柑橘果皮果胶及其酶活性对皱皮果形成的影响

园 � 艺 � 学 � 报 � 2005, 32 ( 2): 202~ 206 Ac taH orticu lturae Sin ica 收稿日期: 2004- 05- 08; 修回日期: 2004- 08- 11 基金项目: 国家自然科学基金资助项目 ( 30471198) 柑橘果皮果胶及其酶活性对皱皮果形成的影响 陈杰忠 � 叶自行 � 周碧燕 � 徐春香 � 李 � 娟 (华南农业大学园艺学院, 广州 510642) 摘 � 要: 研究 �红 1-7� 甜橙和 �红江橙 � 的果皮果胶质、果胶甲酯酶 ( PE ) 及皱皮果率的差异。结 果表明, 抗皱皮的 �红 1-7� 甜橙皱皮果发生率为 7� 06% , 而 �红江橙 � 皱皮果发生率高达 28�03% ; 皱 皮出现在阴面果皮占 86%以上。 �红江橙 � PE在果实成熟时 ( 12月 15日 ) 比成熟前 ( 10月 1日 ) 增加 2� 6倍, 水溶性果胶 (WP ) 增加 8� 27倍, 总果胶 ( TP ) 增加 65% , 盐酸可溶性果胶 ( HP ) 减少 54%。 �红 1-7� 甜橙果皮的 PE变化较小。 PE与WP极显著正相关, 与 HP极显著负相关。�红江橙 � TP、W P及 PE明显高于 �红 1-7� 甜橙, 而 H P以 �红 1-7� 甜橙的高。阴面比阳面果皮有较多的 TP、WP和 PE, H P 则以阳面果皮为高。皱皮果的 TP、WP、 PE高于正常果, 而 H P则少于正常果。六偏磷酸盐可溶性果胶 ( PP ) 在两种果实上没有差异。 关键词: 柑橘; 皱皮果; 果胶; 果胶甲酯酶 中图分类号: S 666� � 文献标识码: A� � 文章编号: 0513-353X ( 2005) 02-0202-05 Effects of Pectins and Pectinesterase Activity on Creasing Fruit Formation in Orange (C itrus sinensis Osbeck) Chen Jiezhong, Ye Zix ing, Zhou B iyan, Xu Chunx iang, and Li Juan ( Co llege of H orticulture, Sou th China Agr icultua l University, Guangzhou 510642, China) Abstract: The d ifference in pect in leve,l pectinesterase ( PE ) act iv ity and creasing- fru it rates betw een �Hong 1-7� orange (C itrus sinensis O sbeck �H ong 1-7� ) and �Hongjiang� orange ( C itrus sinensis O sbeck �Hong jiang� ) w ere stud ied. The creasing fruit rates for �Hong 1-7� and �Hong jiang� orangew ere 7�06% and 28�03% respectively. Upon fru itm atur ing, the PE, w ater soluble pect in (WP) , tota l pectin (TP) and hydrochloric ac id solub le pect in ( HP) in �Hong jiang� increased by 260%, 827% , 65% and 54% , re- spective ly. The change o f PE in �Hong 1-7� was sm aller. PE w as posit ive ly correlated w ithWP and nega- t ive ly correlated w ithHP. The content of TP, WP and PE in �H ong jiang� orange w ere obv iously higher than those in �H ong 1-7� , but the content o fHP in �H ong jiang� was