不同脱萼剂对库尔勒香梨石细胞、木质素 及其关键合成酶的影响*

张 倩，任丹丹，张天正，陈 燕，王 浩，包建平,2,3

（1 塔里木大学植物科学学院，新疆阿拉尔 843300）（2 新疆生产建设兵团塔里木盆地生物资源保护利用重点实验室）（3 南疆特色果树高效优质栽培与深加工技术国家地方联合工程实验室）

库尔勒香梨原产于新疆南部，具有香味浓郁、肉质细腻、清脆爽口和耐贮藏等特点，是新疆“名、特、优”水果之一[1]。由于遗传特性，库尔勒香梨有脱萼果与宿萼果之分，其中脱萼果营养丰富、肉 质鲜嫩，外观品质明显优于宿萼果[2]，且石细胞含量明显低于宿萼果。

梨果实品质主要由石细胞团所影响，果实中的石细胞团直径越大，果肉就越粗糙，口感多渣，含糖量降低，甚至果肉变硬[3-4]。木质素是石细胞的主要成分，梨果实中的石细胞与木质素的合成、转运及沉积密切相关[5]。木质素生物合成通过苯丙烷类代谢途径进行，其中苯丙氨酸解氨酶（PAL）是该代谢第一个关键酶，其他如过氧化物酶（POD）与多酚氧化酶（PPO）参与了木质素单体合成的后续过程[6-8]，因此PAL、POD、PPO 等是木质素合成过程中的关键性酶，其酶活性的高低与木质素合成密切相关[9-12]。在木质素的组分及其合成积累规律的基础上，研究发现了梨果实中相关合成酶活性与木质素含量之间存在显著相关关系[13-15]，同时有研究表明，通过喷施外源植物生长调节剂能够调节木质素的合成，适当地喷施乙酰胆碱可抑制POD、PPO、PAL 的活性，可以减小石细胞团的直径，降低石细胞密度和含量[16]。汪晓谦等[17]研究发现，PBO＋钙硼合剂的处理不仅能有效提高果实脱萼率，显著增加可溶性固形物含量，同时可使石细胞含量减少12.2%。目前生产实践中存在大量使用脱萼剂的情况，但对果实石细胞、木质素及其关键合成酶的研究较少，因此本试验以库尔勒香梨为试验材料，研究对比库尔勒香梨果实的石细胞含量、木质素含量及其相关酶活性的变化，从而为生产中减少库尔勒香梨果实石细胞含量、提高果肉细腻程度奠定理论基础。

1 材料与方法

1.1 试验材料

试验在塔里木大学行政楼西侧梨园进行，供试材料为13 年生的库尔勒香梨，梨园常规管理。

1.2 测定项目及方法

试验于2020 年进行，于库尔勒香梨大蕾期，分别喷施脱萼剂（国光生产）500 倍液、100 mg/L三碘苯甲酸（TIBA）溶液，以喷清水为对照，树体全覆盖喷施，每个处理5 株树。分别在库尔勒香梨盛花后15、36、81、110、145 d（果实成熟期）采集脱萼果，每处理采集100 个果，置于冰盒中带回实验室。除部分新鲜果实直接用于染色外，其余果实用于石细胞、木质素含量及其关键合成酶活性测定。

1.2.1 果实脱萼率调查

盛花后20 d，各处理分别随机选取100 个果实统计其脱萼率。

1.2.2 石细胞在梨果实中的分布情况

分别选取不同处理的库尔勒香梨各20 个，果肉表面滴浓盐酸，随后将5%间苯三酚滴在果实纵切面，使其与木质素在酸性环境下发生樱红色反应，染色1～2 min，分析石细胞在梨果实中分布情况。

1.2.3 果实石细胞含量的测定及分级

随机选取各处理的库尔勒香梨果实各20 个，放入冰箱冷冻24 h，取果肉20 g，用冷冻分离法[15]和盐酸处理法[18]结合将石细胞分离，分离后的石细胞烘干，采用重量法测定果肉中石细胞含量，重复3 次，并取平均值。根据《梨种质资源描述规范和数据标准》利用不同直径（150、200、250、300、500μm）的试验筛网对石细胞过滤分级。

1.2.4 果实木质素含量的测定

参照刘盼盼[13]的方法进行木质素含量的测定。将20 g 石细胞样品干燥并用无水乙醇研磨至粉末状，抽提3 次，冷冻干燥。取干粉样品，加入15 mL 72%H2SO4，在30 ℃水浴中抽提1 h，沸水浴1.2 h，并加入120 mL 蒸馏水。反应后的混合液用300 mL煮沸的蒸馏水冲洗过滤，将过滤后得到的木质素烘干称重，得出石细胞中木质素所占百分比。

