世界甜櫻桃產(chǎn)業(yè)前沿領(lǐng)域研究進(jìn)展

張洪勝

（山東省煙臺(tái)市農(nóng)業(yè)科學(xué)研究院，煙臺(tái) 265500）

甜櫻桃（Prunus avium L.）是世界上最受歡迎的水果之一。甜櫻桃因其口感、色澤、營(yíng)養(yǎng)價(jià)值和保健作用深受消費(fèi)者的重視。甜櫻桃果實(shí)的重要品質(zhì)特征是重量、顏色、硬度、甜度、酸度、風(fēng)味和香氣(Crisosto等，2006)。甜櫻桃是一種極易腐爛的水果，含有大量的重要營(yíng)養(yǎng)素，如鉀，膳食纖維，抗壞血酸，類胡蘿卜素，花青素和酚酸，同時(shí)還是一種低熱量水果(FAO，2017年)。2022年世界櫻桃總產(chǎn)量估計(jì)達(dá)到400萬(wàn)噸。本文綜述了國(guó)外對(duì)甜櫻桃品質(zhì)構(gòu)成因素的研究情況、影響果實(shí)品質(zhì)、有益健康物質(zhì)含量的因素及國(guó)外先進(jìn)的貯藏技術(shù)，同時(shí)還展示分子標(biāo)記輔助育種的最新進(jìn)展。

1 甜櫻桃品質(zhì)構(gòu)成因素

1.1 成熟度

果實(shí)成熟度是決定甜櫻桃果實(shí)整體品質(zhì)的關(guān)鍵因素之一。甜櫻桃應(yīng)選擇在完全成熟時(shí)收獲，以確保良好的食用品質(zhì)(Serrano 等，2009年)。雖然甜櫻桃的收獲時(shí)間因品種不同而有所不同，但收獲優(yōu)質(zhì)果實(shí)的時(shí)間跨度小于5天。成熟的果實(shí)收獲后要注意避免機(jī)械損傷，并及時(shí)進(jìn)行冷卻，這兩點(diǎn)非常重要(Dever 等，1996年; Chauvin 等，2009年)。

在果實(shí)成熟的早期階段，果皮顏色發(fā)生變化，果實(shí)開(kāi)始軟化，葡萄糖和果糖積累，同時(shí)果實(shí)體積迅速增加。在發(fā)育后期，抗壞血酸和花青素積累，抗氧化活性增加，果肉顏色變暗（Serrano等，2005年）?！谄ぁ瘷烟以诔墒爝^(guò)程中總酚含量顯著增加，因此抗氧化活性增加，推測(cè)酚類物質(zhì)可能對(duì)健康有益（Serradilla等，2012年）。早采的櫻桃由于甜度低而不受歡迎，而過(guò)熟的櫻桃由于質(zhì)地偏軟也不受歡迎（Chauvin等，2009年）。晚采的甜櫻桃果實(shí)，由于果皮顏色更好、風(fēng)味更佳，獲得了更高的感官評(píng)分（Serradilla等，2012年）。過(guò)熟的櫻桃會(huì)出現(xiàn)果實(shí)質(zhì)量減輕、糖酸平衡改變、顏色變化、果肉軟化和果柄褐變等情況（Kappel等，2002年；Alique等，2005年）。在采后貯藏期間(20℃條件下貯藏4 d)，“ Ambrunés”果實(shí)的糖含量、果皮顏色、硬度和總酸含量都有所下降，可溶性固形物含量穩(wěn)定，蘋(píng)果酸含量下降了20%，說(shuō)明蘋(píng)果酸是櫻桃呼吸作用的必需底物。

果實(shí)適宜采收期不能簡(jiǎn)單地通過(guò)一棵果樹(shù)上果實(shí)的成熟情況來(lái)確定。使用果園測(cè)繪的方法，即在果實(shí)生長(zhǎng)過(guò)程中通過(guò)不斷的取樣、測(cè)定果實(shí)可溶性固形物含量、果肉硬度，來(lái)確定適宜收獲時(shí)間的方法是可取的，可能有助于安排未來(lái)的櫻桃收獲活動(dòng)。這種通過(guò)質(zhì)量映射來(lái)確定適宜采收期的例子并不少見(jiàn)，比如通過(guò)測(cè)定芒果園中某一地塊中干物質(zhì)含量來(lái)確定最適采收期(Subedi 等，2013年，Zude-Sasse 等，2016年)。

