2種早熟砂梨果實發(fā)育過程中糖含量的動態(tài)變化研究

李剛波，樊繼德，楊 峰，趙 林，張 婷，張 梅

(江蘇徐淮地區(qū)徐州農(nóng)業(yè)科學(xué)研究所，江蘇 徐州 221121)

蘇翠1號是由江蘇省農(nóng)業(yè)科學(xué)院果樹研究所通過雜交選育的早熟砂梨新品種，該梨果實綜合品質(zhì)表現(xiàn)較好[1]，2011年通過江蘇省農(nóng)作物品種審定委員會鑒定，2013年初引種到徐州現(xiàn)代農(nóng)業(yè)試驗示范基地進行試點種植。徐州在江蘇屬于梨種植傳統(tǒng)地區(qū)，主要栽培品種包括酥梨、鴨梨等地方梨品種；為優(yōu)化品種結(jié)構(gòu)，在地方政府的支持下逐步引進蘇翠1號梨、翠冠梨[2]、日本三水梨等早熟砂梨品種。蘇翠1號梨和翠冠梨隸屬砂梨系統(tǒng)，砂梨以果肉中含有砂礫狀的石細胞而得名，栽培范圍主要分布在長江流域及其以南地區(qū)的江蘇、浙江、福建等10多個省份，在國外以日本、韓國、朝鮮等國栽培較多。梨果實品質(zhì)與果實所含糖的種類和數(shù)量有密切關(guān)系，糖組分含量之間的差異，對于果品風(fēng)味的形成有著重要影響[3]。果實糖含量及形成動態(tài)是果實品質(zhì)形成的重要基礎(chǔ)，也是衡量果實品質(zhì)和風(fēng)味重要的評判標準。有研究表明：蘋果[4-5]和黑莓[6]成熟果實中主要以果糖含量最高，杏[7]和桃[8]果實中則以蔗糖積累為主，果糖積累量最低。徐文清[9]對梨果實生長過程中糖酸組分變化及積累特性的研究表明：可溶性糖主要包括蔗糖、果糖、葡萄糖、山梨醇。糖是果實品質(zhì)構(gòu)成的重要物質(zhì)，調(diào)控糖代謝中淀粉、糖醇等植物生命活動所需的物質(zhì)轉(zhuǎn)化與合成[10-14]；作為信號分子通過信號轉(zhuǎn)導(dǎo)調(diào)節(jié)基因表達和新陳代謝來調(diào)控植物的生長發(fā)育[15]。

目前，針對早熟砂梨在江蘇徐淮地區(qū)生長發(fā)育過程中糖組分含量動態(tài)變化的研究較少，因此本試驗選擇有代表性的蘇翠1號和翠冠梨，對兩種梨果實生長發(fā)育過程中果糖、蔗糖、葡萄糖、山梨醇含量的變化分5個時期進行檢測，研究了早熟砂梨果實生長發(fā)育過程中糖含量的動態(tài)變化，以期為砂梨在徐淮地區(qū)成熟果實的適宜采收時間、品種改良和栽培生產(chǎn)提供一定的理論參考依據(jù)。

1 材料和方法

1.1 試驗材料與設(shè)計

試驗于2017年在徐州現(xiàn)代農(nóng)業(yè)示范基地梨園內(nèi)進行。土壤為粘壤土，土壤有機質(zhì)含量5 g/kg，銨態(tài)氮含量45.01 mg/kg，硝態(tài)氮含量14.21 mg/kg，速效鉀含量195.86 mg/kg，速效磷含量35.24 mg/kg[15]。果園管理水平整體較好，種植了5年蘇翠1號和翠冠梨，3 m×5 m株行距，小冠疏層形，日常管理方法同一般大田，物候期如表1。

表1 試驗梨物候期 月/日

試驗設(shè)2個處理，每個處理選取長勢中等、結(jié)果量大致相同的30株蘇翠1號和翠冠梨樹。從6月14日始至7月12日，每間隔7 d從每株樹冠外圍不同方向隨機選取20個大小一致、無病害的果實用于糖組分(果糖、蔗糖、葡萄糖、山梨醇)的測定，可溶性糖含量為果糖、蔗糖、葡萄糖、山梨醇含量之和。由試驗者一人完成樣品的采集，以盡量減少采樣的誤差。

