李玉琪 蘇秋方 李玉超 韓明三 王彩虹

摘要：套袋栽培是提高果實(shí)外觀品質(zhì)的重要措施之一，但套袋栽培的果實(shí)也存在耐貯性較差問題。本試驗(yàn)以‘彩虹1號‘金帥‘新紅星和‘紅將軍4個(gè)中熟蘋果品種為材料，研究探討其套袋栽培對果皮顯微結(jié)構(gòu)的影響。結(jié)果表明：套袋栽培的果實(shí)表皮蠟質(zhì)層破碎嚴(yán)重，且厚度降低，而未套袋果實(shí)表皮蠟質(zhì)層完整光滑，厚度較大；套袋栽培也顯著降低果實(shí)表皮角質(zhì)層厚度。切面上觀察發(fā)現(xiàn)，‘彩虹1號和‘紅將軍套袋能使其果實(shí)表皮細(xì)胞面積明顯增大，且細(xì)胞的長寬比值明顯變小。該項(xiàng)研究結(jié)果，對進(jìn)一步深入了解這些品種套袋果實(shí)的貯藏特性具有重要意義。

關(guān)鍵詞：蘋果；套袋栽培；蠟質(zhì)層；角質(zhì)層；表皮細(xì)胞

中圖分類號：S661.105+.9 文獻(xiàn)標(biāo)識號：A 文章編號：1001-4942（2018）09-0040-04

Abstract Bagging cultivation is one of the important ways to improve the appearance quality of fruits， however， there is also poor storability in bagged fruits. In this study， the effect of bagging on the microstructure of fruit skin was explored using four middle maturing apple cultivars including Rainbow 1，Gloden Delicious， Redstar and Red General. The results showed that the wax layer on the epidermis of the bagged fruits was severely broken and its thickness was reduced， while the waxy layer on the epidermis of the unbagged fruits was smooth and thick. The thickness of cuticula was also reduced distinctively by bagging cultivation. Moreover， it was found that the epidermal cell of the bagged fruits of Rainbow 1 and Red General had obviously enlarged areas and decreased the ratio of length to width compared with the non-bagged fruits. The results of this research were important to understanding the storage characters of bagged fruits of these cultivars.

Keywords Apple； Bagging cultivation； Wax layer； Cuticula； Epidermal cell

果皮是蘋果果實(shí)的重要組成部分，由蠟質(zhì)層、角質(zhì)層和表皮細(xì)胞組成[1]。表皮細(xì)胞是果實(shí)的最外層細(xì)胞，其存在可避免果肉細(xì)胞直接與外界環(huán)境接觸，對果肉起到保護(hù)作用[2]。蠟質(zhì)層和角質(zhì)層位于表皮細(xì)胞之外，是果實(shí)的最外保護(hù)層，具有抵御生物及非生物傷害的作用[3，4]。

蘋果果皮結(jié)構(gòu)與果實(shí)耐貯性密切相關(guān)[5-7]。蠟質(zhì)層是由蠟質(zhì)沉積形成，位于角質(zhì)層外側(cè)。角質(zhì)層是一層厚度0.1～10 μm位于表皮細(xì)胞之上的生物膜。在果實(shí)貯藏期間，蠟質(zhì)層和角質(zhì)層可以延緩氣體交流、抑制果實(shí)呼吸、減少水分散失，較厚的蠟質(zhì)層和角質(zhì)層還可以防止病菌的侵入[8，9]。一般認(rèn)為，蠟質(zhì)層和角質(zhì)層較厚、蠟質(zhì)分布均勻的果實(shí)耐貯藏；蠟質(zhì)層和角質(zhì)層較薄、蠟質(zhì)分布存在空隙的果實(shí)耐貯性較差[10]。表皮細(xì)胞也是影響果實(shí)貯藏特性的重要因子。一般來說，表皮細(xì)胞較小、狹長，排列緊密，有利于果實(shí)保持水分，耐貯性較好[11]。

水果套袋栽培是我國果品生產(chǎn)上一個(gè)重要的配套栽培措施。該技術(shù)是在20世紀(jì)90年代初從日本、韓國引進(jìn)的。由于套袋能顯著改善果實(shí)外觀品質(zhì)，如提高果面光潔度、有效減少果銹面積、提高果實(shí)著色度等，已在蘋果、梨等多種水果生產(chǎn)中得到廣泛應(yīng)用[12，13]。但套袋對果實(shí)品質(zhì)也有負(fù)面效應(yīng)，會降低果實(shí)中可溶性固形物含量，使果實(shí)的食用品質(zhì)下降[13]。在晚熟蘋果品種‘富士上的研究表明，套袋會使果實(shí)表皮細(xì)胞變大且細(xì)胞壁厚度增加，表皮細(xì)胞的排列方式發(fā)生改變，機(jī)械組織細(xì)胞層數(shù)減少，表皮角質(zhì)層厚度下降，在貯藏時(shí)失水加速，貯藏特性降低[14]。