higher in �Hong 1-7� . Therew ere higher TP, WP and PE in shaded ha lves o f fru its, but h igherHP in exposed halves o f fruits. The content o fTP, WP, PE o f the creasing fru its is h igher than the norm al fru i,t and the content of HP is lower than norm al fru i.t There is no difference for hexametaphosphate so luble pectin ( PP) betw een the tw o varieties. Key words: C itrus; C reasing frui;t Pectin; Pectinesterase activ ity 很多柑橘品种在果实成熟时都出现皱皮果现象〔1, 2〕, 严重地影响柑橘果实的商品价值和贮藏性 能。黄辉白等〔3〕认为干旱引起果皮发育不良而形成皱皮果, M onse lise〔1〕和 Bow er等〔4〕指出, 果皮水 溶性果胶含量与皱皮果的形成有关。随着果实的成熟, 原果胶变为可溶性果胶, 李建国等〔5〕认为细 胞壁水解酶可能通过降解细胞壁结构多糖而降低果皮的强度, 而细胞壁氧化酶类则可能通过细胞壁成 分的酚基交联不可逆地降低果皮细胞壁的延伸性。我们以往对 �红江橙 � 的裂果研究发现其裂果绝 大部分是由于皱皮果引致〔6〕。因此, 从果皮细胞壁成分研究皱皮果的发生诱因及其机理, 对防止皱 � 2期 陈杰忠等: 柑橘果皮果胶及其酶活性对皱皮果形成的影响 � 皮果发生和控制裂果有指导性意义; 前人对柑橘皱皮果的研究极少, 对裂果的研究也多集中于矿质元 素盈缺的影响。本文将探讨柑橘皱皮果与果皮果胶及其酶活性关系, 阐明柑橘皱皮果形成的机理及其 对裂果的影响, 为制定减少柑橘皱皮果、提高商品果率的栽培措施提供理论依据。 1� 材料与 1�1� 皱皮果率的田间调查 在广州沙壤土的平地柑橘园随机选取生长势相近, 以红橘 ( C itrus tangerina Hort �Tanaka� ) 为 砧木的 10年生 �红江橙 � (C itrus sinensis O sbeck与 C itrus reticulata B lanco的嫁接嵌合体 ) 和 �红 1- 7� 甜橙 (C itrus sinensis Osbeck �Hong 1-7� ) 各 5株, 1999年和 2000年从 10月 1日至 12月 15日, 每隔 15 d统计 1次皱皮果数, 记录皱皮出现在果实的方位, 并摘去皱皮果; 然后合计皱皮果率 (皱 皮果数 /株总果数 �100% ) 和皱皮出现在果实阴、阳面的机率。 1�2� 果皮果胶含量的测定 取 �红 1-7� 甜橙 20个果 ( 5株试验树, 每株取 4个果, 下同 ) , �红江橙 � 正常果 20个, 皱皮 果 20个。另随机取 �红江橙 � 20个果实, 分别测定正常果、皱皮果以及果实阴面和阳面的果皮果胶 含量和果胶甲酯酶活性 ( pectinesterase activ ity, PE )。果实采后立即带回实验室, 用无离子水清洗。 将每株树的 4个果为 1组, 共 5组提取果胶。每组取果皮 50 g, 切成碎片, 置于预先放有 220mL 99%乙醇的三角烧瓶 ( 1 L ) 中, 装好回流冷凝管, 沸水浴 15m in后冷却。用布氏漏斗抽滤, 残渣放 入乳钵中, 一边缓慢磨碎, 一边滴加 70%的热乙醇, 冷却后再过滤, 反复操作多次, 待滤液不再产 生糖的反应 (取乙醇洗液 1 mL, 5%苯酚水溶液 1 mL置于试管中, 加浓硫酸 5 mL, 混匀, 糖反应成 褐色 ) 时, 用 99%乙醇洗净, 将残渣移入已知质量的 200mL烧杯中, 使乙醇蒸发干。后用真空烘箱 在 40� 、 3�999 � 105 Pa下干燥 24 h, 称质量, 得到不溶于乙醇的固形物用以测定果胶含量。 