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      17個(gè)品種芒果后熟過(guò)程中果皮解剖結(jié)構(gòu)比較分析

      2016-07-09 18:39:14張娥珍廖芬陽(yáng)仁桂何全光黃梅華辛明黃振勇
      熱帶作物學(xué)報(bào) 2016年11期
      關(guān)鍵詞:解剖結(jié)構(gòu)果皮芒果

      張娥珍 廖芬 陽(yáng)仁桂 何全光 黃梅華 辛明 黃振勇

      摘 要 對(duì)17個(gè)品種的芒果果皮進(jìn)行細(xì)胞學(xué)比較研究,結(jié)果表明:不同品種不同成熟度芒果的果皮細(xì)胞結(jié)構(gòu)差異明顯,隨著成熟度增加,果皮中角質(zhì)層厚度變化不明顯,但細(xì)胞壁會(huì)變薄,內(nèi)溶物明顯減少;果皮中分布有大量的分泌腔和維管束,其數(shù)量因品種和成熟度而異;芒果果皮中均觀察到有淀粉粒的存在,在完全成熟時(shí),大部分品種的淀粉粒會(huì)完全分解,少部分品種還有少量殘存。研究結(jié)果可為芒果貯藏保鮮、加工、品種選育提供理論參考價(jià)值。

      關(guān)鍵詞 芒果;果皮;解剖結(jié)構(gòu);貯運(yùn);后熟

      中圖分類(lèi)號(hào) TS 255.2 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼 A

      芒果(Mangifera indica L.)是一種深受大眾喜愛(ài),營(yíng)養(yǎng)和商品價(jià)值高的熱帶水果[1-2],世界上芒果栽培和產(chǎn)量最多的國(guó)家主要有10個(gè),分別是印度India(37.9%), 中國(guó)China(12.9%),泰國(guó)Thailand(6.3%), 墨西哥Mexico(5.9%), 印度尼西亞Indonesia(5.2%), 巴基斯坦Pakistan(5.9%), 巴西Brazil(3.5%), 菲律賓Philippines(3.5%), 尼日利亞Nigeria(2.6%)和埃及 Egypt(1.3%)[3]。影響芒果果實(shí)品質(zhì)的因素多種多樣,包括品種、栽培氣候和條件、保鮮處理技術(shù)、貯運(yùn)條件等[4]。

      水果成熟是一系列復(fù)雜生理、生化反應(yīng)的結(jié)果,很多化學(xué)反應(yīng)的結(jié)果會(huì)表現(xiàn)在果實(shí)細(xì)胞結(jié)構(gòu)的變化上[5]。果皮是果實(shí)最外一層保護(hù)組織,果皮在維持果實(shí)硬度、保持水分平衡、抵抗外界不良條件的侵害、保持果實(shí)外表美觀等方面有著重要作用,果皮形態(tài)結(jié)構(gòu)的變化會(huì)直接影響果實(shí)的外觀品質(zhì)和商品價(jià)值。解剖技術(shù)是一種可以清晰觀察到果實(shí)細(xì)胞結(jié)構(gòu)變化的非常有用的技術(shù),Natale等[6]在番石榴研究上發(fā)現(xiàn),鈣處理對(duì)維持細(xì)胞結(jié)構(gòu)有良好作用。魏欽平[7]對(duì)不同生態(tài)區(qū)蘋(píng)果的果皮解剖結(jié)構(gòu)進(jìn)行研究發(fā)現(xiàn),氣候?qū)そY(jié)構(gòu)有明顯的影響,干燥地區(qū)蘋(píng)果角質(zhì)膜厚,機(jī)械組織發(fā)達(dá),細(xì)胞壁厚且層數(shù)多,低緯度高海拔地區(qū)的蘋(píng)果角質(zhì)厚,細(xì)胞的側(cè)壁厚。陶世蓉[8]研究表明梨果實(shí)的貯藏品質(zhì)與表皮細(xì)胞角質(zhì)、表皮細(xì)胞的栓化以及石細(xì)胞有關(guān)。李宏建[9]研究表明蘋(píng)果果皮細(xì)胞層數(shù)及細(xì)胞的長(zhǎng)寬比與硬度呈負(fù)相關(guān),角質(zhì)層厚度與失重率呈負(fù)相關(guān)。Agata Konarska[10]比較了兩個(gè)蘋(píng)果品種貯藏前后果皮結(jié)構(gòu)差異,貯藏前后角質(zhì)層、細(xì)胞壁、淀粉粒均有不同變化。芒果方面,Evangelista[11]研究使用鈣對(duì)芒果品種Tommy Atkin果皮細(xì)胞結(jié)構(gòu)的影響,發(fā)現(xiàn)鈣處理后果實(shí)中層細(xì)胞在貯運(yùn)過(guò)程沒(méi)有明顯的降解或破損。

