豫东综合试验站

娄玉穗 尚泓泉 樊红杰 张柯 吕中伟 张晓锋

  阳光玫瑰是目前我国最受欢迎的葡萄品种之一，然而该品种在成熟期会出现果锈症状，严重影响其外观品质和商品性。果锈是一种生理性病害，表现为在果实表面呈现条状或不规则状黄褐色锈斑，严重时连成片。果锈常发生在梨、苹果、枇杷和黄绿色的鲜食葡萄品种上。王慧等（2017）在翠冠梨上的观察发现果锈主要是破碎的角质膜、木质化加厚的表皮和亚表皮细胞以及果点上较易剥落的物质。张鹏飞（2020）的研究表明与无锈梨相比，有锈梨果皮木质素含量升高，角质含量减少，木栓质含量增加。还有研究表明赤霉素和氯吡脲处理降低阳光玫瑰葡萄果锈发生与果皮中木质素和总酚含量的降低有关（冯娇，2017）。另外，在苹果和梨的研究中还发现果锈发生伴随着苯丙烷代谢、酚类物质代谢等次生代谢的发生，且苯丙氨酸解氨酶与过氧化物酶是梨果皮木质素合成关键酶。因此，通过研究不同果锈等级的阳光玫瑰葡萄果皮结构物质及相关酶活性变化，有利于探明阳光玫瑰葡萄果锈形成的生理机制，为果锈防治技术开发奠定基础。

  1 材料和方法

  1.1 材料

  本试验于2019年在河南现代农业研究开发基地（35.0ºN、113.7ºE）进行。以8年生阳光玫瑰葡萄植株为试验材料，于见花时修整花穗，留穗尖6 cm，盛花后1–3 d（2019年5月11–13日）分批次用25 mg/L GA3+2 mg/L CPPU进行保花保果处理，2周后用25 mg/L GA3进行膨大处理。在果粒黄豆粒大小时疏果至60粒左右，控制单穗质量700 g左右。

  1.2 果锈发生率的调查

  从果实进入软化期后（8月7日，盛花后90 d）开始调查阳光玫瑰葡萄果锈发生率，每10 d调查一次，直至10月16日（盛花后160 d），每次调查15串果穗。调查方法：调查并记录每串果穗上有果锈的果粒数量和果穗上总果粒数量，果粒果锈发生率按照果锈发生率/%=100×有果锈果粒数量/总果粒数量进行计算。

  1.3 果皮细胞壁成分与果锈物质含量及相关酶活性的测定

  在果实成熟期（9月16日），采集有果锈和无果锈的果粒样品，对果粒进行等级划分，即0级：没有果锈；1级：果锈面积<5%；2级：果锈面积6%⁓15%；3级：果锈面积16%⁓25%；4级：果锈面积>25%。果皮纤维素含量采用蒽酮比色法进行测定，半纤维素含量采用DNS比色法进行测定，原果胶含量采用咔唑比色法进行测定，木质素含量采用紫外分光光度法进行测定，总酚含量的测定采用Folin- Ciocalteu试剂法进行测定，纤维素酶活性采用蒽酮比色法进行测定，酸性磷酸酶活性采用对硝基苯磷酸二钠水解法进行测定，果胶酶活性、碱性磷酸酶和苯丙氨酸解氨酶活性采用吸光法进行测定，过氧化物酶活性采用愈创木酚法进行测定，多酚氧化酶活性采用邻苯二酚法进行测定。

  1.4 数据处理

  试验数据用Excel 2010软件进行整理和绘图，用SPSS 20软件进行统计分析。

  2 结果与分析

  2.1 不同挂树时间对阳光玫瑰葡萄果锈发生率的影响

  不同挂树时间对阳光玫瑰葡萄果锈发生率的影响如图1所示，随着果实的成熟，果锈发生率呈现先增加后趋于稳定的变化趋势。在所调查的时间中，盛花后90 d的阳光玫瑰葡萄果锈发生率最低，为3.3%，其显著低于其他所有调查时间的果锈发生率；盛花后100 d和110 d的果锈发生率之间差异不显著，且盛花后100 d的果锈发生率显著低于盛花后120 d及之后时间调查的果锈发生率。盛花后130 d的果锈发生率达到最大值，为20.0%，其与盛花后120 d及之后的果锈发生率之间差异均不显著。

