红富士苹果虎皮病发生与叶绿素荧光参数关系的研究

徐盼盼

摘要 以红富士苹果为例，研究了在冷藏条件下（0±1）℃果实虎皮病的发生与叶绿素荧光参数之间的关系，在贮藏过程中测量了苹果果实初始荧光（Fo）、最大荧光（Fm）、可变荧光（Fv）、光化学效率（Fv/Fm）等叶绿素荧光参数的变化，并测定相关的生理指标。结果表明，在红富士苹果贮藏期间各荧光参数随着贮藏时间的延长而明显下降，与果实虎皮病发病率变化都成负相关，但Fo、Fm与其相关性不顯著；Fv/Fm值与红富士苹果虎皮病发病率成显著负相关。Fv/Fm值的下降发生在虎皮病发病之前，在贮藏90 d左右苹果出现虎皮病症状，之后Fm和Fv/Fm值下降速度加快，当Fv/Fm值下降至低于0.7时，此时果实表面会出现褐斑。因此，Fv/Fm值的大小可直接反映与虎皮病发展有关的状况。

关键词 红富士苹果；叶绿素荧光；虎皮病；关系

中图分类号 TS255.1 文献标识码 A 文章编号 1007-5739（2018）19-0267-03

苹果虎皮病是一种严重的生理病害，表现为皮肤褐变造成的损害，在贮藏后期最易发生。发病初期表皮变为浅褐色，病斑较小，且只发生在果实的阴面，随着贮藏时间的延长，病斑面积扩大，严重时病斑连成大片，甚至遍及整个果面[1-2]。苹果虎皮病在刚发生时，只发生于果皮表层细胞，随着病情的发展，其角质层也会遭到破坏从而危及果肉细胞。一般认为，虎皮病的发生与果皮蜡质中α-法尼烯和共轭三烯有直接关系[3]。

叶绿素荧光测定技术可灵敏、快速、非破坏性地探知植物体内生理状态，在确定果实品质方面也具有预测力，在果实未出现病害或可见伤之前就能对劣质水果进行准确识别。Song等[4]测定了3个苹果品种在4种存储条件下的叶绿素荧光参数（Fo、Fm、Fv/Fm），清楚了荧光参数与果实品质的相互关系。Nedbal等[5]对采后柠檬进行不同光强下的叶绿素荧光参数分析，结果表明，病变或损伤的区域可以通过果实表面荧光参数的变化来预测，并能够预测伤害是否能扩散到整个果面。

室温中，叶绿体发射的荧光信号绝大部分来自光系统Ⅱ（PSⅡ）天线色素蛋白复合体的叶绿素a。初始荧光（Fo）的大小与激发光的强度、叶绿素含量有关，是PSⅡ反应中心处于完全开放状态时的荧光产量。最大荧光（Fm）是PSⅡ反应中心完全关闭时的荧光产量，通常于叶绿体组织经暗适应30 min后测得，可反映PSⅡ电子传递情况。可变荧光（Fv）反映PSⅡ的电子传递最大潜力。光化学量子产量（Fv/Fm）被作为光抑制的指标，反映PSⅡ反应中心最大光能转换效率。在非胁迫条件下，Fv/Fm的值很稳定，其平均值为0.832±0.004，但在逆境条件下Fv/Fm值显著降低。因此，Fv/Fm常作为反映发生光抑制或者PSⅡ受到伤害的指标。

皮下组织层存在着叶绿体和叶绿素分子，在果实发生虎皮病的过程中叶绿素会降解和损伤，故叶绿素荧光的变化可能与苹果果实虎皮病的发展有一定关系。叶绿素荧光参数包括初始荧光（Fo）、最大荧光（Fm）、可变荧光（Fv）、最大光化学量子产量（Fv/Fm）等。红富士是苹果中易感虎皮病的品种，采用叶绿素荧光技术检测红富士苹果虎皮病发生进程中叶绿素荧光参数的变化，同时测定其不同生理指标，有助于反映病害发生程度，为防控红富士苹果虎皮病提供依据。

1 材料与方法

1.1 试验材料及设备

1.1.1 试验材料。2017年10月25日在静宁县城川乡一农家果园采摘红富士苹果。选择中等大小、密度一致、颜色相近、无机械损伤、无病虫害、果形正常、果实成熟期一致的红富士苹果果实作为试验材料，采收后立即运往平凉市果树研究所采后试验室。

1.1.2 仪器设备。仪器设备有GS-15型水果质地分析仪、日本爱宕PAL-1型数显糖度计、日本美能达CR-400型色度计、ETONG-7001型CO2分析仪。

1.2 试验方法

1.2.1 果实贮藏与观察。将1.1中的试验材料用0.02 mm厚PE袋扎口包装后，置于温度为（0±0.5）℃、相对湿度 为85%～95%的条件下贮藏 150 d。每隔30 d测定叶绿素荧光参数和相关生理指标，每次取红富士苹果5个，3次重复。其间观察虎皮病的发生情况，出现虎皮病症状以后统计虎皮病的发病率。