      目前對(duì)不同品種的芒果果皮細(xì)胞結(jié)構(gòu)比較研究報(bào)道的還較少,本研究的目的主要是通過(guò)對(duì)不同品種芒果果皮細(xì)胞結(jié)構(gòu)進(jìn)行比較分析,了解不同品種芒果果皮細(xì)胞結(jié)構(gòu)差異以及隨著成熟度變化的規(guī)律,分析其可能與芒果貯運(yùn)保鮮、加工技術(shù)的關(guān)系。研究結(jié)果可為芒果貯藏保鮮、加工以及品種選育提供理論參考價(jià)值。

      1 材料與方法

      1.1 材料

      1.1.1 植物材料 17個(gè)品種芒果分別是:金煌芒、紅金龍、紅貴妃、紅象牙、新世紀(jì)、凱特芒、扁芒、紫花芒、桂熱120、桂熱10、桂熱82、桂香、桂七、杉林、玉文、美國(guó)紅芒和農(nóng)院5號(hào)。來(lái)源于廣西和海南熱作所種質(zhì)苗圃,采收期參照商品果成熟度采收,八成熟時(shí)采摘。

      1.1.2 實(shí)驗(yàn)試劑與儀器 主要實(shí)驗(yàn)試劑:無(wú)水乙醇(分析純,天津市百納化工有限公司),乙酸(分析純,天津市百納化工有限公司),甲醛(分析醇,天津市百納化工有限公司),50 ℃~52 ℃,54 ℃~56 ℃,58 ℃~60 ℃切片石蠟(上海標(biāo)本模型廠),TO生物制片透明劑(分析純,廣西岑溪松香廠),碘(分析純,上海展云化工有限公司),碘化鉀(分析純,上海展云化工有限公司),中性樹(shù)膠(上海標(biāo)本模型廠)。

      主要實(shí)驗(yàn)儀器:烘箱(南京旭東干燥設(shè)備廠),Leica自動(dòng)切片機(jī)切片(德國(guó)Leica RM2235), 顯微鏡(日本Olympus BX53)。

      1.2 實(shí)驗(yàn)方法

      1.2.1 芒果催熟 芒果果實(shí)3~6個(gè)左右,放置在紙箱中,溫度(25±1)℃、濕度60%下自然催熟,以剛采收時(shí)為未成熟,果皮70%~80%黃時(shí)為半熟,整個(gè)果實(shí)的果皮完全黃、果肉變軟時(shí)為完全成熟。

      1.2.2 芒果取樣 在芒果的3個(gè)成熟階段分別采樣,切取果實(shí)中部果皮材料,修成0.5 cm×0.5 cm×1.0 cm大小的方塊,經(jīng)FAA固定液(70%乙醇 ∶ 乙酸 ∶ 乙醛=90 ∶ 5 ∶ 5)固定,負(fù)壓處理20 min后固定48 h,用70%乙醇充分洗去FAA,樣品用75%乙醇保存在4 ℃冰箱中待進(jìn)一步觀察。