相對于晚熟品種來說，中熟蘋果品種因采收較早、采收時(shí)氣溫相對較高，呼吸代謝也較為旺盛，因此，果皮結(jié)構(gòu)應(yīng)是影響其貨架期極為重要的因素。本研究在掃描電子顯微鏡和透射電子顯微鏡下對4個(gè)中熟蘋果品種的表皮形態(tài)特征進(jìn)行觀察和比較，目的是探討套袋栽培對這些品種果皮結(jié)構(gòu)的影響，以期為將來果樹栽培管理提供理論參考和指導(dǎo)依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 材料與設(shè)計(jì)

供試品種為‘紅將軍‘彩虹1號‘新紅星和‘金帥的成熟果實(shí)，分為套袋和不套袋2個(gè)處理。果袋為雙層遮光紙袋（外層為灰色防水透氣紙袋，內(nèi)層為防水紅色蠟紙袋）。于2017年9月底、10月初采收各品種果實(shí)，在青島農(nóng)業(yè)大學(xué)果樹生物技術(shù)與遺傳改良實(shí)驗(yàn)室進(jìn)行果皮性狀觀測。

1.2 方法

1.2.1 掃描電鏡樣品制備與觀察 掃描電鏡樣品制備參考楊艷青[15]的方法，并進(jìn)行改良。用刀片自果實(shí)中部切取邊長5 mm、厚度0.2 mm 的蘋果果實(shí)表皮組織，將樣品用液氮（-196℃）迅速預(yù)冷后放入冷凍干燥機(jī)中干燥 6 h，用雙面導(dǎo)電膠帶紙把干燥后的樣品粘貼在樣品臺上，用 E-1010 型離子濺射儀（日本日立）噴金4次，最后在 JEOL 7500F型掃描電子顯微鏡（日本電子JEOL）下觀察拍照。

1.2.2 透射電鏡樣品制備與觀察 在果實(shí)陽面中部位置，取帶果皮的1 mm3大小組織，立即放入2.5%戊二醛中，抽真空后固定2 h 以上，用pH 7.2的磷酸緩沖液沖洗6 次，再用1%的鋨酸固定2 h，并用pH 7.2 的磷酸緩沖液沖洗4次，然后依次用30%、50%、70%、90%、95%、100%乙醇梯度脫水，再依次用乙醇∶ 丙酮（1∶ 1）脫水1次，100%丙酮脫水2 次，每次脫水時(shí)間為15 min。脫水后的樣品用丙酮∶ 環(huán)氧樹脂（3∶ 1）、丙酮∶ 環(huán)氧樹脂（1∶ 1）分別滲透6 h，再用丙酮∶ 環(huán)氧樹脂（1∶ 3）滲透過夜；然后用純環(huán)氧樹脂滲透2次，每次6 h。滲透后的樣品用純環(huán)氧樹脂包埋固化。固化程序?yàn)椋?7℃ 12 h→45℃ 12 h→60℃ 48 h。固化完成后，在UC7型超薄切片機(jī)（Leica德國）上切成厚度為50 nm 左右的薄片，切片經(jīng)醋酸鈾和檸檬酸鉛雙重染色后，在HT7700透射電鏡（日本日立）下觀察。

1.2.3 蠟質(zhì)層、角質(zhì)層及表皮細(xì)胞結(jié)構(gòu)觀察 在掃描電子顯微鏡下觀察果皮表面蠟質(zhì)層結(jié)構(gòu)，每個(gè)樣品觀察10個(gè)視野；在透射電子顯微鏡下觀測角質(zhì)層厚度及表皮細(xì)胞結(jié)構(gòu)相關(guān)指標(biāo)，每個(gè)樣品取10個(gè)不同視野進(jìn)行數(shù)據(jù)觀測。蠟質(zhì)層、角質(zhì)層厚度和表皮細(xì)胞長、寬利用CAD軟件進(jìn)行測量。

1.3 數(shù)據(jù)分析

數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)分析用DPS 7.05軟件。差異顯著性分析用t測驗(yàn)法。

2 結(jié)果與分析

2.1 套袋對果實(shí)表皮蠟質(zhì)層的影響

4個(gè)品種的掃描電鏡結(jié)果均表明，套袋對果皮蠟質(zhì)層結(jié)構(gòu)有較大影響。套袋會使果皮蠟質(zhì)層結(jié)構(gòu)破碎嚴(yán)重，表面變粗糙，并出現(xiàn)龜裂和裂縫；而未套袋果實(shí)果皮蠟質(zhì)層結(jié)構(gòu)完整，表面光滑，無碎裂和裂縫出現(xiàn)（圖1）。

