套袋对4个中熟苹果品种果皮结构的影响

李玉琪 苏秋方 李玉超 韩明三 王彩虹

摘要：套袋栽培是提高果实外观品质的重要措施之一，但套袋栽培的果实也存在耐贮性较差问题。本试验以‘彩虹1号‘金帅‘新红星和‘红将军4个中熟苹果品种为材料，研究探讨其套袋栽培对果皮显微结构的影响。结果表明：套袋栽培的果实表皮蜡质层破碎严重，且厚度降低，而未套袋果实表皮蜡质层完整光滑，厚度较大；套袋栽培也显著降低果实表皮角质层厚度。切面上观察发现，‘彩虹1号和‘红将军套袋能使其果实表皮细胞面积明显增大，且细胞的长宽比值明显变小。该项研究结果，对进一步深入了解这些品种套袋果实的贮藏特性具有重要意义。

关键词：苹果；套袋栽培；蜡质层；角质层；表皮细胞

中图分类号：S661.105+.9 文献标识号：A 文章编号：1001-4942（2018）09-0040-04

Abstract Bagging cultivation is one of the important ways to improve the appearance quality of fruits， however， there is also poor storability in bagged fruits. In this study， the effect of bagging on the microstructure of fruit skin was explored using four middle maturing apple cultivars including Rainbow 1，Gloden Delicious， Redstar and Red General. The results showed that the wax layer on the epidermis of the bagged fruits was severely broken and its thickness was reduced， while the waxy layer on the epidermis of the unbagged fruits was smooth and thick. The thickness of cuticula was also reduced distinctively by bagging cultivation. Moreover， it was found that the epidermal cell of the bagged fruits of Rainbow 1 and Red General had obviously enlarged areas and decreased the ratio of length to width compared with the non-bagged fruits. The results of this research were important to understanding the storage characters of bagged fruits of these cultivars.

Keywords Apple； Bagging cultivation； Wax layer； Cuticula； Epidermal cell

果皮是苹果果实的重要组成部分，由蜡质层、角质层和表皮细胞组成[1]。表皮细胞是果实的最外层细胞，其存在可避免果肉细胞直接与外界环境接触，对果肉起到保护作用[2]。蜡质层和角质层位于表皮细胞之外，是果实的最外保护层，具有抵御生物及非生物伤害的作用[3，4]。

苹果果皮结构与果实耐贮性密切相关[5-7]。蜡质层是由蜡质沉积形成，位于角质层外侧。角质层是一层厚度0.1～10 μm位于表皮细胞之上的生物膜。在果实贮藏期间，蜡质层和角质层可以延缓气体交流、抑制果实呼吸、减少水分散失，较厚的蜡质层和角质层还可以防止病菌的侵入[8，9]。一般认为，蜡质层和角质层较厚、蜡质分布均匀的果实耐贮藏；蜡质层和角质层较薄、蜡质分布存在空隙的果实耐贮性较差[10]。表皮细胞也是影响果实贮藏特性的重要因子。一般来说，表皮细胞较小、狭长，排列紧密，有利于果实保持水分，耐贮性较好[11]。

水果套袋栽培是我国果品生产上一个重要的配套栽培措施。该技术是在20世纪90年代初从日本、韩国引进的。由于套袋能显著改善果实外观品质，如提高果面光洁度、有效减少果锈面积、提高果实着色度等，已在苹果、梨等多种水果生产中得到广泛应用[12，13]。但套袋对果实品质也有负面效应，会降低果实中可溶性固形物含量，使果实的食用品质下降[13]。在晚熟苹果品种‘富士上的研究表明，套袋会使果实表皮细胞变大且细胞壁厚度增加，表皮细胞的排列方式发生改变，机械组织细胞层数减少，表皮角质层厚度下降，在贮藏时失水加速，贮藏特性降低[14]。

相对于晚熟品种来说，中熟苹果品种因采收较早、采收时气温相对较高，呼吸代谢也较为旺盛，因此，果皮结构应是影响其货架期极为重要的因素。本研究在扫描电子显微镜和透射电子显微镜下对4个中熟苹果品种的表皮形态特征进行观察和比较，目的是探讨套袋栽培对这些品种果皮结构的影响，以期为将来果树栽培管理提供理论参考和指导依据。

1 材料与方法

1.1 材料与设计

供试品种为‘红将军‘彩虹1号‘新红星和‘金帅的成熟果实，分为套袋和不套袋2个处理。果袋为双层遮光纸袋（外层为灰色防水透气纸袋，内层为防水红色蜡纸袋）。于2017年9月底、10月初采收各品种果实，在青岛农业大学果树生物技术与遗传改良实验室进行果皮性状观测。