1.2 顏色、硬度和失水情況

櫻桃顏色、果實(shí)大小、果柄鮮度、有無(wú)缺陷和果柄長(zhǎng)度等外在品質(zhì)，香氣、風(fēng)味、酸味、甜味、質(zhì)地等內(nèi)在品質(zhì)，都會(huì)影響消費(fèi)者的購(gòu)買決策（Díaz Mula等，2009年）。這其中，影響購(gòu)買決策的最重要的因素是果皮顏色（Mozeticet 等，2004年）。櫻桃成熟過(guò)程中的果皮顏色變化主要是由于花青素含量增加，特別是花青素-3-O-蕓香苷和花青素-3-O-葡萄糖苷（Serrano等，2009年）的增加。櫻桃果實(shí)成熟過(guò)程轉(zhuǎn)錄組學(xué)研究發(fā)現(xiàn)，PacNCED1的轉(zhuǎn)錄誘導(dǎo)了櫻桃成熟期間ABA的合成與積累，(Ren 等，2011年; Lo 等，2014年)；外源ABA刺激PacACO1表達(dá)，使甜櫻桃產(chǎn)生大量的乙烯，從而開(kāi)啟花青素的生物合成(Luo 等，2014年)。

Zoratti 等綜述了光對(duì)酚類化合物(主要是黃酮類化合物)生物合成的積極作用。已有研究證明，補(bǔ)充紫外線有改善甜櫻桃果皮中的花青素水平的作用(Arakawa，1993年; Kataoka 等，1996年)。此外，研究發(fā)現(xiàn)，采后應(yīng)用紫外光處理有助于延長(zhǎng)水果貨架期，延緩水果衰老，紫外線還能增加類黃酮含量和水果中抗氧化物質(zhì)的活性(Wang 等，2009年; Crupi 等，2013年; Rivera-Pastrana 等，2013年; Li，2014年)。應(yīng)用藍(lán)色發(fā)光二極管（LEDs）處理，也可以提高櫻桃中的花青素水平。（Arakawa 等, 2017年）。

櫻桃果皮對(duì)采后貯藏性能影響很大。甜櫻桃果皮由角質(zhì)聚合物基質(zhì)組成，角質(zhì)聚合物基質(zhì)主要由鏈長(zhǎng)為16或18個(gè)C原子的酯化羥基和環(huán)氧羥基脂肪酸組成，嵌入在角質(zhì)層和表面沉積的表皮蠟中（Peschel等，2007年）。在櫻桃發(fā)育過(guò)程中，C16和 C18單體水平下降(Peschel 等，2007年)，但在冷藏期間增加(Belge等，2014年)。

1.3 利于健康的化合物

1.3.1 酚類化合物 甜櫻桃中的酚類化合物對(duì)于人類健康的作用已被公認(rèn)，如抑制腫瘤生長(zhǎng)（Serra等，2011年）、抑制炎癥（Seeram等，2001年；Jacob等，2003年）、預(yù)防神經(jīng)退行性疾?。↘im等，2005年）、降低人類癌癥、心血管疾病、糖尿病和其他炎癥疾病的風(fēng)險(xiǎn)等（McCune等，2010年）。還有研究表明，甜櫻桃的提取物可能有預(yù)防氧化應(yīng)激誘導(dǎo)的腸道炎癥紊亂和神經(jīng)元細(xì)胞死亡的作用 (Matias 等，2016年)。甜櫻桃中的次級(jí)代謝產(chǎn)物單寧除具有收斂性，還有益于健康(Tomás-Barberán 和 Espín，2001年; McCune 等，2010年)。

