不同硬度類型黑莓果實生長發(fā)育動態(tài)分析

張春紅，吳文龍，閭連飛，李維林

(江蘇省中國科學(xué)院植物研究所，江蘇 南京 210014)

黑莓Rubus spp.原產(chǎn)于北美洲，屬于薔薇科Rosaceae懸鉤子屬Rubus，是近年來國內(nèi)興起的第三代果樹小漿果果樹的重要成員之一[1]，其果實被認(rèn)為是國內(nèi)外消費者攝取纖維素、維生素E、天然色素和酚類物質(zhì)的重要來源[2]。隨著人們生活水平的提高，黑莓營養(yǎng)保健漿果果實以其獨特的風(fēng)味和營養(yǎng)活性日益受到人們的喜愛和重視[3]。

自然條件下的成熟黑莓果實果皮極薄且柔軟多汁，果實采后極易受損而腐爛，多數(shù)黑莓品種果實采后存放在0℃條件下僅能維持2～3d，堪稱是最不耐貯藏的果實[4]。因此，硬度是黑莓果實品質(zhì)的重要評價指標(biāo)，影響到果實的加工品質(zhì)、機(jī)械采收、貯藏貨架期和機(jī)械損傷程度[5]，黑莓硬度性狀改良在黑莓育種研究中尤為重要。黑莓果實為小核果聚合漿果，其中的小核果數(shù)目約有50～100 顆，因品種不同而不等，成熟黑莓小核果可食用部分主要為極其柔軟的外果皮和多汁肉質(zhì)的中果皮[6]。包括黑莓在內(nèi)的新興小漿果總體上是一類水分含量很高且果肉呈漿狀的水果，因為含水量很高，硬度較低且不耐貯藏，市場上主要用以加工成飲料。目前已有關(guān)于黑莓[7-8]、草莓[9]、黑穗醋栗[10]、藍(lán)莓[11]等種新興漿果果實發(fā)育規(guī)律的研究報道，但鮮有對不同硬度類型黑莓品種發(fā)育進(jìn)程與果實生長性狀比較分析的報道。為此，本研究組在前期對江蘇省5個黑莓主栽品種果實發(fā)育至成熟進(jìn)程中的硬度變化規(guī)律的考察研究的基礎(chǔ)(得到了硬度相對極低和較高的品種類型[8])上，以4個不同硬度品種類型的黑莓為實驗材料，對其生長發(fā)育至完全成熟過程中果實的縱徑、橫徑、果質(zhì)量、聚合果總質(zhì)量、果軸質(zhì)量、單核果質(zhì)量、百粒質(zhì)量等性狀指標(biāo)的動態(tài)變化規(guī)律進(jìn)行了探討，旨在分析不同硬度黑莓品種果實生長發(fā)育的共性和差異，從而為進(jìn)一步探討黑莓等漿果類果實硬度的形成及其與生長發(fā)育的關(guān)系提供理論依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 材 料

供試的黑莓品種包括果實硬度較高的品種Chester和Arapaho以及果實硬度較低的品種Kiowa和Boysenberry。于2013年5月各品種開花盛期掛花標(biāo)記，從花后發(fā)育第3天開始，每隔2天取樣1次，直至果實完全變?yōu)槌墒焐?/p>

1.2 方 法

每次取樣結(jié)束后立即對上述4個品種果實的生長性狀進(jìn)行調(diào)查，挑取外觀顏色及體積接近的具有代表性的果實10粒，3次重復(fù)，用感量為0.01mm的數(shù)顯游標(biāo)卡尺測量果實的縱徑、橫徑，用感量為1mg的電子天平稱量單果質(zhì)量，計算果實的縱橫徑比、各發(fā)育歷期縱、橫徑與單果質(zhì)量的凈增長量。對果實硬度差異明顯而其發(fā)育歷期相似的兩個品種Chester和Kiowa，分別于花后第9～54天和第27～54天即果實自轉(zhuǎn)色至完全成熟期進(jìn)一步考察果實的組成性狀，用鑷子將小聚合果和果軸(果托，由花托發(fā)育而成)剝離后稱量聚合果總質(zhì)量、果軸質(zhì)量、單核果質(zhì)量，將聚合果中的種子洗出瀝干水分后稱取100粒種子的質(zhì)量，每個品種每次調(diào)查10粒果實，3次重復(fù)。