  2.2 不同果锈等级对阳光玫瑰葡萄果皮细胞壁和果锈相关物质含量的影响

  从表1可知，随着果锈等级的增加，阳光玫瑰葡萄果皮的纤维素、半纤维素、原果胶含量呈现逐渐降低的变化趋势，而木质素和总酚的含量呈现逐渐升高的变化趋势。其中，没有发生果锈的果皮纤维素含量为330.7 mg/g，其显著高于所有发生果锈的果皮纤维素含量；果锈等级1和2的果皮纤维素含量分别为315.8 mg/g和309.3 mg/g，两者之间差异不显著，且果锈等级1的果皮纤维素含量显著高于果锈等级3和4的果皮纤维素含量；果锈等级3和4的果皮纤维素含量之间差异显著。在果皮半纤维的含量上，果锈等级0和1的半纤维素含量之间差异不显著，且两者均显著高于果锈等级2、3和4的果皮半纤维素含量；果锈等级2和3的果皮半纤维素含量分别为64.3 mg/g和61.3 mg/g，两者之间差异不显著，且均显著高于果锈等级4的果皮半纤维素含量。果锈等级0的果皮原果胶含量为74.9 mg/g，其显著高于果锈等级3和4的果皮原果胶含量；果锈等级1、2和3的果皮原果胶含量之间差异均不显著，且三者均显著高于果锈等级4的果皮原果胶含量；果锈等级4的果皮原果胶含量为62.9 mg/g。

  没有发生果锈的果皮木质素含量为156.8 mg/g，其显著低于所有发生果锈的果皮木质素含量；果锈等级1和2的果皮木质素含量分别为161.3 mg/g和164.0 mg/g，两者均显著低于果锈等级3和4的果皮木质素含量；果锈等级3和4的果皮木质素含量分别为170.3 mg/g和175.9 mg/g，两者之间差异显著。果锈等级4的果皮总酚含量为1.47 mg/g，其显著高于其他所有等级的果皮总酚含量；果锈等级3和2的果皮总酚含量均为1.37 mg/g，两者均显著高于果锈等级1和0的果皮总酚含量；果锈等级1的果皮总酚含量显著高于果锈等级0的果皮总酚含量。

  2.3 不同果锈等级对阳光玫瑰葡萄果皮相关酶活性的影响

  在与细胞壁降解相关酶中，随着果锈等级的增加，阳光玫瑰葡萄果皮的纤维素酶、酸性磷酸酶活性呈现先升高后降低的变化趋势，碱性磷酸酶活性呈现先降低后升高的变化趋势，果胶酶活性整体上呈现逐渐增加的变化趋势。5个果锈等级的果皮纤维素酶活性之间差异均显著，其中，果锈等级3的果皮纤维素酶活性最高，果锈等等级0的果皮纤维素酶活性最低。果锈等级0的果皮果胶酶活性最低，为1.11 mg/(h﹒g)，其显著低于其他所有等级的果皮果胶酶活性；果锈等级4的果皮果胶酶活性最高，为7.93 mg/(h﹒g)，其显著高于其他所有等级的果皮果胶酶活性。果锈等级2的果皮酸性磷酸酶活性最高，为1.215 μmol/(min﹒g )，但显著高于其他等级的果皮酸性磷酸酶活性；果锈等级4的果皮酸性磷酸酶活性最低。果锈等级2的果皮碱性磷酸酶活性最低，为10.180 μmol/(min﹒g )，其显著低于果锈等级0、3和4的果皮碱性磷酸酶活性。

  在果锈物质合成相关酶中，随着果锈等级的增加，阳光玫瑰葡萄果皮苯丙氨酸解氨酶活性活性呈现逐渐升高的变化趋势，过氧化物酶活性呈现先降低后升高的变化趋势，多酚氧化酶活性呈现逐渐降低的变化趋势。五个果锈等级的果皮苯丙氨酸解氨酶活性之间差异均显著，其变化范围为8.205-11.354 U/g。果锈等级0、1和2的果皮过氧化物酶活性之间差异均不显著，三者均显著低于果锈等级3和4的果皮过氧化物酶活性；果锈等级3和4的果皮过氧化物酶活性分别为60.555 U/g和 68.060 U/g，两者之间差异显著。5个果锈等级的果皮多酚氧化酶活性之间差异均显著，其变化范围为4.787-12.880 U/g。