1.3.2 維生素和類胡蘿卜素 櫻桃富含維生素和類胡蘿卜素，特別是β-胡蘿卜素、葉黃素和玉米黃質(zhì)(Ferretti等，2010年; Leong 和 Oey，2012年)。在土耳其種植的7個(gè)甜櫻桃品種中，每公斤鮮果中抗壞血酸(維生素 C)含量為4～7 g (Demir，2013年)。在甜櫻桃果實(shí)中已經(jīng)報(bào)道了類胡蘿卜素，如 β-胡蘿卜素，β-隱黃質(zhì)和α-胡蘿卜素的存在(Leong 和 Oey，2012年; Demir，2013年;Matteoet a，2016年)。櫻桃類胡蘿卜素水平通常很低，可能不會(huì)對(duì)人類健康產(chǎn)生重大影響。(Corbo 等，2014年)。

2 影響甜櫻桃果實(shí)品質(zhì)和有益健康物質(zhì)含量的因素

2.1 砧穗互作

一些研究已經(jīng)顯示了不同砧穗組合對(duì)櫻桃果實(shí)品質(zhì)的影響(Schmitt 等，1989年; Facteauet 等，1996年;Shackel 等，1997年; Szot 和 Meland，2001年; Whiting等，2005年)。例如，“ Burlat”櫻桃嫁接在 CAB 11E上，果實(shí)質(zhì)地會(huì)較軟；嫁接在 Gisela 5或P.avium上，果實(shí)質(zhì)地會(huì)較硬 (Gon?alves 等，2006年)。

2.2 果園管理

降低成本和減少勞動(dòng)力的使用是目前櫻桃生產(chǎn)上的迫切要求。這意味著要選用正確的砧木和培養(yǎng)最佳的樹(shù)冠結(jié)構(gòu)。夏季修剪可以提高樹(shù)冠的透光性，是生產(chǎn)高質(zhì)量水果的重要條件。果實(shí)大小和甜度隨著種植密度的增加而減少 (Eccherand Granelli，2006年)。強(qiáng)光會(huì)增加抗壞血酸含量，高溫會(huì)增加花青素和總酚含量(Wang，2006年)。

Y型、高紡錘形、V型、超級(jí)細(xì)長(zhǎng)紡錘形和UFO型等櫻桃樹(shù)形，都可以很好地增加樹(shù)體負(fù)載量、改善櫻桃樹(shù)通風(fēng)透光條件，從而改善產(chǎn)量負(fù)載、光照，以及增加櫻桃中與健康有關(guān)的化合物含量。在缺水地區(qū)，拉賓斯果樹(shù)上的灌溉試驗(yàn)發(fā)現(xiàn)，雖然滴灌的用水量?jī)H為微噴灌的21%～29%，但是櫻桃商品果率卻提高了7%～12%，并且滴灌不影響水果產(chǎn)量、硬度、顏色和大小（Yin等，2011年）。低頻滴灌增加了 ‘Cristalina’和 ‘Skeena’櫻桃的可溶性固形物含量（Neilsen等，2014年）。也有研究發(fā)現(xiàn)，灌溉水平并不影響‘900-Ziraat’櫻桃品種的可溶性固形物含量、pH值、可滴定酸含量、果實(shí)重量（Demirtas等，2008年）。水分管理，如調(diào)節(jié)虧缺灌溉（RDI）和部分根區(qū)干燥（PRD）可以在不降低產(chǎn)量的情況下提高水果的口感（Ripoll等，2016年）。果實(shí)收獲后，對(duì) ‘薩米特’甜櫻桃樹(shù)應(yīng)用RDI，并不影響果實(shí)產(chǎn)量、硬度，還可以節(jié)省高達(dá)45%的水（Marsal等，2010年）?？紤]到氣候變化的影響，在櫻桃樹(shù)生長(zhǎng)過(guò)程中，通過(guò)滴灌或RDI節(jié)約生產(chǎn)用水，可能有助于以更可持續(xù)的方式生產(chǎn)更健康的水果（Nora等，2012年）。

