呈顯著負(fù)相關(guān)。后期與可溶性糖、淀粉含量呈正相關(guān)、與還原性糖呈負(fù)相關(guān)。扁桃內(nèi)果皮整個(gè)發(fā)育過(guò)程與木質(zhì)素、纖維素含量呈正相關(guān)。表1

表1 扁桃內(nèi)果皮厚度與木質(zhì)素含量及各糖分含量的相關(guān)性Table 1 Correlation analysis of the endocarp thickness and sugar content of the almond endocarp

3 討 論

3.1 扁桃果實(shí)內(nèi)果皮木質(zhì)素、纖維素與木質(zhì)化加厚的關(guān)系

扁桃內(nèi)果皮即果殼部分是果實(shí)經(jīng)濟(jì)性狀的重要組成部分，也是評(píng)價(jià)扁桃品種優(yōu)良與否的重要指標(biāo)。前人研究發(fā)現(xiàn)[16]果實(shí)發(fā)育過(guò)程中內(nèi)果皮的發(fā)育是不斷木質(zhì)化加厚的過(guò)程。曹愛娟等[7]研究表明，內(nèi)果皮主要成分為木質(zhì)素，其次為纖維素。木質(zhì)素、纖維素含量的逐漸積累與內(nèi)果皮細(xì)胞木質(zhì)化加厚密切相關(guān)。研究發(fā)現(xiàn)內(nèi)果皮厚度與木質(zhì)素、纖維素含量呈正相關(guān)，同時(shí)木質(zhì)素與纖維素含量也呈正相關(guān)關(guān)系，這與文菁等[17]研究一致。

研究發(fā)現(xiàn)，薄殼品種紙皮和厚殼品種長(zhǎng)石頭在果實(shí)的發(fā)育過(guò)程中內(nèi)果皮的木質(zhì)素含量的變化規(guī)律均一致，呈現(xiàn)上升趨勢(shì)。這與文菁等[17]研究桃內(nèi)果皮中木質(zhì)素含量變化趨勢(shì)一致。花后25～40 d，紙皮和長(zhǎng)石頭木質(zhì)素含量緩慢積累，且紙皮扁桃木質(zhì)素含量高于長(zhǎng)石頭扁桃；花后55 d，紙皮和長(zhǎng)石頭木質(zhì)素含量迅速上升，且長(zhǎng)石頭扁桃木質(zhì)素含量高于紙皮扁桃。前期薄殼扁桃木質(zhì)素積累量大于厚殼扁桃，后期即硬殼期，薄厚殼扁桃木質(zhì)素積累速度均迅速，但厚殼扁桃木質(zhì)素含量積累量更大。纖維素含量的變化規(guī)律和木質(zhì)素相似，內(nèi)果皮發(fā)育前期薄殼比厚殼纖維素積累量高，而內(nèi)果皮發(fā)育前期至硬殼期厚殼扁桃的纖維素含量高于薄殼扁桃。推測(cè)在花后40～55 d屬內(nèi)果皮快速發(fā)育階段，為培育適宜薄厚殼，通過(guò)在這一時(shí)期適當(dāng)控制內(nèi)果皮的快速生長(zhǎng)，可推斷內(nèi)果皮發(fā)育后期木質(zhì)素、纖維素含量積累量的多少?zèng)Q定了內(nèi)果皮木質(zhì)化加厚的程度。

3.2 扁桃果實(shí)內(nèi)果皮糖類物質(zhì)與木質(zhì)化加厚的關(guān)系

內(nèi)果皮形成是復(fù)雜的細(xì)胞壁合成和木質(zhì)素沉積的過(guò)程，其內(nèi)糖類物質(zhì)的積累對(duì)扁桃種仁的充分發(fā)育起著至關(guān)重要的作用，且對(duì)自身的初生壁的形成和后期木質(zhì)素、纖維素的形成至關(guān)重要[18]。