      1.2.3 解剖觀察 材料參照李正理[12]常規(guī)石蠟方法制片,Leica自動(dòng)切片機(jī)切片,切片厚度10~12 μm,石蠟片以梯度濃度乙醇復(fù)水后碘-碘化鉀染淀粉,番紅-固綠對(duì)染,再經(jīng)梯度濃度乙醇脫水,TO透明劑透明,中性樹(shù)膠封片后,顯微鏡下觀察芒果表皮細(xì)胞結(jié)構(gòu)特征。

      1.2.4 果皮厚度測(cè)量、分泌腔和維管束數(shù)量計(jì)算 果皮的厚度值由Leica顯微鏡測(cè)量系統(tǒng)進(jìn)行測(cè)定(mm)。以5×物鏡視野下,計(jì)算每個(gè)視野范圍內(nèi)分泌腔和維管束的數(shù)量,每個(gè)品種每個(gè)成熟度共觀察統(tǒng)計(jì)30~40個(gè)視野,數(shù)量按個(gè)/cm2來(lái)表示。

      1.3 數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)分析

      采用EXCEL2007和SPSS 19.0軟件進(jìn)行數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)分析。

      2 結(jié)果與分析

      2.1 芒果果皮細(xì)胞結(jié)構(gòu)基本特征描述

      各品種芒果果皮細(xì)胞結(jié)構(gòu)基本特征詳見(jiàn)表1。芒果果皮厚度在1.5~5.0 mm左右,果皮較厚的品種有金煌芒、紅貴妃、紅金龍、紫花芒,果皮稍薄一些的品種有桂熱120、桂熱82、桂熱10、桂七、桂香和美國(guó)紅芒。

      果皮主要由外表皮細(xì)胞層、中層果皮細(xì)胞層和靠近果肉薄壁細(xì)胞的內(nèi)層果皮細(xì)胞層組成(見(jiàn)圖版-1)。外表皮層由1~6層橢圓形或近圓形或扁平形的厚壁細(xì)胞組成,排列緊密,有些品種最外幾層表皮細(xì)胞壁厚,如新世紀(jì)、扁芒、玉文、桂香(見(jiàn)圖版-2~5)。最外一層表皮細(xì)胞或有栓化,有些品種最外一層表皮細(xì)胞完全栓化,如扁芒(見(jiàn)圖版-3)。隨著成熟度增加,有些品種栓化程度會(huì)加劇,如凱特芒(見(jiàn)圖版-6)。在最外一層表皮細(xì)胞外,均包被著一層厚厚的角質(zhì)層,角質(zhì)層厚度及平整度因品種而異,隨著成熟度增加,角質(zhì)層厚度無(wú)明顯變化。有些品種的角質(zhì)層特別厚,如紅金龍、新世紀(jì)、紅象牙、凱特芒、扁芒、桂香、桂七、玉文、美國(guó)紅芒,厚度與最外一層表皮細(xì)胞相當(dāng)(見(jiàn)圖版-2~10)。

      中層果皮細(xì)胞為橢圓形或近圓形的厚壁細(xì)胞層組成,厚度在1.0~4.0 mm之間,分泌腔和維管束主要分布在這層細(xì)胞中。內(nèi)層果皮細(xì)胞是與果肉薄壁細(xì)胞相連的幾層細(xì)胞,該層細(xì)胞的細(xì)胞壁稍變薄,大小也比中層表皮細(xì)胞稍大,與果肉細(xì)胞層之間有明顯幾層排列稍整齊的細(xì)胞分隔,芒果果實(shí)在接近完全成熟時(shí),內(nèi)層果皮細(xì)胞的細(xì)胞壁會(huì)降解變薄。隨著成熟度增加,各表皮層細(xì)胞壁會(huì)變薄,內(nèi)溶物減少,淀粉粒降解變少或完全消失,分泌腔和維管束數(shù)量也會(huì)發(fā)生變化(見(jiàn)圖版-11~12)。