按日本食品工业学会的果胶方法, 分析上述果皮的水溶性果胶 ( w ater pect in, WP)、六 偏磷酸盐可溶性果胶 ( hexametaphosphate so luble pectin, PP ) 和盐酸可溶性果胶 ( hydroch lo ric ac id soluble pect in, HP) 含量, 以咔唑比色法测定, 用已知纯度的无水半乳糖醛酸与咔唑比色, 测定其吸 光度, 在坐标纸作标准曲线, 然后根据各级果胶的吸光度, 参照标准曲线, 计算各类果胶及总果胶 ( tota l pect in, TP, TP= WP+ PP+ HP) 含量〔7〕。 1�3� 果皮果胶甲酯酶活性的测定 每株取 4个果实, 每个果实取 5 g果皮, 1个样本共 20 g, 用 10 mL 10% NaC l溶液研磨、过滤、 离心, 取上清液并将 pH调至 3~ 4; 残渣加少量水, 再用 5 mL N aC l溶液提取、离心, 合并提取液, 低温贮存备用。测定果胶甲酯酶活性〔8〕。 1�4� 果实生长发育过程中果胶含量和果胶甲酯酶活性的变化动态测定 2000年 10月 1日至 12月 15日, 每隔 15 d在上述被调查皱皮果率的植株上, 每株取 8个果, 按 上述方法定期测定果胶含量和果胶甲酯酶活性。 2� 结果与分析 2�1� 不同柑橘品种皱皮果率及出现方位的田间调查 从表 1看出, 1999年和 2000年 �红江橙 � 皱皮果率都比较高, 分别为 27�12%和 28�03%, 显 著高于 �红 1-7� 甜橙皱皮果率的 7�14%和 7�06%。果实皱皮 86%以上出现在果实的阴面, 1999年 和 2000年果实阴、阳面出现的皱皮果率均呈极显著或显著差异。 2�2� 两种皱皮果率甜橙的果胶含量差异 表 2表明易出现皱皮果的 �红江橙 � 总果胶量明显高于皱皮果较少的 �红 1-7� 甜橙, 尤以水溶 性果胶差异明显, �红江橙 � 的水溶性果胶约是 �红 1-7� 甜橙的 3倍; 而盐酸可溶性果胶则以 �红 203 园 � � 艺 � � 学 � � 报 32卷 1-7� 甜橙的明显高于 �红江橙 �。果胶甲酯酶活性以 �红江橙 � 的明显为高。六偏磷酸盐可溶性果 胶在两个品种之间没有差异。 表 1� �红江橙 � 与 �红 1-7� 甜橙的皱皮果率 Table 1� Creasing fruit rates in �Hong 1-7� and �Hongjiang� sw eet orange (% ) 调查品种 Variety 皱皮果率 Creasing fru it rates 1999 2000 阴面 Sh aded halves of fru its 1999 2000 阳面 E xposed h alves of fru its 1999 2000 红 1-7甜橙 H ong 1-7 7�14 7�06 87 A 86 a 13 B 14 b 红江橙 H ong jiang 27�12* * 28�03* * 89 A 90 a 11 B 10 b 注: t测验, * * 表示 �红江橙 � 与 �红 1-7� 甜橙皱皮果率差异极显著, 不同的大小写英文字母表示在同一品种的阴面和阳面 之间存在极显著和显著的差异。下同。 Note: * * rep rensen ts a extrem ely sign if icant d if feren ce betw een �H ong jiang� and �H ong 1-7� by t test, and d ifferent cap ital and sma ll letters rep resen t extrem ely sign ificant and s ign ifican t d ifference betw een shaded and exposed halves of fru its in one cult ivar. The sam e below. 表 2� �红江橙 � 与 �红 1-7� 甜橙的果胶含量及果胶甲酯酶活性比较 Tab le 2� C om parison o f contents of pectin and pectinestera se a ctiv ity in ma ture �Hong 1-7� and �Hongjiang� ( 2000) 品种 Variety 水溶性果胶 WP(% ) 六偏磷酸盐可溶性果胶 PP(% ) 盐酸可溶性果胶 HP(% ) 总果胶量 TP(% ) 果胶甲酯酶活性 PE( U� g- 1 � m in- 1 ) 红 1-7甜橙 H ong 1-7 0�69 2�46 1�92* * 5�07 86�41 红江橙 H ong jiang 1�98* * 2�42 1�41 5�81* * 111�08* * 2�3� �红江橙 � 阳面果皮与阴面果皮的果胶含量及果胶甲酯酶活性差异 表 3显示出现皱皮较多的 �红江橙 � 阴面果皮总果胶量明显高于皱皮较少的阳面果皮, 尤以水 溶性果胶差异明显, 阴面果皮的水溶性果胶比阳面果皮的高出 50% ; 而盐酸可溶性果胶则以阳面果 皮的明显高于阴面果皮。