1.2.5 果实木质素相关关键合成酶活性的测定

参照曹建康等[19]的方法，称取0.1 g 液氮下研磨完成的果皮样品，分别加入1 mL PAL、PPO、POD的对应提取液，于4 ℃、12 000 r/min 离心30 min，取上清液为粗酶提取液，4 ℃保存。

（1）PAL 活性的测定。试管中加入5.5 mL 反应体系，包括酶提取液0.4 mL、苯丙氨酸（终浓度1 mmol/L）1 mL、硼酸钠缓冲液4.1 mL，同时设2个空白对照，试管于37 ℃水浴1 h 后，加入35%三氟乙酸0.5 mL 终止反应，并离心除去变性蛋白，测定290 nm 波长处反应液的吸光值，以每小时吸光值变化0.01 为1 个活性单位（U）。

（2）POD 活性的测定。采用愈创木酚作为底物的连续测定方法。玻璃比色皿中反应体系包括0.2%愈创木酚、0.125%过氧化氢、磷酸钠缓冲液以及100 μL 酶提取液，于470 nm 波长下连续测定反应液吸光值3 min，以每分钟吸光值变化0.01 为1个活性单位（U）。

（3）PPO 活性的测定。反应液总体积为3 mL，包括邻苯二酚1 mL、酶提取液0.1 mL 和磷酸缓冲液1.9 mL，测定反应液在398 nm 波长下的吸光值，酶活性以每分钟吸光值变化0.01 为1 个活性单位（U）。

1.3 数据分析

使用Microsoft Excel 2010 对试验原始数据进行处理与作图，使用DPS 9.05 数据处理软件进行差异显著性分析。

2 结果与分析

2.1 果实脱萼率分析

如图1 所示，脱萼剂处理的脱萼率最高，为86%，明显高于TIBA 处理和对照，说明脱萼剂可使库尔勒香梨果实的脱萼率增加，从而影响其口感和品质。

图1 不同处理果实脱萼率

2.2 果实发育过程中石细胞的分布情况

从库尔勒香梨不同发育时期果实石细胞分布来看（图版2），染色范围最大的时期均为盛花后36 d 与81 d，果实果梗处被深度染色，盛花后110 d与145 d 的染色范围较小，颜色较浅。此外，果梗与果萼处呈现两端石细胞多中间少的现象，越 靠近胴部可被染色的石细胞数目越少。在盛花36 d后，可被染色的石细胞逐渐减少，总体石细胞数量趋势是先增加后下降。

2.3 果实发育过程中石细胞重量与分级

如图2 所示，从整体上看出，库尔勒香梨果肉中石细胞重量在盛花后15～36 d 呈增加趋势；在盛花后36 d 达到最大值，之后呈下降趋势，且脱萼剂处理的石细胞重量明显高于对照。脱萼剂处理后，在盛花后15 d 粒径大于0.3 mm 的石细胞所占比率为0.52%，在盛花后110 d 粒径大于0.3 mm 的石细胞所占比率为0.48%，说明盛花后期石细胞团趋于变小。

图2 不同发育时期不同处理果实石细胞重量与分级

2.4 果实发育过程中石细胞含量变化

如图3 所示，库尔勒香梨果实石细胞含量随果实的发育而变化。不同处理间总体趋势大致相同，在果实生长初期石细胞含量逐渐增加，在盛花后15 d 开始上升，至盛花后36 d 达到最大值，但从盛花后36 d 开始，石细胞含量逐渐下降，在盛花后145 d 降至最低。TIBA 处理的石细胞含量始终最高，在盛花后110 d脱萼剂与TIBA处理的石细胞含量均高于对照，且在果实成熟期即盛花后145 d 显著高于对照。

图3 不同发育时期不同处理果实中石细胞含量

2.5 果实发育过程中木质素含量变化

由图4 可以看出，库尔勒香梨果实木质素含量随着果实的发育而升高。木质素含量在盛花后36 d急剧増加，脱萼剂、TIBA 处理和对照的木质素含量分别达9.38%、10.20%、8.20%，这可能是果实发育的主要时期。在果实发育过程中，脱萼剂、TIBA处理的木质素含量始终高于对照，其中TIBA 处理与对照差异均达显著水平。

图4 不同发育时期不同处理果实木质素含量

2.6 果实发育过程中木质素代谢相关酶活性变化

2.6.1 PAL 活性的变化

如图5 所示，库尔勒香梨生长发育过程中，各处理果实PAL 的活性变化趋势是大致相同的，均在盛花后15～36 d 呈增加趋势，在盛花后36 d 达到最大值，之后呈逐渐下降的趋势，盛花后145 d 降至最低。不同处理间的PAL 活性存在一定差异，TIBA 处理的PAL 活性始终高于对照，脱萼剂处理与对照差异不显著。