1.2 方法

1.2.1 扫描电镜样品制备与观察 扫描电镜样品制备参考杨艳青[15]的方法，并进行改良。用刀片自果实中部切取边长5 mm、厚度0.2 mm 的苹果果实表皮组织，将样品用液氮（-196℃）迅速预冷后放入冷冻干燥机中干燥 6 h，用双面导电胶带纸把干燥后的样品粘贴在样品台上，用 E-1010 型离子溅射仪（日本日立）喷金4次，最后在 JEOL 7500F型掃描电子显微镜（日本电子JEOL）下观察拍照。

1.2.2 透射電镜样品制备与观察 在果实阳面中部位置，取带果皮的1 mm3大小组织，立即放入2.5%戊二醛中，抽真空后固定2 h 以上，用pH 7.2的磷酸缓冲液冲洗6 次，再用1%的锇酸固定2 h，并用pH 7.2 的磷酸缓冲液冲洗4次，然后依次用30%、50%、70%、90%、95%、100%乙醇梯度脱水，再依次用乙醇∶ 丙酮（1∶ 1）脱水1次，100%丙酮脱水2 次，每次脱水时间为15 min。脱水后的样品用丙酮∶ 环氧树脂（3∶ 1）、丙酮∶ 环氧树脂（1∶ 1）分别渗透6 h，再用丙酮∶ 环氧树脂（1∶ 3）渗透过夜；然后用纯环氧树脂渗透2次，每次6 h。渗透后的样品用纯环氧树脂包埋固化。固化程序为：37℃ 12 h→45℃ 12 h→60℃ 48 h。固化完成后，在UC7型超薄切片机（Leica德国）上切成厚度为50 nm 左右的薄片，切片经醋酸铀和柠檬酸铅双重染色后，在HT7700透射电镜（日本日立）下观察。

1.2.3 蜡质层、角质层及表皮细胞结构观察 在扫描电子显微镜下观察果皮表面蜡质层结构，每个样品观察10个视野；在透射电子显微镜下观测角质层厚度及表皮细胞结构相关指标，每个样品取10个不同视野进行数据观测。蜡质层、角质层厚度和表皮细胞长、宽利用CAD软件进行测量。

1.3 数据分析

数据统计分析用DPS 7.05软件。差异显著性分析用t测验法。

2 结果与分析

2.1 套袋对果实表皮蜡质层的影响

4个品种的扫描电镜结果均表明，套袋对果皮蜡质层结构有较大影响。套袋会使果皮蜡质层结构破碎严重，表面变粗糙，并出现龟裂和裂缝；而未套袋果实果皮蜡质层结构完整，表面光滑，无碎裂和裂缝出现（图1）。

一般来说，不套袋果实表皮有较厚的蜡质层，有利于应对生物和非生物胁迫。套袋果实由于生长微环境的改变，影响到蜡质层发育，会导致蜡质层变薄。本研究结果表明，套袋对‘彩虹1号和‘新红星果皮蜡质层厚度有较大影响，但在‘红将军和‘金帅上的影响不明显（图2）。可见，这种影响效应因品种基因型的不同而有较大差异。

2.2 套袋对果实表皮角质层的影响

4个品种的测量结果均表明，套袋降低果皮角质层厚度（图3）。其中，‘彩虹1号和‘红将军 果实套袋与不套袋的角质层厚度差异达极显著水平，‘红将军不套袋果实角质层厚度是套袋果实的1.7倍，另两个品种果实角质层厚度套袋与不套袋相比差异也达显著水平。

2.3 套袋对果实表皮细胞的影响

透射电镜下的观测结果表明，套袋对果实表皮细胞形态有较大影响。除‘新红星外，其余品种套袋果实切面上的表皮细胞面积均大于未套袋果实，且细胞长宽比值变小，其中‘彩虹1号差异达显著水平，‘红将军差异达极显著水平（表1）。

3 讨论与结论

果皮是果实抵御外界不良环境的天然屏障，不仅影响果实的外观品质，还会影响其贮藏特性。套袋是目前苹果生产过程中普遍使用的栽培技术，能够防止病菌侵染、提高果实表面光洁度和改善果实着色。但套袋栽培也存在明显缺点，不仅会降低果实的风味品质，还会引起果皮结构的变化，从而影响果实的贮藏特性。

位于果皮外侧的蜡质层和角质层是果实与外界环境之间的介质，对果实具有重要的保护作用[16-21]。有研究认为，蜡质层和角质层是衡量水果贮藏特性的一个重要指标。果实贮藏期间，角蜡层可延缓气体交流，抑制呼吸作用，减少水分散失。因此，果皮蜡质层和角质层较薄、蜡质层粗糙的品种不耐贮藏[22]。本研究在4个中熟苹果品种上的观察发现，套袋会对果实表皮蜡质层和角质层发育造成明显影响，可使蜡质层和角质层变薄、影响蜡质层结构的完整性，使其出现破损、裂缝等现象，这些均是造成果实在贮藏期间易失水、易感病的重要原因。但这种影响在不同品种上的表现程度有差异，可能与品种的基因型有关。