傳粉媒介、授粉樹(shù)都會(huì)影響櫻桃的生產(chǎn)，然而，隨著一種人工精確授粉技術(shù)的出現(xiàn)，傳統(tǒng)的授粉工作將可能被它取代，該技術(shù)采用靜電噴霧器噴灑液體花粉懸浮液的方法進(jìn)行授粉（Whiting and Das, 2017年）。

3 影響甜櫻桃貨架期和采后有益健康物質(zhì)含量的因素

3.1 貯存條件

優(yōu)化貯存和運(yùn)輸條件可以延長(zhǎng)甜櫻桃貨架期，減少長(zhǎng)距離運(yùn)輸損耗（Martínez Romero等，2006年）。溫度和相對(duì)濕度是影響櫻桃采后貯藏品質(zhì)的關(guān)鍵因素（Romano等，2006年）。據(jù)Bernalte等研究，甜櫻桃的最佳貯藏溫度為0.5℃，相對(duì)濕度為90%。在冷藏期間，一些甜櫻桃品種的酚類化合物，如新綠原酸、對(duì)香豆酰奎寧酸、綠原酸、蘆丁、兒茶素和表兒茶素，以及花青素，如花青素-3-O-蘆丁苷和牡丹素-3-O-蘆丁苷的含量增加。20°C條件下貯藏8 d的 ‘加拿大巨人’和‘Ferrovia’櫻桃中的酚類物質(zhì)含量增加，可能與成熟過(guò)程中失水或采后合成過(guò)程中酚類化合物的縮合有關(guān)（Kalt等，1999年）。然而，Esti等觀察到，兩個(gè)甜櫻桃品種在1°C和95%相對(duì)濕度下放置15 d后總花青素含量下降了41%～52%，這一結(jié)果可能表明貯藏過(guò)程中沒(méi)有花青素的凈生物合成。

經(jīng)過(guò)1周的冷藏（0°C，相對(duì)濕度95%）對(duì)比，水冷處理可以降低甜櫻桃的果柄褐變和表面皺縮，而對(duì)“Tragana Edessis”和“Mpakirtzeika” 櫻桃的腐爛、外部顏色和可溶性固形物含量沒(méi)有影響(Manganariset等，2007年)。在水冷過(guò)程中加入CaCl2降低了呼吸速率、抗壞血酸降解和膜脂過(guò)氧化。此外，添加CaCl2使 ‘甜心’和‘拉賓斯’櫻桃的總酚含量、抗氧化能力和果實(shí)硬度增加，總酸略有下降（Wang Y.等，2014年）。通過(guò)降低櫻桃采后的溫度，可以有效地提高櫻桃的品質(zhì)，且越早使用，效果越好。在果園中安裝水冷便攜式設(shè)備可能是一個(gè)不錯(cuò)的選擇（Elansari，2009年）。

3.2 氣調(diào)包裝與貯藏

為了延長(zhǎng)甜櫻桃的貨架期，人們發(fā)明了氣調(diào)包裝（MAP）和氣調(diào)（CA）貯藏。長(zhǎng)期儲(chǔ)存的最佳CO2和O2水平已確定：O2含量2%～10%和CO2含量5%～20%（Meheriuk等，1997年；Spotts等，2002年）。較低的O2水平可能導(dǎo)致?lián)]發(fā)性芳香化合物的減少和異味的形成（Kader，2002年），而高于30%的CO2水平與果皮變棕有關(guān)（Kader，1997年）。高O2水平（70% O2+0% CO2）可以抑制乙醇的產(chǎn)生，但也會(huì)導(dǎo)致抗壞血酸含量的快速下降，造成損傷使果皮發(fā)生褐變（Tian等，2004）。MAP與低溫貯藏相結(jié)合，在穩(wěn)定可溶性固形物含量、總酸含量、保持果柄顏色的同時(shí)，降低了果實(shí)腐爛的發(fā)生率。同時(shí)，水果表現(xiàn)出更高的抗氧化能力、較好硬度，擁有更明亮的果皮顏色（勞拉等，2015年）。高濃度二氧化碳環(huán)境及冷藏處理都有利于凈花青素合成（Remón等，2000年；Conte等，2009年）?；ㄇ嗨卦黾涌赡苁怯捎诟缓趸嫉拇髿鈱?duì)多酚氧化酶活性產(chǎn)生了抑制，因?yàn)槎喾友趸秆趸宇愇镔|(zhì)會(huì)導(dǎo)致果實(shí)顏色發(fā)生變化（Vamos Vigyazó，1981年）。氧氣濃度5%、二氧化碳濃度10%的MAP和CA兩種貯藏方式，降低了PPO和POD活性，防止了果肉褐變，減少了果實(shí)腐爛的發(fā)生，利于保持果肉硬度。

