張立恒

摘要 探討溫室甜櫻桃“美早”裂果易發(fā)生時期和噴施CaCl2緩解裂果的作用機制，為合理緩解溫室甜櫻桃裂果發(fā)生提供理論依據(jù)。以溫室甜櫻桃“美早”作為研究對象，在果實硬核期進行葉面連續(xù)噴施4次0.5%的CaCl2，分析轉(zhuǎn)色期（第 Ⅰ 時期）、生理成熟期（第 Ⅱ 時期）和成熟期（第 Ⅲ 時期）裂果率、果實品質(zhì)（單果重、硬度、可溶性糖含量和蘋果酸含量）和果實內(nèi)含物（Ca含量和果膠酶活性及總果膠含量）的變化。結(jié)果表明，溫室甜櫻桃“美早”裂果的主要發(fā)生時期在第 Ⅰ 時期，噴施CaCl2能有效緩解裂果率。果實第 Ⅲ 時期，噴施CaCl2使果實硬度和可溶性糖含量分別顯著增加。噴施CaCl2顯著增加了果實中的Ca含量，其通過改變果實中果膠酶活性及總果膠含量，增加了果實細胞間連接強度，最終實現(xiàn)抵抗裂果的作用。

關(guān)鍵詞 甜櫻桃；裂果；CaCl2

中圖分類號 S 662.5? 文獻標識碼 A? 文章編號 0517-6611（2024）06-0047-04

doi：10.3969/j.issn.0517-6611.2024.06.012

開放科學（資源服務）標識碼（OSID）：

Mechanism Analysis of? Foliar Application of CaCl2 on Relieving Cracking of Sweet Cherry ‘Tieton in the Greenhouse

ZHANG Li-heng

（Dalian Academy of Agricultural Sciences， Dalian， Liaoning 116023）

Abstract Discussion on the cracking period of sweet cherry ‘Tieton in greenhouse and mechanism of foliar application of CaCl2 on relieving cracking will provide the theoretical basis for effective prevention and mitigation of the fruit cracking in production. Sweet cherry ‘Tieton in the greenhouse were taken as testing materials. In the hardening stage， foliar application of 0.5% CaCl2 with four times were conducted. The cracking rate， fruit quality （fruit weight， firmness， soluble sugar content and L-malic acid content） and fruit characters （Ca content， pectinase activity and total pectin content） were analysed at color-changed stage （stage I）， physiological maturity stage （stage II） and maturity stage （stage III） under different treatment methods. Fruit cracking of sweet cherry ‘Tieton in the greenhouse was mainly occurred during the stage I. The fruit cracking after foliar application of CaCl2 were significantly reduced. The analysis of fruit quality of the stage III showed that fruit firmness and soluble sugar content under foliar application of CaCl2 treatment were significantly increased. Under the foliar application of CaCl2 treatment， the content of Ca was significantly increased， and the pectinase activity and total pectin content were significantly changed， and increased the strength of intercellular connections， ultimately achieving resistance to fruit cracking.

Key words Sweet cherry;Cracking;CaCl2

甜櫻桃是深受國人喜愛的水果之一，自20世紀90年代溫室甜櫻桃在全國快速發(fā)展，據(jù)不完全統(tǒng)計全國溫室甜櫻桃栽培面積約有1.3萬hm2（200萬畝）［1］。溫室甜櫻桃栽培通過調(diào)控物候期實現(xiàn)果實反季成熟的目的，拉長了本土甜櫻桃鮮果的供應期，推動甜櫻桃產(chǎn)業(yè)發(fā)展。然而，雖然溫室甜櫻桃栽培技術(shù)管理體系日趨完善，但果實裂果嚴重影響果實品質(zhì)、加速水分流失以及真菌感染，最終導致果實失去商品性，影響果農(nóng)的經(jīng)濟效益［2］。

甜櫻桃裂果是果實的一種生理疾病，人們普遍認為引起甜櫻桃裂果最直接因素是果實直接吸收水分造成，Sekse［3］指出，甜櫻桃裂果產(chǎn)生的原因之一是果實在滲透勢的作用下將環(huán)境中水分引入果實內(nèi)部導致體積不斷增加，當超過果皮的韌性后導致果實開裂。Ca作為果實內(nèi)重要的元素對防治裂果起到重要作用，如外源補Ca能夠降低臍橙［4］、葡萄［2，5］、枇杷［6］裂果的發(fā)生。這是由于Ca是細胞壁的重要組成部分，較高的Ca含量能增加細胞壁的韌性，增強果實的抗裂性，而缺Ca果實則容易引起裂果的發(fā)生［2］。在生產(chǎn)中外源補Ca是緩解裂果的常用手段，但其防范效果及作用機制研究甚少。筆者以溫室甜櫻桃“美早”為試材，研究噴施CaCl2對果實裂果率、果實品質(zhì)及果實性狀指標的影響，分析裂果發(fā)生時期、噴施CaCl2調(diào)控甜櫻桃裂果率的作用機制，為緩解溫室甜櫻桃裂果提供理論依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 材料及處理