      17個(gè)品種的芒果果皮細(xì)胞中觀察到有淀粉粒分布,紅貴妃、桂熱120、桂熱82淀粉粒數(shù)量多(見(jiàn)圖版-14~16),杉林、玉文、扁芒和桂七數(shù)量少。在非??拷砥さ牡胤骄烷_(kāi)始有淀粉粒分布的品種有新世紀(jì)、紫花芒和桂香,一般在表皮下6~7層就開(kāi)始有分布。隨著成熟度增加,淀粉很快水解消失,但也有一些品種到完全成熟時(shí),果皮中還可觀察到少量的淀粉粒,如新世紀(jì)、紫花芒、桂熱120、桂熱10和桂熱82。不同品種果皮中淀粉粒大小也不相同,扁芒的淀粉顆粒特別小,而紫花芒、桂熱120和桂熱10淀粉顆粒較大,且大小較均一。

      2.2 不同品種芒果果皮細(xì)胞層中分泌腔分布情況

      芒果果皮中分布有大量的分泌腔,數(shù)量在192.33~1 112.23個(gè)/cm2之間。分泌腔的數(shù)量統(tǒng)計(jì)見(jiàn)圖1,不同品種不同成熟度的芒果果皮,分泌腔的數(shù)量有明顯差異(p<0.5)。未成熟時(shí)以金煌芒(932.33個(gè)/cm2), 凱特芒(1 029.49個(gè)/cm2)和玉文(947.32個(gè)/cm2)3個(gè)品種最高,杉林最少(334.12個(gè)/cm2)。半熟時(shí)以玉文(920.27個(gè)/cm2)和扁芒(803.26個(gè)/cm2)較高,美國(guó)紅芒(229.35個(gè)/cm2)和紅象牙(259.79個(gè)/cm2)最少。完全成熟時(shí)以桂熱120(958.48個(gè)/cm2),桂熱10(1 112.23個(gè)/cm2)和桂熱82(1 026.23個(gè)/cm2)較高,美國(guó)紅芒最少(192.33個(gè)/cm2)。隨成熟度增加,分泌腔數(shù)量先減少,后增加,半成熟時(shí)數(shù)量最少。但扁芒和桂熱10則會(huì)隨成熟度而一直增加,增加幅度在26.58% 以上。大部分品種分泌腔數(shù)量完全成熟時(shí)均比未成熟時(shí)多,但金煌芒、紅貴妃、凱特芒和美國(guó)紅芒比未成熟時(shí)減少了30.33%以上。半成熟期分泌腔數(shù)量減少可能與細(xì)胞成熟時(shí)細(xì)胞解體有關(guān),而完全成熟時(shí),因細(xì)胞的不斷解體,果皮細(xì)胞層數(shù)變少,從而使單位面積分泌腔的數(shù)量又有所增加。

      2.3 不同品種芒果果皮細(xì)胞層中維管束分布情況

      不同品種不同成熟度的芒果果皮中維管束數(shù)量見(jiàn)圖2,維管束數(shù)量和大小也會(huì)因品種而異,數(shù)量一般在50.51~748.88個(gè)/cm2之間。未成熟時(shí)維管束多的品種有紅金龍(337.44個(gè)/cm2),凱特(748.88個(gè)/cm2)和桂香(365.21個(gè)/cm2),最少的是新世紀(jì)(50.51個(gè)/cm2)。半成熟時(shí)數(shù)量多的主要有新世紀(jì)(392.38個(gè)/cm2),紅貴妃(351.71個(gè)/cm2),扁芒(344.77個(gè)/cm2)和桂七(331.12個(gè)/cm2),最少的是金煌芒(88.90個(gè)/cm2)。完全成熟時(shí)數(shù)量多的有紅象牙(647.23個(gè)/cm2),桂香(486.75個(gè)/cm2),桂熱82(404.87個(gè)/cm2)和桂七(414.26個(gè)/cm2),最少的是美國(guó)紅芒(78.87個(gè)/cm2)和農(nóng)院5號(hào)(85.87個(gè)/cm2)。紅貴妃,新世紀(jì),紫花芒,扁芒,桂七等幾個(gè)品種的維管束數(shù)量會(huì)隨著成熟度增加,增加幅度在35.64~676.7%,其他品種會(huì)相應(yīng)減少,減少幅度在8.78~73.22%之間。