1.3 數(shù)據(jù)分析

運用Excel 2003軟件完成數(shù)據(jù)統(tǒng)計與制圖。

2 結(jié)果與分析

2.1 高硬度黑莓品種Chester和Arapaho果實的生長發(fā)育動態(tài)

高硬度黑莓品種Chester和Arapaho果實生長發(fā)育至完全變?yōu)槌墒焐謩e歷時54和39d，兩個品種的綠果期均較短，且均在花后第9天開始轉(zhuǎn)色。Chester和Arapaho品種的果實縱、橫徑與單果質(zhì)量生長發(fā)育動態(tài)分別如圖1A、B和圖2A、B所示。

從圖1A和圖2A中可以看出，在兩個品種的果實發(fā)育進(jìn)程中，果實的縱、橫徑均呈雙S型且持續(xù)增加的變化趨勢。Chester的縱橫徑比在花后第3天和第6天基本相同且均較高，分別為1.26和1.25，花后第9天縱橫徑比值降為1.02，以后維持不變，且縱、橫徑增長量的變化也幾乎與之同步(如圖1B)，這表明，果實起始發(fā)育時縱徑發(fā)育可能早于橫徑，而花后第9天兩者開始同步。Arapaho果實縱、橫徑的增長整體上幾乎與Chester同步，但其縱橫徑比在花后第3～9天即呈逐步下降趨勢，由1.41降為1.10，而后逐步上升，直至花后第21～27天才維持恒定(1.24)，花后第30～33天又急劇下降至1.17，最終(即花后第36～39天)又小幅上升為1.20。這一觀測結(jié)果說明，果實起始發(fā)育時縱徑發(fā)育也可能早于橫徑，但在以后的生長發(fā)育進(jìn)程中縱、橫徑又呈交替加速增長的變化趨勢(如圖2B)。兩個品種的單果質(zhì)量均呈單S型逐步平緩增加的變化趨勢(如圖1A和圖2A)，尤其在果實發(fā)育后期，Chester和Arapaho果實分別在花后第45天和第36天直至果實完全成熟都有一個明顯加速增長的趨勢，而此期正是兩個品種果實轉(zhuǎn)為成熟色的最終階段。

圖1 Chester果實縱、橫徑與單果質(zhì)量的生長發(fā)育動態(tài)Fig.1 Growth and development dynamics of fruit longitudinal diameter,transverse diameter and single fruit mass of Chester

圖2 Arapaho果實縱、橫徑與單果質(zhì)量的生長發(fā)育動態(tài)Fig.2 Growth and development dynamics of fruit longitudinal diameter,transverse diameter and single fruit mass of Arapaho

Chester和Arapaho果實在不同發(fā)育階段各生長性狀凈生長量的調(diào)查結(jié)果(如圖1B和圖2B)表明，果實縱、橫徑均在花后3天以內(nèi)(即0～3d)增長最快，Chester的縱、橫徑凈生長量分別為6.46和5.11mm，而Arapaho的縱、橫徑凈生長量分別為6.86和4.86mm。從花后第9天轉(zhuǎn)色前后直至成熟的發(fā)育進(jìn)程中，兩個品種果實的縱、橫徑增長量的變化趨勢也較為相似，整體上均呈現(xiàn)出下降—上升—下降—上升的變化趨勢，在花后第9天的轉(zhuǎn)色期和最后發(fā)育成熟階段中，其果實的縱、橫徑凈增長量均較高，僅次于花后3天內(nèi)(即0～3d)的凈增長量；尤其在最后3天的成熟階段，其單果凈生長量最大，Chester和Arapaho分別凈增加 1.466 和 1.856g。

2.2 低硬度黑莓品種Kiowa和Boysenberry果實的生長發(fā)育動態(tài)

低硬度黑莓品種Kiowa和Boysenberry果實發(fā)育至完全變?yōu)槌墒焐謩e歷時54和36d，其綠果期均較長，其綠果分別在開花第27和第15天后開始轉(zhuǎn)色。在其生長發(fā)育進(jìn)程中，兩個品種果實的縱、橫徑也均呈雙S型持續(xù)增長趨勢(如圖3A和圖4A所示)。Kiowa果實的縱橫徑比在花后第3天和第6天時略高(1.37)，開花第9天后略有下降(1.30)，花后第21天略有升高(1.33)。而Boysenberry果實的縱、橫徑，整體上也是在花后第3天和第6天略高(1.27)，開花第9天后即下降(1.10)，開花第18天后呈現(xiàn)出升高—降低交替變化的趨勢。Kiowa和Boysenberry的平均單果質(zhì)量整體上也均呈單S型逐步平穩(wěn)增加趨勢，在花后第45和30天，兩個品種分別開始接近成熟的后期，不僅平均單果質(zhì)量急速增加，且果實的縱徑和橫徑也呈明顯加速增長的趨勢。