試驗于2022年1—4月在大連市現(xiàn)代農(nóng)業(yè)生產(chǎn)發(fā)展服務中心（大連市農(nóng)業(yè)科學研究院）甜櫻桃試驗基地（溫室內(nèi)）進行，以15年生甜櫻桃“美早”為試驗材料。共設3個處理，即噴施清水（CK）、噴施CaCl2（0.5%的水溶液），每個處理選取3株長勢相近的甜櫻桃“美早”植株作為3次重復。試驗于果實硬核期進行，對CK噴施清水，對CaCl2處理噴施0.5%的CaCl2水溶液。噴施時間于15∶00進行，以葉片和果面滴水為度。以后每隔7 d噴施清水或CaCl2，共噴施4次。

于果實轉(zhuǎn)色期（第 Ⅰ 時期）、生理成熟期（第 Ⅱ 時期）和成熟期（第 Ⅲ 時期）（圖1）。分別從植株上、中、下部選取90顆大小、成熟度一致的健康果實，用冰盒帶回實驗室，30顆用于裂果率測定，30顆用于果實品質(zhì)指標測定（單果重、硬度），另外30顆去果核混樣后用錫箔紙分裝，液氮速凍，-80 ℃冰箱保存，用于果實相關(guān)性狀測定（可溶性糖、蘋果酸、Ca、果膠酶、總果膠）。

1.2 測定項目與方法

1.2.1 裂果率。

裂果率的測定參照王旭旭等［7］的葡萄裂果試驗方法進行設計（有改動），即將30顆果實放入裝有清水的小桶中浸泡并開始計時，待6 h后將果實全部取出擦干表面水分，記錄裂果情況。

裂果率=裂果數(shù)/總果數(shù)×100%

1.2.2 果實大小與硬度。

單果重用百分之一電子天平測定；果實硬度用 FT-7 型水果硬度無損傷檢測儀測定。2個指標分別測定30顆果后計算平均值。

1.2.3 果實品質(zhì)及內(nèi)含物。

（1）可溶性糖含量。稱取0.1 g甜櫻桃果實樣本裝入自動研磨機EP管內(nèi)，同時加入1.5 mL的80%乙醇，研磨后將粗提液置于50 ℃水浴20 min（封口膜纏緊，防止液體散失，且間隔2 min振蕩混勻一次），冷卻后（若有損失，可加80%乙醇補齊至1.5 mL），12 000 r/min，室溫離心10 min，取上清液備用。按試劑盒說明分別加入工作液后在620 nm的波長下測定可溶性糖含量。

（2）蘋果酸含量。稱取0.1 g甜櫻桃果實樣本裝入自動研磨機EP管內(nèi)，同時加入1 mL提取液研磨，冷凍離心機12 000 r/min，4 ℃離心10 min，上清液待測。按試劑盒說明分別加入工作液后在450 nm波長下進行蘋果酸含量測定。

（3）蛋白定量。稱取0.1 g甜櫻桃果實樣本裝入自動研磨機EP管內(nèi)，同時加入0.9 mL提取液（0.1 mol/L且pH為7.0～7.4的磷酸緩沖液），冷凍離心機2 500 r/min，4 ℃離心10 min，上清液待測。按試劑盒說明分別加入工作液后在595 nm的波長下進行蛋白定量測定。

（4）Ca含量。分別稱取2份0.1 g甜櫻桃果實樣本裝入自動研磨機EP管中，其中一份采用考馬斯亮藍法測定蛋白濃度。另外一份按試劑盒說明分別加入工作液后在610 nm的波長下進行Ca含量測定。

（5）果膠酶活性。稱取0.1 g甜櫻桃果實樣本裝入自動研磨機EP管中，同時加入1 mL提取液，研磨勻漿，10 000 r/min，4 ℃離心10 min，去上清液，置于冰上待測。按試劑盒說明分別加入工作液后在540 nm的波長下進行果膠酶活性測定。

（6）總果膠含量。采用咔唑比色法。稱取0.1 g甜櫻桃果實樣本裝入自動研磨機EP管中，同時加入1.5 mL的80% 乙醇，研磨勻漿，85 ℃水浴10 min（及時補充80%乙醇至1 mL），取出流水冷卻后，8 000 r/min，25 ℃離心10 min，棄上清，留沉淀。向沉淀中加入1 mL的80%乙醇，混勻，85 ℃水浴10 min（及時補充80%乙醇至1 mL），取出流水冷卻后，8 000 r/min，25 ℃離心10 min，棄上清，留沉淀。向沉淀中加入1 mL提取液混勻，95 ℃水浴60 min，流水冷卻至室溫，8 000 r/min，25 ℃離心10 min，取上清液待測。按試劑盒說明分別加入工作液后在530 nm的波長下進行果膠含量測定。