相应地, 果胶甲酯酶活性以阴面果皮的明显高。六偏磷酸盐可溶性果胶在两 面果皮上没有差异。 表 3� �红江橙 � 阳面果皮与阴面果皮的果胶含量及果胶甲酯酶活性比较 Table 3� Com parison of contents of pectin and PE in exposed ha lve and shaded ha lves fruits of �Hongjiang� ( 2000) 果皮 Fru it peels 水溶性果胶 WP(% ) 六偏磷酸盐可溶性果胶 PP(% ) 盐酸可溶性果胶 HP(% ) 总果胶量 TP(% ) 果胶甲酯酶活性 PE( U� g- 1 � m in- 1 ) 阳面 E xposed halves 1�75 2�40 1�56* * 5�71 106�57 阴面 Shaded halves 2�18* * 2�46 1�33 5�97* * 117�23* 2�4� �红江橙 � 正常果与皱皮果的果胶含量及果胶甲酯酶活性差异 从表 4看出皱皮果的果皮总果胶量明显高于正常果的, 尤以水溶性果胶差异明显, 达到极显著的 水平; 而盐酸可溶性果胶则以正常果极明显地高于皱皮果的。果胶甲酯酶活性以皱皮果的明显为高。 六偏磷酸盐可溶性果胶在两种果实上没有差异。 表 4� �红江橙 � 正常果与皱皮果的果胶含量及果胶酶活性比较 Table 4� Comparison of contents of pectin and pectinesterase activity in norma l and crea sing fruits of �Hong jiang� ( 2000) 果实 Fru its 水溶性果胶 WP(% ) 六偏磷酸盐可溶性果胶 PP(% ) 盐酸可溶性果胶 HP(% ) 总果胶量 TP(% ) 果胶甲酯酶活性 PE( U� g- 1� m in- 1 ) 正常 Norm al 1�97 2�44 1�43* * 5�84 97�86 皱皮 C reas ing 2�32* * 2�40 1�27 5�99* 118�22* * 2�5� 柑橘果实发育过程中果胶的变化动态 从图 1看出, 随着果实的成熟, �红 1-7� 和 �红江橙 � 果皮的各种果胶及果胶甲酯酶都在发生 变化; 但以皱皮果严重的 �红江橙 � 的各种果胶及果胶甲酯酶变化较大。在果实成熟期间 �红江橙 � 果胶甲酯酶活性不断增加, 到 12月 15日时增加了 2�6倍; 相应地, 水溶性果胶增加 8�27倍, 总果 胶增加 65%; 但盐酸可溶性果胶减少 54%。皱皮果发生较少的 �红 1-7� 甜橙果皮果胶甲酯酶活性 仅增加 2�15倍, 同时水溶性果胶增加 5�19倍, 盐酸可溶性果胶减少 50%, 总果胶增加 37%。进一 204 � 2期 陈杰忠等: 柑橘果皮果胶及其酶活性对皱皮果形成的影响 � 步研究表明, �红江橙 � 果胶甲酯酶活性与水溶性果胶极显著直线正相关 ( r= 0�887* * ) , 与盐酸可 溶性果胶极显著直线负相关 ( r= - 0�836* * )。 图 1� �红 1-7� 和 �红江橙 � 果胶含量及果胶甲酯酶活性的变化 Fig. 1� Variation contents o f pectin and PE in �H ong 1-7� and �Hongjiang� 3� 讨论 皱皮果是一种生理失调症, 相连细胞胞间层的主要成分是果胶物质, 它使细胞粘结在一起, 起组 织硬化的作用〔9〕。未成熟果实的果胶物质为不溶于水的原果胶, 随着果实的成熟, 原果胶变为可溶 性果胶, 细胞壁的一部分溶解, 果实变软〔10, 11〕。赵静〔12〕分析甜橙、柚子、红橘的果胶后, 认为在果 实成熟前, 水溶性果胶和非水溶性果胶在增加, 成熟后非水溶性果胶下降。