图5 不同发育时期不同处理果实PAL 活性的变化

2.6.2 POD 活性的变化

在库尔勒香梨果实的整个发育时期，POD 活性在盛花后15～36 d 呈增加趋势，盛花后36 d 达到最大值，之后呈逐渐下降的趋势（图6）。不同处理间的果实POD 活性有一定差异，TIBA 处理的果实POD 活性均显著高于其他2 个处理，脱萼剂处理的POD 活性与对照差异不显著。

图6 不同发育时期不同处理果实POD 活性的变化

2.6.3 PPO 活性的变化

如图7 所示，在果实发育过程中，不同处理的PPO 活性总体变化趋势相似，均在盛花后呈先增加后下降的趋势。不同处理间的果实PPO 活性存在一定差异，TIBA 处理的果实PPO 活性始终高于其他2 个处理，脱萼剂处理的PPO 活性与对照差异不显著。

图7 不同发育时期不同处理果实PPO 活性的变化

3 讨 论

植物生长调节剂是一种能够有效控制植物生长发育的人工合成的化学成分，喷施不同的植物生长调节剂可以促进果树的营养生长、改善果实部分品质。前人研究发现，库尔勒香梨坐果率、脱萼率会因不同的植物生长调节剂产生不同的影响[20-21]。同样本研究发现，脱萼剂和TIBA 可以提高库尔勒香梨的脱萼率，且脱萼剂的脱萼效果更佳。

石细胞是一种厚壁组织细胞，由薄壁组织细胞将木质素沉积在厚壁组织细胞的初生壁上而形成的[22]。刘玲等[4]研究表明，库尔勒香梨果实从花后15 d 逐渐开始形成石细胞，花后50 d 左右达到最大值，之后随着果实成熟石细胞团的密度表现下降的趋势。本研究表明，盛花后15～36 d 石细胞含量不断增加达到高峰，盛花36 d 后石细胞含量逐渐减少，这与前人研究结果一致。梨果实发育过程中木质素含量呈先上升后下降的趋势，且石细胞含量与木质素含量呈显著正相关[23-24]。本研究同样发现，在盛花后15～36 d 木质素含量不断增加达到高峰，盛花36 d 后木质素含量表现下降的趋势，且木质素含量与石细胞含量发育趋势存在一致性。同时，试验结果表明在盛花后36～81 d 脱萼剂处理的库尔勒香梨石细胞含量与对照相比有所下降，但在盛花后110 d脱萼剂与TIBA处理的果实石细胞含量均高于对照，且TIBA 处理显著高于对照，同时盛花后145 d 均显著高于对照。

库尔勒香梨果实石细胞是一种高度分化的木质化的细胞，梨果实石细胞主要由木质素和纤维素组成。章霄云等[25]研究表明，PAL、POD、PPO 在木质素的合成过程中发挥有重要的调控作用。王丹阳[26]研究发现，随着梨果实的生长发育POD 活性有一个上升趋势，并达到一个酶活最大值，再逐渐下降。这与本研究结果基本一致，在盛花后15～36 d果实POD 活性不断增加达到高峰，盛花36 d 后呈下降的趋势。张绍铃等[27]研究发现，在果实发育初期PPO 的活性较高，随着果实发育逐渐降低；PAL与PPO 活性变化相似。这与本研究结果一致，PPO与PAL 活性变化均呈现先上升后下降的趋势。陶书田等[28]研究表明，梨果实中POD、PAL 及PPO 活性与果实中石细胞的形成之间呈正相关。张士鸿[29]研究发现，砀山酥梨果实石细胞含量、木质素含量及木质素相关酶活性的变化趋势基本相同，总体上均呈先升高后下降的趋势，三者之间均呈显著正相关，且在时间上表现出一定的时序性。这与本研究结果一致，本研究结果发现，随着果实的生长发育，石细胞含量、木质素含量、木质素代谢过程中相关酶活性之间存在时序性、一致性，且趋势均为先升高后下降。

4 结 论

综上所述，本研究表明脱萼剂和TIBA 均可以使库尔勒香梨果实脱萼率增加，且脱萼剂处理效果更佳。同时果实发育前期，经过脱萼剂与TIBA 处理的库尔勒香梨果实中木质素相关酶PAL、POD、PPO 的活性升高，从而造成石细胞含量与对照相比有所增加；盛花期后110 d，脱萼剂与TIBA 处理的石细胞含量均高于对照，且在果实成熟期即盛花后145 d 均显著高于对照，但TIBA 处理的石细胞含量始终高于脱萼剂处理。综上，建议在实际生产中采用脱萼剂处理，在提高脱萼率的同时，更有利于保证库尔勒香梨的果实品质。