1.3 數(shù)據(jù)分析

使用SPSS 24.0進行差異顯著性分析，使用Excel 365進行作圖。

2 結(jié)果與分析

2.1 噴施CaCl2對溫室甜櫻桃“美早”裂果率的影響

由圖2可知，溫室甜櫻桃“美早”果實在不同發(fā)育時期的裂果率呈下降趨勢，其中以第 Ⅰ 時期裂果率最高，表明裂果主要發(fā)生在第 Ⅰ 時期。果實噴施CaCl2處理后能夠降低45.62%、46.50%和47.37%的裂果率。

2.2 噴施CaCl2對溫室甜櫻桃“美早”果實品質(zhì)的影響

由表1可知，隨著果實的逐漸成熟溫室甜櫻桃“美早”果實單果重和可溶性糖含量逐漸增加，而果實硬度、蘋果酸含量和Ca含量逐漸降低。在單果重和蘋果酸方面，噴施CaCl2處理并未引起二者的顯著變化。果實硬度在第 Ⅱ 和 Ⅲ 時期分別顯著增加8.32%和9.88%。這表明噴施CaCl2能有效增加果實成熟期的硬度?？扇苄蕴呛吭诠麑嵃l(fā)育的第 Ⅱ 和 Ⅲ 時期分別顯著增加了11.07%和8.14%。果實中Ca含量呈下降趨勢，與CK相比分別增加15.29%、21.64%和24.79%。

2.3 噴施CaCl2對溫室甜櫻桃“美早”果膠酶活性及總果膠含量的影響

果實不同發(fā)育時期果膠酶活性（圖3）和總果膠含量（圖4）呈相反的變化趨勢，即果膠酶活性增加，總果膠含量下降，這說明甜櫻桃“美早”果實成熟過程中，果實中總果膠含量隨著果膠酶活性的增加而下降。在第 Ⅱ 和 Ⅲ 時期，與未噴施CaCl2相比，噴施CaCl2后果膠酶活性分別下降37.72%和27.17%，總果膠含量顯著增加24.77%和30.93%，這表明噴施CaCl2能夠通過抑制果膠酶活性緩解第 Ⅱ 和 Ⅲ 時期總果膠的降解。

3 討論

3.1 噴施CaCl2對溫室甜櫻桃“美早”裂果的影響

溫室栽培通過調(diào)控環(huán)境改變果樹的物候期已成為增加果農(nóng)創(chuàng)收的手段，然而果實裂果成為制約溫室甜櫻桃發(fā)展的瓶頸。因此，研究緩解溫室甜櫻桃裂果的措施及作用機制具有重要意義。在甜櫻桃溫室生產(chǎn)中外源補Ca是有效的防裂果手段。在外源補Ca的研究上，Wójcik等［8］和Landi等［9］分別指出甜櫻桃硬核期外源補Ca能夠有效增加果實中Ca含量，從而緩解裂果的發(fā)生。這是由于幼果期細胞的快速分裂能夠加速果實對Ca的吸收，而果實成熟期受到葉片蒸騰作用的競爭、果梗木質(zhì)部功能的喪失以及果皮角質(zhì)層的增厚極易導致果實缺Ca，因此幼果期是補Ca的關(guān)鍵時期［10］。該研究在溫室甜櫻桃“美早”硬核期噴施0.5%的CaCl2處理能有效緩解甜櫻桃“美早”的裂果。值得注意的是，隨著果實發(fā)育時期的延長裂果率呈下降趨勢，其中第 Ⅰ 時期顯著高于其他2個時期，而第 Ⅱ 和 Ⅲ 時期裂果率差異不顯著。研究表明，甜櫻桃裂果的發(fā)生時期與果實S型生長曲線中第2次快速生長相關(guān)，其中較為常見的裂果時期主要發(fā)生在果實轉(zhuǎn)色后期［11-12］。Christensen［13］指出，甜櫻桃在整個生長季中最易產(chǎn)生裂果的時期是采收前10～25 d。這與該研究結(jié)果一致，甜櫻桃“美早”裂果主要發(fā)生在第 Ⅰ 時期（即轉(zhuǎn)色期）。因此，在溫室甜櫻桃生產(chǎn)中建議在果實硬核期進行噴施CaCl2抗裂果處理，同時重點防控第 Ⅰ 時期（即轉(zhuǎn)色期）溫室內(nèi)高濕環(huán)境，可有效降低裂果的發(fā)生。