本试验也获得类似的结 果, 甜橙果皮水溶性果胶、六偏磷酸盐可溶性果胶、总果胶含量随着果实的成熟而增加, 盐酸可溶性 果胶则减少, 尤其是易出现皱皮果的 �红江橙 � 的变化梯度较大。 �红江橙 � 的水溶性果胶比 �红 1-7� 甜橙的高 2倍多, 盐酸可溶性果胶低于 �红 1-7� 甜橙。皱皮果多的阴面果皮比阳面果皮含有 较多的水溶性果胶和较少的盐酸可溶性果胶。比较 �红江橙 � 的正常果和皱皮果的果胶也发现, 皱 皮果的水溶性果胶高于正常果, 而盐酸可溶性果胶明显低于正常果。Monselise〔1〕指出甜橙皱皮果与高 含量的水溶性果胶和果胶酶的高活性有关。�伏令夏橙 � 和 �脐橙 � 果实的皱皮果率与果胶酶活性显 著正相关〔4〕。据此, 我们可以推测, 果胶甲酯酶的活性和果胶对 �红江橙 � 皱皮果有极大的影响, 随着果实的成熟, 果胶甲酯酶的活性增加, 原果胶分解, 水溶性果胶增加, 原果胶减少, 细胞间分 离, 部分果皮内陷, 出现皱皮果。 参考文献: 1� M on sel ise S P. C reas ing of orange peel phys iology and con tro.l J. H ort. Sc.i , 1976, 51: 341~ 351 2� 许建楷, 陈杰忠, 邹河清, 叶泰和, 黎富成. 钙与红江橙裂果的关系研究. 华南农业大学学报, 1994, 15 ( 3) : 77~ 81 Xu JK, Ch en J Z, Zou H Q, Ye T H, L iF C. S tud ies on the relationsh ip b etw een calcium and fru it-crack ing in �H ongjiang� sw eet or- ange. S outh Ch ina Agr.i U niv. , 1994, 15 ( 3) : 77~ 81 ( in Ch inese) 3� 黄辉白, 高飞飞, 许建楷, 谢柱深. 水分胁迫对甜橙果实发育的影响. 园艺学报, 1986, 13 ( 4 ): 237~ 244 HuangH B, Gao F F, Xu JK, X ie Z S. E ffects ofm oistu re stress on orange〔Ci tirus sinensis ( L. ) osbeck.〕 fru it d evelopm ent. A ctaH or- t icu ltu re Scinica, 1986, 13 ( 4) : 237~ 244 ( in Ch in ese) 4� B ow er J P, G ilf illan IM, Skinn er H. Fru it sp litt ing in �Valencia� and its relat ion sh ip to the pectin statu s of the rind. In: Tri Bu lapo ed. 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Chengdu: Science and Technology Press, 1986. 165~ 169 ( in Ch inese) 8� 陈冬兰. 果胶甲酯酶的测定. 上海植物生理学会编. 植物生理学实验. 上海: 上海科学技术出版社, 1985. 144 C hen D L. Th e determ ination of pect ic m ethylstrase. Shangha iPlant Phys iology In stitu te ( com p iler), Protocolof p lan t phys iology. Shangh a:i Shangha iS cien ce and Technology Press, 1985. 144 ( in Ch inese) 9� 杨大川. 从柑橘皮中提取果胶. 食品科学, 1983, 11: 34~ 39 Yang D C. E xtract ion of pectin from citru s pericarp. Food Sc.i , 1983, 11: 34~ 39 ( in C h inese) 10� 曾骧主编. 果树生理学. 北京: 北京农业大学出版社, 1992. 