‘0900 Ziraat’櫻桃使用0.20 μm低密度聚乙烯進(jìn)行氣調(diào)包裝（MA/MH）時(shí)，鮮果重量減少不明顯、果柄外觀影響較小，果實(shí)中PG和PPO活性也較低（?zkaya 等，2015年）。MAP對(duì)于甜櫻桃的保質(zhì)期延長(zhǎng)是有效的，但在實(shí)踐中卻不能大規(guī)模實(shí)施，因?yàn)閮r(jià)格較高且有一定的風(fēng)險(xiǎn)。

3.3 天然化合物

天然化合物已被開(kāi)發(fā)用于延長(zhǎng)櫻桃的貨架期。使用30 mm β-氨基丁酸（BABA）浸泡10 min的方法處理紅燈櫻桃，20℃下貯藏8 d后，浸泡過(guò)的果實(shí)呼吸速率、失重率、可滴定酸含量、總酚、總糖和抗壞血酸含量均降低，且櫻桃抗壞血酸、過(guò)氧化物酶、過(guò)氧化氫酶、谷胱甘肽還原酶均升高，超氧化物歧化酶活性增強(qiáng)（Wang等，2016年）。這些天然化合物延長(zhǎng)了甜櫻桃的貯存期，且安全性有保障，對(duì)環(huán)境友好。

3.4 可降解膜

將生物降解膜應(yīng)用于氣調(diào)包裝的保存技術(shù)（MAP）已經(jīng)出現(xiàn)（Giacalone和Chiabrando，2013年；Koutsimanis等，2014年）?？缮锝到獗∧ぞ哂袦p少環(huán)境污染（Almenar等，2012年）、延遲顏色變化、果肉軟化和降低酸度損失的作用（Giacalone和Chiabrando，2013年）。微穿孔聚乳酸（PLA）膜與大孔徑袋相比，在抑制甜櫻桃真菌生長(zhǎng)，保持了糖度、色澤、硬度、可溶性固形物含量，減輕了果實(shí)失重方面更有優(yōu)勢(shì)。儲(chǔ)存在聚乳酸包裝中的櫻桃具有更好的外觀、質(zhì)地、風(fēng)味，整體貯藏品質(zhì)更佳（Koutsimanis等，2014年）。這種包裝技術(shù)可能成為現(xiàn)實(shí)（Koutsimanis等，2014年），而能否順利應(yīng)用，將取決于此類薄膜生產(chǎn)中的廢物產(chǎn)生和價(jià)格之間的平衡。