1.2 指標測定

參照李剛波等[16]試驗測定方法，采用美國生產(chǎn)的Agilent1260 Infinity高效液相色譜儀，流動相為乙腈∶水=7∶3，流速0.7 mL/min，柱溫30 ℃，進樣量為20 μL。糖組分測定步驟：稱取待測樣品5 g左右于離心管勻漿，渦旋振蕩2 min，超聲處理2 min后于4 ℃、13000 r/min離心15 min，上清液置于25 mL離心管內(nèi)，果實殘渣加入5 mL超純水重復(fù)上述渦旋振蕩2 min、超聲處理2 min和離心(4 ℃、13000 r/min，15 min)操作，合并上清液，超純水定容至25 mL，0.22 μm濾膜過膜待測。酸組分測定步驟：稱取待測樣品10 g左右于離心管勻漿，渦旋振蕩2 min，超聲處理2 min后于4 ℃、13000 r/min離心15 min，上清液置于25 mL離心管內(nèi)，果實殘渣加入5 mL 2%偏磷酸(含0.1% DTT)，重復(fù)上述渦旋振蕩2 min、超聲處理2 min和離心(4 ℃、13000 r/min，15 min)操作，合并上清液，用2%偏磷酸(含0.1% DTT)定容至25 mL，0.22 μm濾膜過膜待測。

1.3 試驗數(shù)據(jù)處理

試驗設(shè)3次重復(fù)，采用Excel 2007軟件作圖并進行數(shù)據(jù)分析。

2 結(jié)果與分析

2.1 果實發(fā)育過程中葡萄糖含量的變化

由圖1可以看出，從6月14日至7月12日，蘇翠1號和翠冠梨葡萄糖含量的變化趨勢不太一致，初測時間6月14日蘇翠1號和翠冠梨葡萄糖含量分別為13.99、14.04 mg/g，兩者差異較小并不顯著。但從6月14日果實發(fā)育至6月21日，翠冠梨果實葡萄糖含量先有小幅上升，而后下降，蘇翠1號梨葡萄糖含量自始至終表現(xiàn)為持續(xù)小幅下降。6月28日翠冠與蘇翠1號果實葡萄糖含量差別達到最大，差值為3.3 mg/g。果實發(fā)育至7月12日，蘇翠1號和翠冠梨果實葡萄糖含量差異變小，分別為11.66 mg/g和13.24 mg/g，說明不同品種葡萄糖含量在果實發(fā)育過程中有一定差異，翠冠梨葡萄糖含量在果實發(fā)育過程中較蘇翠1號梨略高。

圖1 果實生長發(fā)育期葡萄糖含量的變化

2.2 果實發(fā)育過程中蔗糖含量的變化

由圖2顯示，蘇翠1號和翠冠梨蔗糖含量的變化趨勢基本一致，兩者均表現(xiàn)為從6月14日至6月21日蔗糖含量小幅上升，自6月21日之后，蔗糖含量迅速上升，上升幅度明顯較大。6月14日蘇翠1號蔗糖含量略低于翠冠梨，兩者分別為1.19、1.83 mg/g，兩者差異相對較小。但從6月21日開始的果實發(fā)育過程中，翠冠梨果實蔗糖積累量明顯低于蘇翠1號梨蔗糖的積累量，6月28日蘇翠1號和翠冠梨蔗糖含量分別為8.05、3.56 mg/g，差值較大，為4.49 mg/g。發(fā)育到果實成熟時，兩者蔗糖含量差異縮小，但仍表現(xiàn)為蘇翠1號>翠冠梨。