249 Zeng X. Fru it physiology. Beijing: Beijing Agricu ltu re Un iversity P ress, 1992. 249 ( in C h inese) 11� Rabe E, P iet van rensbu rg, H enn ie van derw alt, John bow er. Factors in fluen cing preharvest fru it sp litt ing inE l lendale. H ortscience, 1990, 25 ( 9 ) : 1135 12� 赵 � 静. 从柑橘果皮中提取果胶的研究: 〔硕士论文〕. 重庆: 西南农业大学, 1987. 49页 Zhao J. S tud ies on the extraction pect in from citirus pericarp: 〔MasterD issereation〕. Chongq ing: Southw estA gricu ltureUn ivers ity, 1987. 49 p ( in Ch inese) 收稿日期: 2004- 09- 14; 修回日期: 2005- 01- 04 基金项目: 国家自然科学基金资助项目 ( 30070528) * 通讯作者 Au th or for corresponden ce 影响 �尤力克 � 柠檬不定芽发生主要因素的研究 黄家权 1 � 尹黎燕 2, 3 � 杨晓红1 � 孙中海 1* � ( 1华中农业大学柑桔研究所, 武汉 430070; 2中国科学院 水生生物研究所, 武汉 430072; 3中国科学院研究生分院, 北京 100039) Main Factors A ffected the Lemon Adventitious Buds Regeneration Huang Jiaquan 1 , Y in L iyan 2, 3 , Y ang X iaohong 1 , and Sun Zhonghai 1* ( 1C itrusR esearch Ins titute, H uazhong Agr i- cultural University, Wuhan 430070, China; 2 Institute of Hydrobio logy, Ch inese A cademy of Sciences, Wuhan 430072, Ch ina; 3G raduate S chool of the Chinese A cademy of Sciences, B eijing 100039, China) 关键词: 柠檬; 上胚轴; 再生; 不定芽 中图分类号: S 666�5� � 文献标识码: A� � 文章编号: 0513-353X ( 2005) 02-0206-01 以无菌培养的 �尤力克 � 柠檬 〔Citrus lim on ( L. ) Burm �Eureka�〕实生苗为材料, 探讨影响不定芽发生的主要 因素。 外植体类型、培养基中生长调节剂浓度配比以及暗培养时间对柠檬通过器官发生途径再生不定芽均有显著影响。 根段和下胚轴基本不能再生不定芽, 子叶和叶片再生不定芽的频率比较低, 上胚轴是再生不定芽的最佳外植体类型。 上胚轴在基本培养基中能形成不定芽, BAP和 NAA的加入有利于不定芽的再生。当 BAP和 NAA浓度分别为 1�0和 0� 1 m g� L- 1时, 为所有处理中的最佳组合, 不定芽分化率达到 76�6% (图 1) , 此时不定芽数达到最高, 为 9�25个。 暗培养有利于不定芽数的提高, 但对不定芽发生率作用不明显, 不定芽的再生率最高达到每个上胚轴 13� 46个, 但此 时的再生率仅有 33�7%。伸长的不定芽在附加 IBA或 NAA的 MT培养基中均可生成不定根。 IBA有利于不定根的伸 长, NAA有利于不定根数量的增加。离体再生的植株 (图 2) 在温室中移栽成活。 图 1� 柠檬上胚轴通过器官直接发生途径再生不定芽 F ig. 1� Adventitious buds form ation from lem on epico tyl segm ent via direct organogenesis 图 2� 柠檬不定芽在离体条件下形成小植株 F ig. 2� In vitro lem on plantlets form ed on the rootingm edium 206