3.5 可食性涂膜

可食性涂膜是一種很有前途的果蔬保鮮技術(shù)（Dhall，2013年）?？墒承酝磕ぜ夹g(shù)可以替代改良?xì)庹{(diào)儲(chǔ)存，利于健康化合物的載體。該技術(shù)不僅可以延長(zhǎng)保質(zhì)期，還能使生物活性化合物，如抗氧化劑、抗菌劑、益生菌、香料和營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)，從涂層轉(zhuǎn)移到水果皮上（Quirós-Sauceda等，2014年）。食用涂層可降低呼吸和蒸騰速率，減少硬度損失，并減緩衰退（Velickova等，2013年）。將刺槐豆膠、蟲(chóng)膠、聚山梨酯80、甘油和蜂蠟涂層涂在‘Burlat’櫻桃上，可降低果實(shí)重量損失、減少擦傷、減少表面凹痕和減緩果肉硬度下降，從而延長(zhǎng)保質(zhì)期（Rojas Argudo等，2005年）。殼聚糖能誘導(dǎo)真菌防御相關(guān)酶活性，并增加酚類化合物水平的抗菌化合物的生成（Liu等，2007年）。殼聚糖包衣的甜櫻桃，水分損失較低，顏色變化延遲，總酚、黃酮和花青素含量較高（Petriccione等，2014年）。Misir等綜述了蘆薈凝膠作為新鮮水果食用涂層的應(yīng)用，發(fā)現(xiàn)涂抹蘆薈凝膠可以提高甜櫻桃等水果的采后壽命和品質(zhì)。與對(duì)照果實(shí)相比，蘆薈凝膠減輕了質(zhì)量損失，降低了呼吸速率，延遲了顏色變化和果實(shí)軟化，櫻桃果實(shí)中的可滴定酸損失也減少（Martínez Romero等，2006年）。

4 分子標(biāo)記輔助育種研究進(jìn)展

甜櫻桃基因組的研究進(jìn)展有助于識(shí)別影響水果質(zhì)量的候選基因、信號(hào)傳導(dǎo)和代謝途徑。（Carrasco等，2013年）。目前大約有133個(gè)基因被認(rèn)為與櫻桃果實(shí)的質(zhì)地、顏色、風(fēng)味和抗寒性有關(guān)（Ogundivin等，2009年）。甜櫻桃基因連鎖圖譜的構(gòu)建有助于與質(zhì)量性狀相關(guān)的數(shù)量性狀位點(diǎn)（QTL）的識(shí)別和特征化（Guajardo等，2015年）。目前已確定了與大櫻桃果實(shí)重量和硬度（Campoy 等，2015年）、果實(shí)大?。╖hang等，2010年；Franceschi等，2013年；Rosyara等，2013年）、果皮和果肉顏色（Sooriyapathirana等，2010年）及果實(shí)抗裂性（Balbontín等，2013年）相關(guān)的QTL。此外，在甜櫻桃中，還建立了與表皮發(fā)育（從開(kāi)花到成熟）和應(yīng)激反應(yīng)相關(guān)的外果皮特異性轉(zhuǎn)錄本（Alkio等，2014年）。盡管果實(shí)質(zhì)量性狀相關(guān)的基因較多，使MAS的使用受到了限制，但MAS技術(shù)仍是核果類果樹(shù)育種中一項(xiàng)重要的生物技術(shù)。（Salazar等，2014年）。通過(guò)測(cè)序進(jìn)行基因分型（GBS）可生成更為詳盡的遺傳圖譜，從而有助于識(shí)別QTL和發(fā)現(xiàn)單核苷酸多態(tài)性（SNP）（Guajardo等，2015年；Salazar等，2017年），目前研究應(yīng)側(cè)重于尋找甜櫻桃品質(zhì)的QTL，而不是尋找促進(jìn)有益健康物質(zhì)合成的QTL。CRISPR(clustered regularly interspaced short palindromic repeats)，即規(guī)律間隔成簇段回文重復(fù)序列，是一種強(qiáng)大的基因編輯技術(shù)，可以對(duì)生物的DNA進(jìn)行修剪、切斷、替換和添加。CRISPR和CRISPR/Cas9基因編輯系統(tǒng)在了解遺傳變異、遺傳、基因組組織和表型表現(xiàn)等方面具有重要意義，同時(shí)，在薔薇科植物新品種選育中也具有重要的作用（Peace，2017年）。盡管CRISPR/Cas9基因編輯技術(shù)尚未在櫻桃中應(yīng)用，但它已被有效地應(yīng)用于提高柑橘潰瘍病抗性（Peng等，2017年），調(diào)節(jié)番茄中乙烯合成（成熟抑制基因）（Ito等，2015年），以及有效地敲除L-idonate脫氫酶基因（IdnDH），參與葡萄酒石酸代謝途徑等多項(xiàng)研究（Ren等，2016年）。