      3 討論

      芒果果皮細(xì)胞結(jié)構(gòu)因品種和成熟度有較明顯的差異。在本研究中,17個(gè)品種的芒果果皮外均被有一層厚厚的角質(zhì)層,李宏建[9]、陶世蓉[8]的研究表明,角質(zhì)層厚有助于保持果實(shí)水分散失,減少水果在貯運(yùn)過(guò)程的失重率和失水率。角質(zhì)層還會(huì)延緩氣體交流,降低果實(shí)的呼吸,防止病害侵入,從而提高了水果的耐貯性,延長(zhǎng)果實(shí)貨架期。本研究中發(fā)現(xiàn),紅金龍、新世紀(jì)、紅象牙、凱特芒、扁芒和桂七的角質(zhì)層特別厚,從解剖學(xué)角度來(lái)說(shuō),這些品種的耐貯性會(huì)相對(duì)其他另6個(gè)品種更好。角質(zhì)層的平整度會(huì)影響果實(shí)外觀光澤度,魏欽平[7]和Agata Konarska[10]對(duì)蘋(píng)果表皮角質(zhì)層研究表明,角質(zhì)層平整的品種,外觀也比較光滑漂亮。在本研究中,杉林、玉文、美國(guó)紅芒的角質(zhì)層較平整,外觀比其他品種較為光亮。

      大部分品種的芒果表皮細(xì)胞均觀察到不同程度的栓化,特別是扁芒。栓化可以提高細(xì)胞的機(jī)械強(qiáng)度,也提高了表皮細(xì)胞的抗病、抗蟲(chóng)性能。有些芒果品種外表皮細(xì)胞的細(xì)胞壁特別硬且結(jié)構(gòu)致密,可以提高果實(shí)的堅(jiān)硬度,抗機(jī)械擠壓能力強(qiáng)。在貯運(yùn)過(guò)程中可以減少堆疊造成的損傷。維管束是機(jī)械組織,有較強(qiáng)的抗壓性,數(shù)量多對(duì)提高果皮堅(jiān)硬度和抗壓能力非常有利。常金梅[13]的研究也表明,細(xì)胞結(jié)構(gòu)緊密、厚壁細(xì)胞層數(shù)多的芒果品種較抗病。

      果皮中的分泌腔是分泌通道,數(shù)量太多,孔徑大,分泌乳汁多,在加工過(guò)程中會(huì)增加芒果去皮工序的操作難度,所以加工品種,最好選擇分泌腔數(shù)量少的品種,如美國(guó)紅芒,杉林,紅貴妃等。淀粉粒在所有品種的果皮中均有發(fā)現(xiàn),淀粉粒被認(rèn)為是果皮中碳水化合物的一種暫時(shí)貯存形式,在完全成熟時(shí)淀粉基本上分降解轉(zhuǎn)化成其他物質(zhì)[14]。淀粉也被認(rèn)為與抗寒性相關(guān),淀粉粒多的品種更耐低溫貯藏[15]。在本研究中,紅貴妃、紫花芒、新世紀(jì)、桂熱120、桂熱82淀粉粒特別多,從解剖學(xué)的角度來(lái)看,這些品種的耐寒性會(huì)更好一些。但觀察也發(fā)現(xiàn)有些品種如扁芒、杉林和語(yǔ)文淀粉特別少。

      本研究主要從解剖學(xué)和細(xì)胞基礎(chǔ)的角度,分析了17個(gè)芒果品種在后熟過(guò)程的細(xì)胞變化,這些細(xì)胞結(jié)構(gòu)特征與芒果的品質(zhì)及貯藏特性之間的關(guān)聯(lián)性還需要繼續(xù)進(jìn)行進(jìn)行品質(zhì)分析和生理指標(biāo)的測(cè)定,這方面也是今后需要繼續(xù)深入研究的內(nèi)容,以期為芒果品種資源、貯藏保鮮、加工利用特性方面等研究提供更多的數(shù)據(jù)補(bǔ)充。

      參考文獻(xiàn)

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