一般來說，不套袋果實(shí)表皮有較厚的蠟質(zhì)層，有利于應(yīng)對生物和非生物脅迫。套袋果實(shí)由于生長微環(huán)境的改變，影響到蠟質(zhì)層發(fā)育，會導(dǎo)致蠟質(zhì)層變薄。本研究結(jié)果表明，套袋對‘彩虹1號和‘新紅星果皮蠟質(zhì)層厚度有較大影響，但在‘紅將軍和‘金帥上的影響不明顯（圖2）?？梢?，這種影響效應(yīng)因品種基因型的不同而有較大差異。

2.2 套袋對果實(shí)表皮角質(zhì)層的影響

4個(gè)品種的測量結(jié)果均表明，套袋降低果皮角質(zhì)層厚度（圖3）。其中，‘彩虹1號和‘紅將軍 果實(shí)套袋與不套袋的角質(zhì)層厚度差異達(dá)極顯著水平，‘紅將軍不套袋果實(shí)角質(zhì)層厚度是套袋果實(shí)的1.7倍，另兩個(gè)品種果實(shí)角質(zhì)層厚度套袋與不套袋相比差異也達(dá)顯著水平。

2.3 套袋對果實(shí)表皮細(xì)胞的影響

透射電鏡下的觀測結(jié)果表明，套袋對果實(shí)表皮細(xì)胞形態(tài)有較大影響。除‘新紅星外，其余品種套袋果實(shí)切面上的表皮細(xì)胞面積均大于未套袋果實(shí)，且細(xì)胞長寬比值變小，其中‘彩虹1號差異達(dá)顯著水平，‘紅將軍差異達(dá)極顯著水平（表1）。

3 討論與結(jié)論

果皮是果實(shí)抵御外界不良環(huán)境的天然屏障，不僅影響果實(shí)的外觀品質(zhì)，還會影響其貯藏特性。套袋是目前蘋果生產(chǎn)過程中普遍使用的栽培技術(shù)，能夠防止病菌侵染、提高果實(shí)表面光潔度和改善果實(shí)著色。但套袋栽培也存在明顯缺點(diǎn)，不僅會降低果實(shí)的風(fēng)味品質(zhì)，還會引起果皮結(jié)構(gòu)的變化，從而影響果實(shí)的貯藏特性。

位于果皮外側(cè)的蠟質(zhì)層和角質(zhì)層是果實(shí)與外界環(huán)境之間的介質(zhì)，對果實(shí)具有重要的保護(hù)作用[16-21]。有研究認(rèn)為，蠟質(zhì)層和角質(zhì)層是衡量水果貯藏特性的一個(gè)重要指標(biāo)。果實(shí)貯藏期間，角蠟層可延緩氣體交流，抑制呼吸作用，減少水分散失。因此，果皮蠟質(zhì)層和角質(zhì)層較薄、蠟質(zhì)層粗糙的品種不耐貯藏[22]。本研究在4個(gè)中熟蘋果品種上的觀察發(fā)現(xiàn)，套袋會對果實(shí)表皮蠟質(zhì)層和角質(zhì)層發(fā)育造成明顯影響，可使蠟質(zhì)層和角質(zhì)層變薄、影響蠟質(zhì)層結(jié)構(gòu)的完整性，使其出現(xiàn)破損、裂縫等現(xiàn)象，這些均是造成果實(shí)在貯藏期間易失水、易感病的重要原因。但這種影響在不同品種上的表現(xiàn)程度有差異，可能與品種的基因型有關(guān)。

表皮細(xì)胞是果實(shí)的外層組織，它與蠟質(zhì)層和角質(zhì)層共同對內(nèi)層組織起到保護(hù)作用。有報(bào)道，表皮細(xì)胞長寬比和面積與蘋果貯藏特性密切相關(guān)，表皮細(xì)胞長寬比較大、面積較小的蘋果保水性好，貯藏期硬度變化小，失重率低[8]。本研究發(fā)現(xiàn)，套袋也可以對表皮細(xì)胞的形態(tài)特征造成明顯影響。如使‘彩虹1號和‘紅將軍表皮細(xì)胞明顯變大、長寬比值明顯變小。前人也曾在‘紅將軍蘋果研究中發(fā)現(xiàn)過這一現(xiàn)象，認(rèn)為這種變化可能會影響到果皮細(xì)胞排列的緊密度，從而影響果實(shí)在貯藏期間的水分散失速度[13]。

可見，對蘋果生產(chǎn)來說，盡管套袋栽培具有眾多優(yōu)點(diǎn)，但其造成的風(fēng)味及貯藏品質(zhì)下降也是不容忽視的問題。另外，眾所周知，套袋栽培是蘋果生產(chǎn)環(huán)節(jié)中資源消耗和人力成本增加極為重要的原因。因此，研究探討能提高果實(shí)外觀品質(zhì)的新型簡化栽培技術(shù)已成當(dāng)務(wù)之急。

參 考 文 獻(xiàn)：

[1] Khanal B P，Grimm E，F(xiàn)inger S，et al. Intracuticular wax fixes and restricts strain in leaf and fruit cuticles[J]. New Phytologist，2013，200（1）：134-143.