  3 讨论

  果锈是果实发育过程中的一种生理紊乱现象，无核白鸡心、维多利亚、阳光玫瑰等黄绿色葡萄品种上经常发生，成为降低其商品性的主要因素之一。我们的调查中发现阳光玫瑰葡萄在生长前期没有果锈发生，进入软化期后才会看到有果锈发生，且随着果实的成熟，果锈发生率越来越高。果锈的发生主要是次生代谢的结果，果实的次生代谢主要发生在果实发育后期，这也是造成果锈主要在近果实成熟期发生的主要原因。

  纤维素是细胞壁的主要结构成分，对于维持细胞结构的稳定性具有重要作用；半纤维素是构成初生壁的主要成分，其结合在纤维素微纤维的表面，构成坚硬的细胞相互连接的网络。果胶是构成细胞初生壁和中胶层的主要成分，对维持植物的结构和硬度起着重要作用。张勃（2004）在黄冠梨上的研究表明果皮中果胶物质含量的增高及纤维素含量的降低可以提高果皮韧性和延展性，增大果皮破裂应力，从而抑制果实锈斑的发生。本研究中，随着果锈等级的增加，阳光玫瑰葡萄果皮纤维素、半纤维素和原果胶含量逐渐降低，且三者含量显著降低时的果锈等级分别为1、2和3，说明阳光玫瑰葡萄果锈的发生首先是细胞壁的骨架纤维素的快速降解，然后是纤维素微纤维间的网络-半纤维素的快速降解，最后是原果胶的快速降解，这种变化与纤维素酶和果胶酶的活性变化相一致。随着果锈等级的增加，阳光玫瑰葡萄果皮的纤维素酶活性呈现先升高后降低的变化趋势，果胶酶活性呈现逐渐升高的变化趋势，其中，果锈等级4的果皮纤维素酶活性的降低说明在果锈发生前期纤维素降解速度快，造成果实一开始发生果锈便出现纤维素含量显著下降的变化；而果胶酶活性的持续升高说明原果胶是在果胶酶活性达到一定水平后才显著降解，从而造成果锈发生后期果皮的原果胶含量显著降低。

  果锈是一层褐色的木栓化次生保护组织，木栓层的形成与木质素、酚类物质的含量有关。本研究结果表明随着阳光玫瑰葡萄果锈等级的增加，果皮木质素、总酚含量逐渐增加，这与果皮组织结构观察的果皮褐化程度的增加相一致，也与冯娇（2017）的研究结果相似，说明阳光玫瑰葡萄果锈的发生伴随着果皮中木质素和总酚含量的增加。木质素是苯丙烷类代谢途径的主要终产物，是木栓层形成、果实木质化的标志。木质素是在多个酶促反应的作用下合成的，苯丙氨酸解氨酶、过氧化物酶、多酚氧化酶等均在木质素的合成过程中起着重要作用，其中，过氧化物酶和苯丙氨酸解氨酶是调控苹果、梨果实锈斑产生的关键酶，本研究中，随着果锈等级的增加，阳光玫瑰葡萄果皮的苯丙氨酸解氨酶活性逐渐升高，说明苯丙氨酸解氨酶活性与木质素的合成呈正相关。过氧化物酶活性随果锈等级的增加表现出先降低后升高的变化趋势，而多酚氧化酶活性表现出逐渐降低的变化趋势。

  4 结论

  综上所述，随着果锈等级的增加，阳光玫瑰葡萄果皮纤维素、半纤维素和原果胶含量逐渐降低，木质素和总酚含量逐渐升高，纤维素酶和酸性磷酸酶活性先升高后降低，碱性磷酸酶和过氧化物酶活性先降低后升高，苯丙氨酸解氨酶活性逐渐升高，多酚氧化酶活性逐渐降低。总之，阳光玫瑰葡萄果锈的形成是细胞壁结构的降解和木质素等果锈物质的积累过程，苯丙氨酸解氨酶是调控其果锈形成的关键酶。