表皮细胞是果实的外层组织，它与蜡质层和角质层共同对内层组织起到保护作用。有报道，表皮细胞长宽比和面积与苹果贮藏特性密切相关，表皮细胞长宽比较大、面积较小的苹果保水性好，贮藏期硬度变化小，失重率低[8]。本研究发现，套袋也可以对表皮细胞的形态特征造成明显影响。如使‘彩虹1号和‘红将军表皮细胞明显变大、长宽比值明显变小。前人也曾在‘红将军苹果研究中发现过这一现象，认为这种变化可能会影响到果皮细胞排列的紧密度，从而影响果实在贮藏期间的水分散失速度[13]。

可见，对苹果生产来说，尽管套袋栽培具有众多优点，但其造成的风味及贮藏品质下降也是不容忽视的问题。另外，众所周知，套袋栽培是苹果生产环节中资源消耗和人力成本增加极为重要的原因。因此，研究探讨能提高果实外观品质的新型简化栽培技术已成当务之急。

参 考 文 献：

[1] Khanal B P，Grimm E，Finger S，et al. Intracuticular wax fixes and restricts strain in leaf and fruit cuticles[J]. New Phytologist，2013，200（1）：134-143.

[2] 李治梅，张玉星，许建锋，等.鸭梨、黄金梨果实结构与耐贮性的关系[J].果树学报，2006，23（1）：108-110.

[3] 孙艳.不同立地条件下红富士苹果果实表皮结构的差异及与裂纹的关系[D].保定：河北农业大学， 2013.

[4] Lara I，Belge B，Goulao L F. The fruit cuticle as a modulator of postharvest quality[J]. Postharvest Biology & Technology，2014，87（1）：103-112.

[5] 李宏建，伊凯，李宝江，等.苹果不同品种果实组织结构研究[J].中国果树，2009（3）：13-17.

[6] Janick J. Texture of fresh fruit[M]//Horticultural Reviews，John Wiley & Sons，Inc.，2010，20：121-224.

[7] Szymańska-Chargot M，Chylińska M，Pieczywek P M，et al. Raman imaging of changes in the polysaccharides distribution in the cell wall during apple fruit development and senescence[J]. Planta，2016，243（4）：935-945.

[8] 李宏建，刘志，王宏，等.苹果果实组织结构与果实失重率和硬度变化的关系[J].果树学报，2013，30（5）：753-758.

[9] Agata K. The structure of the fruit peel in two varieties of Malus domestica Borkh. （Rosaceae） before and after storage[J]. Protoplasma，2013，250（3）：701-714.

[10] Li Z G，Yang H L，Li P P，et al. Fruit biomechanics based on anatomy：a review[J]. International Agrophysics，2013，27（1）：97-106.

[11] 郝燕燕，赵旗峰，刘群龙，等.套袋微域环境对富士苹果果皮结构的影响[J].生态学报，2011，31（10）：2831-2836.

[12] 蔡忠民，李俊才，王家珍，等.套袋對‘南果梨果实品质的影响[J].中国果树，2017（S1）：41-44.

[13] 魏树伟，王宏伟，王金政，等.套袋对红将军苹果果皮结构的影响[J].山东农业科学，2010（10）：58-61.

[14] 李梅，刘元寿，梁志宏，等. 套袋对红富士苹果果皮显微结构及贮藏品质的影响[J]. 甘肃农业科技， 2008（4）：14-16.

[15] 杨艳青.苹果果实表皮蜡质结构观察与组分分析[D].杨凌：西北农林科技大学，2013.

[16] Curvers K，Seifi H，Mouille G，et al. Abscisic acid deficiency causes changes in cuticle permeability and pectin composition that influence tomato resistance to Botrytis cinerea[J]. Plant Physiology，2010，154（2）：847-860.

[17] Curry E. Effects of 1-MCP applied postharvest on epicuticular wax of apples （Malus domestica Borkh.） during storage[J].Journal of the Science of Food & Agriculture， 2008， 88（6）：996-1006.

[18] Hetzroni A，Vana A，Mizrach A. Biomechanical characteristics of tomato fruit peels[J]. Postharvest Biology and Technology，2011，59（1）：80-84.

[19] Isaacson T，Kosma D K，Matas A J，et al. Cutin deficiency in the tomato fruit cuticle consistently affects resistance to microbial infection and biomechanical properties，but not transpirational water loss[J]. The Plant Journal，2009，60（2）：363-377.

[20] Martin L B，Rose J K.There s more than one way to skin a fruit：formation and functions of fruit cuticles[J]. Journal of Experimental Botany，2014，65（16）：4639-4651.

[21] Yeats T H，Rose J K.The formation and function of plant cuticles[J].Plant Physiology， 2013，163（1）：5-20.

[22] Belding R D，Blankenship S M，Young E，et al. Composition and variability of epicuticular waxes in apple cultivars[J].Journal of the American Society for Horticultural Science， 1998，123（3）：348-356.