圖3 Kiowa果實縱、橫徑與果質(zhì)量的生長發(fā)育動態(tài)Fig.3 Growth and development dynamics of fruit longitudinal diameter,transverse diameter and fruit mass of Kiowa

圖4 Boysenberry果實縱、橫徑與果質(zhì)量的生長發(fā)育動態(tài)Fig.4 Growth and development dynamics of fruit longitudinal diameter,transverse diameter and fruit mass of Boysenberry

兩個品種果實不同發(fā)育階段各生長性狀凈生長量的調(diào)查結(jié)果(如圖3B和圖4B)表明，果實的縱、橫徑在花后3天內(nèi)的增長也均最快，Kiowa果實的縱、橫徑凈生長量分別為9.00和6.57mm，而Boysenberry果實的縱、橫徑凈生長量分別為7.01和5.79mm。在花后3天的發(fā)育進(jìn)程中，兩個品種果實的縱徑、橫徑及平均單果質(zhì)量的凈增長量均呈上升—下降交替變化的趨勢，并且?guī)讉€性狀指標(biāo)的凈生長量各自都有高峰值出現(xiàn)。Kiowa在花后第6～9和第18～21天以及接近完全成熟的花后第48～51天其縱、橫徑生長較快，且單果凈增長量在花后第48～51天也達(dá)最大值(5.840g)，其次為花后第42～45天的測定值(2.561g)。Boysenberry果實的縱、橫徑分別在花后第6～9和第15～18天以及接近完全成熟的花后第27～30天增長較快，尤其是在花后第27～30天，其單果質(zhì)量的增加量也最大(1.850g)，其次是花后第33～36天的增加量(1.577g)。

2.3 Chester和Kiowa果實在轉(zhuǎn)色成熟中其組成性狀的生長動態(tài)

兩個生育期長但硬度差異明顯的品種即高硬度的Chester(花后第9～54天)和低硬度的Kiowa(花后第27～54天)在果實轉(zhuǎn)色成熟進(jìn)程中果實性狀的動態(tài)變化情況分別如圖5A與B所示。Chester的聚合果總質(zhì)量整體上呈增加的趨勢，尤其在花后第51～54天即果實完全成熟期間，聚合果總質(zhì)量的增長量最大，由2.403g增長至最高值4.190g。相比之下，Kiowa品種在果實轉(zhuǎn)色之后其聚合果總質(zhì)量雖呈增加的趨勢，但在接近成熟的花后第51天時達(dá)到最大值12.783g，果實完全成熟時其聚合果總質(zhì)量下降至11.300g。兩個品種果實在轉(zhuǎn)色進(jìn)程中其聚合果附著的果軸質(zhì)量的變化也有較大的差異，Chester品種在花后第9天轉(zhuǎn)色直至第21天時，果軸呈現(xiàn)逐步小幅增加的趨勢，之后略有下降，基本保持恒定直至花后第51天，在花后第54天果實完全成熟時，果軸質(zhì)量急速增加至最大值0.337g。Kiowa在花后第27～33天其果軸質(zhì)量有小幅的增長，到花后第36天略有下降，花后第36～51天逐步增加至最大值1.190g，而到花后第54天又略有下降(0.900g)。

Chester單核果質(zhì)量在果實發(fā)育進(jìn)程中呈逐步增加的趨勢，直至花后第54天增至最大值0.099g，也以花后第51～54天的增長量為最大(0.039g)。與聚合果總質(zhì)量的生長動態(tài)類似，Kiowa在花后第27～54天的發(fā)育進(jìn)程中，單核果質(zhì)量先呈逐步增加的趨勢，直至花后第51天達(dá)到最大值0.126g，花后第54天其單核果質(zhì)量下降至0.087g。Chester種子的百粒質(zhì)量自花后第9天直至第30天呈持續(xù)增加的趨勢，開花第30天后趨于穩(wěn)定(0.316g)，直至花后第51和第54天才略有上升(分別為0.380和0.330g)。Kiowa種子百粒質(zhì)量在花后第27～33天呈持續(xù)增加的趨勢，到花后第33天趨于穩(wěn)定，直至花后第51天(0.436g)和第54天(0.414g)其百粒質(zhì)量才略有下降。