圖2 果實生長發(fā)育期蔗糖含量的變化

2.3 果實發(fā)育過程中果糖含量的變化

由圖3表明，蘇翠1號和翠冠梨在果實發(fā)育期果糖含量的變化基本一致，均表現(xiàn)為先上升后下降趨勢。蘇翠1號梨果糖含量的峰值出現(xiàn)在6月28日，峰值達到51.79 mg/g；翠冠梨峰值出現(xiàn)在7月5日，為44.15 mg/g。從6月14日至6月21日， 蘇翠1號果糖含量略高于翠冠梨。但從6月21日開始至7月5日，翠冠梨果實果糖積累量明顯低于蘇翠1號梨果糖的積累量， 蘇翠1號果糖含量上升幅度為8.35 mg/g，翠冠梨果糖含量上升幅度為4.21 mg/g，兩者之間差值較大。到7月12日兩者差值縮小為3.00 mg/g，表現(xiàn)為翠冠低于蘇翠1號梨。

2.4 果實發(fā)育過程中山梨醇含量的變化

從圖4中可知，自6月14日至7月12日，2種梨果實山梨醇含量動態(tài)變化整體表現(xiàn)相對一致，均呈現(xiàn)先下降后上升再下降曲線，蘇翠1號山梨醇含量先下降后上升的轉(zhuǎn)折點是在6月21日，翠冠梨轉(zhuǎn)折點出現(xiàn)在6月28日；從6月14日至7月12日，蘇翠1號果實山梨醇含量下降量為9.20 mg/g，翠冠梨下降量為11.34 mg/g。

2.5 果實發(fā)育過程中可溶性糖含量的變化

圖5顯示，蘇翠1號和翠冠梨可溶性糖含量的變化相對不一致，蘇翠1號梨呈現(xiàn)先輕微下降后迅速上升，然后再下降又上升趨勢，而翠冠梨呈現(xiàn)先上升后下降再上升趨勢。6月28日和7月12日蘇翠1號和翠冠梨可溶性糖含量分別達到了110.27、110.77 mg/g和94.49、103.32 mg/g，說明蘇翠1號果實可溶性糖含量較翠冠梨高。

圖5 果實生長發(fā)育期可溶性糖含量的變化

3 討論

有研究發(fā)現(xiàn)梨在果實生長初期，果實的糖積累以還原糖為主，此時期蔗糖含量相對較低；進入果實生長發(fā)育的中后期，蔗糖的積累量迅速上升[17]。這與本試驗研究結(jié)果一致，兩種早熟砂梨蘇翠1號和翠冠主要以還原性糖含量最高，自6月21日之后，蔗糖含量迅速上升，上升幅度明顯較大(圖2)，至7月12日分別達到了21.03、18.02 mg/g。分析原因，主要是果樹生長發(fā)育期主要以山梨醇為同化物的運輸方式[18-20]，而蔗糖所占比例相對較小，在發(fā)育初期，由葉片轉(zhuǎn)運到果實的山梨醇大部分轉(zhuǎn)化合成為果糖，蔗糖合成量相對較小，而進入果實膨大期和成熟期，轉(zhuǎn)運到果實的山梨醇在轉(zhuǎn)化合成葡萄糖和果糖之后,其他部分則迅速轉(zhuǎn)化合成蔗糖，致使蔗糖含量上升速率加快，積累量增大[17]。

果實糖組分及含量對于果實風(fēng)味的形成有著重要影響，也是衡量果實品質(zhì)的重要指標。相關(guān)研究發(fā)現(xiàn)，不同果樹果實成熟時其含糖量差異較大，如蘋果[4,5]和黑莓[6]果實以果糖含量最高，桃[8]則以蔗糖含量最高。有研究表明翠冠梨成熟果實以果糖含量為主，蔗糖含量最低[21]。姚改芳等[3]研究發(fā)現(xiàn)翠冠梨成熟果實果糖含量最高，葡萄糖含量最低。該試驗研究表明，翠冠和蘇翠1號梨成熟果實均以果糖含量最高，葡萄糖含量最低，與姚改芳等的研究結(jié)果相對一致。此外，已有研究表明早熟梨品種在果實成熟前果糖和葡萄糖的合成與積累量不再增高，總糖含量的升高僅只是由蔗糖合成量的增加造成的[22-23]。因此，對于早熟砂梨蘇翠1號和翠冠可適當(dāng)延遲采收期。