3.2 噴施CaCl2對溫室甜櫻桃“美早”裂果機制

Ca被認為是衡量果實品質(zhì)的關(guān)鍵營養(yǎng)元素，其不僅能夠補充果實膨大過程中的缺Ca現(xiàn)象，還能夠提高果實的品質(zhì)。Bakeer［14］研究表明CaCl2能夠提高石榴營養(yǎng)生長參數(shù)、增加產(chǎn)量以及提高果實品質(zhì)性狀；Shi等［2］指出CaCl2能夠促進葡萄可溶性糖和可溶性固形物含量積累，增加果實硬度降低果實膨壓；趙曉梅等［15］認為采前噴Ca能夠增加庫爾勒香梨果實總酸、可溶性固形物及維生素C的含量，同時增加果實硬度。這是由于外源Ca能夠增加葉片中葉綠素含量［16］，而葉綠素含量決定光合效率［17］，最終達到增加果實品質(zhì)的作用。在該研究中，噴施CaCl2能夠顯著增加果實成熟第 Ⅲ 時期的果實硬度和可溶性糖的積累，說明噴施CaCl2能夠增加溫室甜櫻桃“美早”的果實品質(zhì)。

Ca在提高果實品質(zhì)的同時還能通過調(diào)節(jié)細胞功能成為緩解果實裂果的有效手段［18］。一方面，Ca能夠維持細胞膜結(jié)構(gòu)與功能的穩(wěn)定，降低裂果率，這是由于果實內(nèi)細胞破裂會伴隨著蘋果酸的釋放［19］，這些蘋果酸釋放到果實質(zhì)外體后會導致細胞壁果膠Ca的溶解削弱膜透性并降低細胞壁強度，從而引起裂果的發(fā)生［20］，而補充Ca能夠增加細胞壁強度，防止因細胞壁膨脹導致裂果發(fā)生［21-22］。在試驗中，溫室甜櫻桃“美早”在果實硬核期噴施4次CaCl2能有效增加果實中Ca含量，盡管噴施CaCl2后蘋果酸含量在各時期與CK相比無顯著差異，但果實內(nèi)Ca含量的相對穩(wěn)定，增強了果實細胞壁的強度，進而緩解了果實開裂。

另一方面，細胞壁是由多糖（果膠、纖維素和半纖維素）、蛋白質(zhì)和酚類化合物構(gòu)成的復雜結(jié)構(gòu)［23-24］，果膠含量占果實細胞壁質(zhì)量的50%以上［23］。周君等［25］指出，果膠含量與裂果關(guān)系密切，這是由于果膠在果實細胞間起著加強胞間連接的作用，隨著果實的成熟，果實內(nèi)果膠含量在果膠酶（多聚半乳糖醛酸酶、纖維素酶和β-半乳糖苷酶）的作用下逐漸降解使果實軟化，從而增加了裂果的風險。而果實中的Ca能夠與果膠結(jié)合形成果膠酸Ca，這是一種強黏合劑，能夠增強細胞間結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定，增加細胞間的韌性，使果膠不易發(fā)生水解，最終增加果實抗裂能力［26］。Shi等［2］對葡萄進行Ca處理后降低了多聚半乳糖醛酸酶活性，延緩了果膠的下降，使果皮的結(jié)構(gòu)更加完整，最終減輕了裂果的發(fā)生。這與該研究結(jié)果相一致，溫室甜櫻桃“美早”在噴施CaCl2后在果實第 Ⅱ 和 Ⅲ 時期顯著抑制了果膠酶的活性，進而緩解了總果膠含量的下降，增加了果實細胞間連接強度，最終實現(xiàn)抵抗裂果的作用。

4 結(jié)論

裂果是一種常見且較為嚴重的生理病害，“美早”作為溫室甜櫻桃主栽品種極易受到裂果的危害。該研究對溫室甜櫻桃“美早”硬核期進行噴施CaCl2處理，通過對轉(zhuǎn)色期（第 Ⅰ 時期）、生理成熟期（第 Ⅱ 時期）和成熟期（第 Ⅲ 時期）裂果率、果實品質(zhì)和果實相關(guān)性狀的調(diào)查，分析了噴施CaCl2處理對裂果的影響以及裂果的機制。結(jié)果表明，溫室甜櫻桃“美早”裂果主要發(fā)生在轉(zhuǎn)色期（第 Ⅰ 時期），硬核期噴施CaCl2能夠有效緩解甜櫻桃“美早”裂果的發(fā)生。噴施CaCl2是通過提高溫室甜櫻桃“美早”果實Ca含量，進而抑制果膠酶活性，緩解果實中總果膠含量的降解，增強果實細胞壁強度，起到緩解裂果作用，同時具有促進果實品質(zhì)提升的作用。

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