圖5 Chester和Kiowa轉(zhuǎn)色成熟進(jìn)程中果實組成性狀的生長動態(tài)Fig.5 Growth dynamics of fruit characteristics of Chester and Kiowa during the process of color turning to maturity

3 結(jié)論與討論

黑莓完全成熟的鮮果柔軟多汁，其成熟期正處于每年7～8月的高溫夏季，因而給其采收、貯藏和運輸?shù)葞砹藰O大的不便，這已成為目前限制國內(nèi)低山丘陵地區(qū)黑莓產(chǎn)業(yè)持續(xù)發(fā)展的最重要因素。黑莓果實為聚合果，由分布在花托也即果軸上的眾多小核果組成，成熟時小核果與花托不分離，成熟時無呼吸躍變，不依賴于乙烯釋放，必須完全成熟時才能采收食用[12]，故采收時的硬度對于黑莓生產(chǎn)各環(huán)節(jié)尤為關(guān)鍵，而要保證其硬度則必須要充分了解果實生長發(fā)育的生物學(xué)特性，因此文中的實驗結(jié)果能為品種的栽培推廣提供參考依據(jù)[13]。

黑莓果實發(fā)育至成熟經(jīng)歷了一系列的轉(zhuǎn)色階段，直立無刺類型品種一般分為起始綠果期(授粉后10天以內(nèi))、發(fā)育至完全變紅(授粉后第20～40天)、發(fā)育至完全變亮黑(授粉后第45～55天)這3個時期[14]。關(guān)于黑莓的生長發(fā)育，吳文龍等人[7]對Boysenberry果實在發(fā)育30天內(nèi)的果徑和單果質(zhì)量進(jìn)行了初步分析，結(jié)果表明，果質(zhì)量和果徑主要在果實發(fā)育后期形成，本研究結(jié)果也證實了這一點。兩個高硬度和兩個低硬度品種授粉后至完全成熟時其生長發(fā)育都具有周期性變化規(guī)律，即所有品種果實的縱、橫徑均呈雙S型增加趨勢，且以授粉后3天內(nèi)的生長為最快，尤其是相同硬度的品種類型果實在轉(zhuǎn)色至成熟發(fā)育進(jìn)程中其縱、橫徑增長變化趨勢較為類似。高硬度的Chester和Arapaho品種從開花第9天轉(zhuǎn)色前后直至成熟進(jìn)程中，其縱、橫徑增長量整體上呈下降—上升—下降—上升的變化趨勢，兩個品種果實的縱、橫徑凈增長量均在花后第9天的轉(zhuǎn)色期和最后發(fā)育成熟階段中出現(xiàn)峰值，完全成熟前的最后3天單果凈生長量也最大。低硬度品種Kiowa和Boysenberry果實的縱徑、橫徑以及單果質(zhì)量的凈增長量均呈上升—下降的交替變化趨勢，且?guī)讉€凈生長量各自出現(xiàn)了高峰值時期。Kiowa果實縱、橫徑在花后第6～9、第18～21及第48～51天接近完全成熟時增長均較快，且花后第48～51天的單果凈增長量最大；Boysenberry果實縱、橫徑在花后第6～9、第15～18及第27～30天接近完全成熟時增長均較快，且花后第27～30天單果質(zhì)量的增加量最大。這一結(jié)果表明，這幾個發(fā)育階段是決定黑莓果實大小和產(chǎn)量的關(guān)鍵時期。此外，成熟期相似的高硬度Chester的聚合果總質(zhì)量、果軸質(zhì)量和單核果質(zhì)量均在花后第54天的最終成熟時分別增長至最高值，而低硬度的Kiowa則在花后第51天三者分別達(dá)到最高值。這一結(jié)果進(jìn)一步表明，各黑莓品種在接近成熟和最后成熟階段其果實性狀不僅表現(xiàn)出果實大小和單果質(zhì)量的飛躍，而且表明了黑莓品種硬度出現(xiàn)差異的關(guān)鍵時期也是在其最后成熟階段，這與我們之前對其成熟果實硬度的測定結(jié)果完全一致[8]。