紙皮與長(zhǎng)石頭扁桃果實(shí)單果重硬殼前期呈單S曲線，這與高啟明等[19]研究幼果發(fā)育相一致，在花后25～55 d，中果皮、內(nèi)果皮均不斷加厚生長(zhǎng)，單果的質(zhì)量迅速上升，表明扁桃果實(shí)發(fā)育前期維管束為中內(nèi)果皮運(yùn)輸光合產(chǎn)物，兩者之間有相同的代謝途徑，這與申作連等[20]研究一致。花后55至85 d，紙皮扁桃果實(shí)質(zhì)量緩慢增長(zhǎng)，中、內(nèi)果皮逐漸加厚生長(zhǎng)，長(zhǎng)石頭扁桃中果皮厚度緩慢變薄，內(nèi)果皮逐漸加厚生長(zhǎng)，單果重緩慢下降，即扁桃進(jìn)入發(fā)育的第2時(shí)期，為內(nèi)果皮逐漸木質(zhì)化和種子逐漸成熟時(shí)期。形成較厚的內(nèi)果皮需要向內(nèi)果皮中運(yùn)輸營(yíng)養(yǎng)成分更多，這個(gè)時(shí)期主要是內(nèi)果皮、種仁在增重。這與楊愛珍等[8]研究桃相反。這主要是扁桃食用仁，桃是食用果肉。研究發(fā)現(xiàn)在內(nèi)果皮的發(fā)育過(guò)程中，紙皮和長(zhǎng)石頭扁桃中的淀粉含量呈現(xiàn)先上升后下降變化趨勢(shì)，而紙皮和長(zhǎng)石頭中還原性糖含量均呈現(xiàn)下降趨勢(shì)，可溶性總糖均呈現(xiàn)先上升后下降趨勢(shì)，紙皮扁桃在花后40 d達(dá)到高峰，長(zhǎng)石頭扁桃在花后55 d達(dá)到高峰。吳國(guó)良等[11]研究表明，隨著內(nèi)果皮木質(zhì)化的進(jìn)程，扁桃果肉組織糖類物質(zhì)積累降低。研究發(fā)現(xiàn)扁桃內(nèi)果皮木質(zhì)化過(guò)程內(nèi)果皮中糖類物質(zhì)也在下降，證實(shí)了果肉中糖類物質(zhì)一部分運(yùn)輸至內(nèi)果皮，并作為合成木質(zhì)素的前體物質(zhì)供內(nèi)果皮木質(zhì)化加厚，另一部分通過(guò)內(nèi)果皮中維管束細(xì)胞運(yùn)輸至種仁供其發(fā)育。由此推斷扁桃果實(shí)內(nèi)果皮發(fā)育可以分為2個(gè)階段，第1階段是糖含量積累階段，為內(nèi)果皮細(xì)胞正常分裂分化生長(zhǎng)和后期次生細(xì)胞壁木質(zhì)素沉積提供物質(zhì)基礎(chǔ)，第2階段內(nèi)果皮的木質(zhì)化階段，這一前體物質(zhì)通過(guò)莽草酸途徑合成芳香族氨基酸，在經(jīng)過(guò)一系列的代謝途徑合成大量木質(zhì)素。由此可推斷，由于糖類物質(zhì)參與木質(zhì)素的合成，導(dǎo)致糖類物質(zhì)含量的下降，木質(zhì)素的積累。長(zhǎng)石頭扁桃糖類物質(zhì)的起始含量高于紙皮扁桃，而紙皮扁桃木質(zhì)素積累量高于長(zhǎng)石頭扁桃。花后25 d，紙皮扁桃比長(zhǎng)石頭扁桃糖類物質(zhì)含量的積累多，花后55 d，長(zhǎng)石頭比紙皮扁桃木質(zhì)素積累速度更快，進(jìn)一步證實(shí)了糖類物質(zhì)與木質(zhì)素合成的前體物質(zhì)密切相關(guān)，其充分積累更有利于后期內(nèi)果皮木質(zhì)素成分的積累完全和硬殼的堅(jiān)實(shí)度的形成。糖類物質(zhì)積累需要達(dá)到一個(gè)較高的水平之后，形成足夠合成木質(zhì)素所需要的前體物質(zhì)，木質(zhì)素才會(huì)迅速積累，糖類物質(zhì)積累量決定了后期木質(zhì)素的沉積量，這可能是扁桃薄厚殼形成的重要原因之一。

4 結(jié) 論

扁桃內(nèi)果皮發(fā)育過(guò)程中，木質(zhì)素、纖維素呈逐漸升高趨勢(shì)，淀粉、可溶性糖含量呈現(xiàn)先升高隨下降趨勢(shì)，在花后40 d達(dá)到峰值。長(zhǎng)石頭扁桃花后40 d內(nèi)果皮木質(zhì)素開始迅速積累，紙皮扁桃花后55 d內(nèi)果皮木質(zhì)素開始迅速積累，厚殼扁桃品種長(zhǎng)石頭木質(zhì)素開始積累的時(shí)間要早于薄殼品種紙皮，長(zhǎng)石頭木質(zhì)素速度和積累量要明顯高于紙皮。 扁桃內(nèi)果皮厚度與木質(zhì)素、纖維素積累量呈顯著正相關(guān)。糖類物質(zhì)積累與代謝與扁桃內(nèi)果皮木質(zhì)化和加厚密切關(guān)聯(lián)。扁桃內(nèi)果皮的形成是果實(shí)內(nèi)高水平糖類物質(zhì)積累與代謝產(chǎn)生木質(zhì)素合成所需的前體物質(zhì)，引起木質(zhì)素的大量積累，進(jìn)而導(dǎo)致內(nèi)果皮木質(zhì)化和加厚。