[2] 李治梅，張玉星，許建鋒，等.鴨梨、黃金梨果實(shí)結(jié)構(gòu)與耐貯性的關(guān)系[J].果樹學(xué)報(bào)，2006，23（1）：108-110.

[3] 孫艷.不同立地條件下紅富士蘋果果實(shí)表皮結(jié)構(gòu)的差異及與裂紋的關(guān)系[D].保定：河北農(nóng)業(yè)大學(xué)， 2013.

[4] Lara I，Belge B，Goulao L F. The fruit cuticle as a modulator of postharvest quality[J]. Postharvest Biology & Technology，2014，87（1）：103-112.

[5] 李宏建，伊凱，李寶江，等.蘋果不同品種果實(shí)組織結(jié)構(gòu)研究[J].中國果樹，2009（3）：13-17.

[6] Janick J. Texture of fresh fruit[M]//Horticultural Reviews，John Wiley & Sons，Inc.，2010，20：121-224.

[7] Szymańska-Chargot M，Chylińska M，Pieczywek P M，et al. Raman imaging of changes in the polysaccharides distribution in the cell wall during apple fruit development and senescence[J]. Planta，2016，243（4）：935-945.

[8] 李宏建，劉志，王宏，等.蘋果果實(shí)組織結(jié)構(gòu)與果實(shí)失重率和硬度變化的關(guān)系[J].果樹學(xué)報(bào)，2013，30（5）：753-758.

[9] Agata K. The structure of the fruit peel in two varieties of Malus domestica Borkh. （Rosaceae） before and after storage[J]. Protoplasma，2013，250（3）：701-714.

[10] Li Z G，Yang H L，Li P P，et al. Fruit biomechanics based on anatomy：a review[J]. International Agrophysics，2013，27（1）：97-106.

[11] 郝燕燕，趙旗峰，劉群龍，等.套袋微域環(huán)境對富士蘋果果皮結(jié)構(gòu)的影響[J].生態(tài)學(xué)報(bào)，2011，31（10）：2831-2836.

[12] 蔡忠民，李俊才，王家珍，等.套袋對‘南果梨果實(shí)品質(zhì)的影響[J].中國果樹，2017（S1）：41-44.

[13] 魏樹偉，王宏偉，王金政，等.套袋對紅將軍蘋果果皮結(jié)構(gòu)的影響[J].山東農(nóng)業(yè)科學(xué)，2010（10）：58-61.

[14] 李梅，劉元壽，梁志宏，等. 套袋對紅富士蘋果果皮顯微結(jié)構(gòu)及貯藏品質(zhì)的影響[J]. 甘肅農(nóng)業(yè)科技， 2008（4）：14-16.

[15] 楊艷青.蘋果果實(shí)表皮蠟質(zhì)結(jié)構(gòu)觀察與組分分析[D].楊凌：西北農(nóng)林科技大學(xué)，2013.

[16] Curvers K，Seifi H，Mouille G，et al. Abscisic acid deficiency causes changes in cuticle permeability and pectin composition that influence tomato resistance to Botrytis cinerea[J]. Plant Physiology，2010，154（2）：847-860.

[17] Curry E. Effects of 1-MCP applied postharvest on epicuticular wax of apples （Malus domestica Borkh.） during storage[J].Journal of the Science of Food & Agriculture， 2008， 88（6）：996-1006.

[18] Hetzroni A，Vana A，Mizrach A. Biomechanical characteristics of tomato fruit peels[J]. Postharvest Biology and Technology，2011，59（1）：80-84.

[19] Isaacson T，Kosma D K，Matas A J，et al. Cutin deficiency in the tomato fruit cuticle consistently affects resistance to microbial infection and biomechanical properties，but not transpirational water loss[J]. The Plant Journal，2009，60（2）：363-377.

[20] Martin L B，Rose J K.There s more than one way to skin a fruit：formation and functions of fruit cuticles[J]. Journal of Experimental Botany，2014，65（16）：4639-4651.

[21] Yeats T H，Rose J K.The formation and function of plant cuticles[J].Plant Physiology， 2013，163（1）：5-20.

[22] Belding R D，Blankenship S M，Young E，et al. Composition and variability of epicuticular waxes in apple cultivars[J].Journal of the American Society for Horticultural Science， 1998，123（3）：348-356.