果實硬度屬于多基因控制的復(fù)雜性狀[15]，這可能要采用包括雜交育種在內(nèi)的多種生物學(xué)手段才能改良。近有研究者發(fā)現(xiàn)，采用赤霉蕓苔素生長調(diào)節(jié)劑噴施處理可以明顯提高葡萄漿果的果實硬度[16]，不同方式和不同顏色的紙袋套袋會一定程度降低柿果的硬度[17]。對不同硬度黑莓品種生長性狀的共性和差異的分析，不僅揭示了黑莓果實組成性狀的生長發(fā)育規(guī)律，也為黑莓果實硬度形成機(jī)理的探討改良及其生產(chǎn)栽培供了理論依據(jù)和實踐指導(dǎo)。

[1] 夏國京,郝 萍,張力菲.第三代果樹野生漿果栽培與加工技術(shù)[M].北京:中國農(nóng)業(yè)出版社,2002:9-9.

[2] Beattie J,Crozier A,Duthie G G.Potential health benefits of berries[J].Curr Nutri Food Sci,2005,1(1):71-86.

[3] Strik B C,Clark J R,Finn C E,et al.World wild blackberry production[J].HortTechnol,2007,17(2):205-213.

[4] Hardenburg R E,Watada A E,Wang C Y.The commercial storage of fruits,vegetables and commercial nursery stocks[C]//Agriculture Handbook.Washington:US Department of agriculture,1986.

[5] Cahn H,DeFrancesco J,Nelson E,et al.Fruit quality evaluation of raspberries and blackberries at North Willamette Research and Extension Center[J].Special report,1992,892:3-4.

[6] 吳文龍,閭連飛,李維林,等.不同黑莓品種果實與種子性狀的調(diào)查與分析[J].果樹學(xué)報,2008,25(5):677-681.

[7] 吳文龍,王小敏,趙慧芳,等.黑莓品種Boysen果實發(fā)育模型的建立與分析[J].江蘇農(nóng)業(yè)學(xué)報,2010,26(5):1048-1052.

[8] 湯飛云,張春紅,胡淑英,等.不同品種黑莓果實發(fā)育過程中硬度變化規(guī)律的調(diào)查與分析[J].江西農(nóng)業(yè)學(xué)報,2012,24(10):9-11.

[9] 李 莉,楊 雷,楊 莉,等.草莓果實生長發(fā)育及主要營養(yǎng)成分變化規(guī)律研究[J].江西農(nóng)業(yè)學(xué)報,2006,18(2):67-70.

[10] 楊詠麗,崔成東.黑穗醋栗果實成熟過程主要營養(yǎng)成分變化規(guī)律[J].園藝學(xué)報,1994,21(1):21-25.

[11] 王濟(jì)紅,祁 翔,陳 訓(xùn),等.兔眼藍(lán)莓扦插苗設(shè)施栽培下生長發(fā)育規(guī)律研究[J].安徽農(nóng)業(yè)科學(xué),2008,36(5):1792-1795.

[12] Perkins-Veazie P,Collins J K,Clark J R.Cultivar and maturity affect postharvest quality of fruit from erect blackberries[J].HortSci,1996,31(2):258-261.

[13] 馬冬雪,歐陽少林,劉仁林,等.HB柚生長發(fā)育的生物學(xué)特性研究[J].中南林業(yè)科技大學(xué)學(xué)報,2011,31(10):43-48.

[14] Perkins-Veazie P,Clark J R,Huber D J,et al.Ripening physiology in ‘Navaho’ thornless blackberries:color,respiration,ethylene production,softening,and compositional changes [J].J Ame Soc Horti Sci,2000,125(3):357-363.

[15] 李英慧,王火旭,任秀云.草莓果實硬度遺傳和選擇研究[J].遼寧師范大學(xué)學(xué)報:自然科學(xué)版,2000,23(3):316-318.

[16] 魏治國,汪永洋,許爾文,等.赤霉蕓苔素對紅地球葡萄生長發(fā)育的影響[J].經(jīng)濟(jì)林研究,2014,32(1):126-128,134.

[17] 胡青素,吳發(fā)榮,龔榜初,等.不同材質(zhì)果袋對‘富有’柿果生長發(fā)育的影響[J].中南林業(yè)科技大學(xué)學(xué)報,2012,32(5):35-41.