1.2.2 叶绿素荧光参数的测定。参照Liana等[6]的方法，采用FMS2脉冲调制式荧光仪测定。固定测试头与果实之间的距离，在果实赤道线选择4个相对的位点作为每次的测定位置。测定前将果实置于黑色遮光袋中暗适应30 min，然后照射光化光、饱和脉冲光，依次测定 Fo、Fm、Fv和Fv/Fm。

1.2.3 基本生理指标的测定。①硬度：用GS-15型水果质地分析仪测定。②可溶性固形物含量：用日本爱宕PAL-1型数显糖度计测定。③色度变化：用日本美能达CR-400型色度计测定。④呼吸速率：用ETONG-7001型CO2分析仪测定，单位为mg/（kg·h）。

1.2.4 虎皮病发病率统计。每次随机取出50 个果实，按下式计算虎皮病发病率：

虎皮病发病率（%）=发病总数/总果数×100。

1.3 数据处理方法

取3次重复的平均值，采用Excel软件进行分析，当P<0.05时，表示差异显著。

2 结果与分析

2.1 红富士苹果冷藏过程中叶绿素荧光参数变化

在冷藏过程中，Fo随着贮藏时间的延长而下降，但变化比较平缓；Fm值下降明显；Fv/Fm值始终呈下降趋势，贮藏90 d以后下降加快，由0.736 3下降到0.649 5，在贮藏期 90～120 d之间Fv/Fm值低于0.7（表1）。

2.2 红富士苹果冷藏过程中品质及生理指标变化

由图1可知，在贮藏最初60 d硬度缓慢下降，下降趋势不明显；到贮藏的第90天时，硬度数值明显下降；之后下降速度加快，由7.159 kg/cm2降到5.924 kg/cm2。可溶性固形物含量在贮藏期间呈下降趋势。贮藏最初90 d色差变化比较平稳，第120天时，数值升高；之后略下降，然后又显著上升。贮藏过程中，苹果呼吸速率逐步增加，到第90天时达最高峰，为16.257 mg/（kg·h）；之后迅速下降。

2.3 红富士苹果虎皮病的发病率变化

苹果在贮藏过程中，初90 d没有出现虎皮病；到第90天时开始发病，果实表皮出现轻微褐斑，到第150天发病率达到20%（图2）。

2.4 红富士苹果叶绿素荧光参数与虎皮病发病率的相关性

Fo、Fm与红富士苹果虎皮病发病率变化成负相关，相关性不显著；Fv/Fm与红富士苹果虎皮病发病率变化成负相关，相关性显著（表2）。

3 结论与讨论

叶绿素荧光检测技术在果实品质方面具有一定的研究价值，在果实未出现病害或可见伤之前就能由果实表面荧光参数的变化来进行预测。叶绿体可能参与虎皮病的发生，它是类异戊二烯合成的部位，类异戊二烯是α-法尼烯等倍半萜的合成前体，其氧化产物易导致贮藏过程中苹果虎皮病的发生。当苹果中含叶绿体的组织处于非胁迫条件下时，荧光参数变化极小，若处于胁迫条件下，则数值下降明显。因此，叶绿素荧光能直接反映含叶绿体组织的生理代谢状况[7-8]。测量叶绿素荧光参数的变化，能反映出苹果虎皮病对其的影响。

首先，红富士苹果在150 d贮藏期内，Fo、Fm都随贮藏时间的延长而下降，Fo变化比较平缓，Fm值下降明显；Fv/Fm值始终呈下降趋势，当果实发生虎皮病以后下降加快，由0.73下降到0.65，在90～120 d之间降到0.7以下。其Fm的下降可能与贮藏过程中叶绿体色素含量的降低有关，正如Mir等之前对金冠苹果的研究。Fv/Fm值的下降可能表明单位叶绿体光合反应能力丧失，故可以作为对叶绿体敏感性的直接测量。不过叶绿体结构的解体或许也是由于果实衰老造成的。但是，胁迫条件下Fv/Fm参数明显下降。在红富士苹果贮藏过程中，苹果虎皮病发病率与叶绿素荧光参数Fv/Fm之间表现出显著的负相关，表明虎皮病的出现是导致Fm、Fv/Fm下降的直接因素。试验结果表明，叶绿素荧光技术是无损伤观察苹果虎皮病发病率的理想方法[9-10]。

其次，果实硬度、可溶性固形物、色差、呼吸速率也是苹果品质判定的主要指标。研究中红富士苹果不同生理指标的测量数据表明，其变化与果实虎皮病的发生有一定的联系，但因其发病过程是伴随着果实的衰老进程进行的，所以其只能作为判断苹果虎皮病发生的必要而非充分条件。此外，Fo、Fv、Fv/Fm的改变或许还与果实组织的冷害有关，虎皮病可能是冷害导致的组织紊乱。

本试验初步表明，苹果虎皮病发病情况与叶绿素荧光参数变化存在一定的相关性。但是，果实叶绿素荧光参数还受到品种、温度、组织老化程度、环境胁迫等多种因素的影响。因此，利用叶绿素荧光参数来预测苹果虎皮病发病状况还需深入研究。

4 参考文献

[1] 张元湖.苹果虎皮病研究概况[J].山东农业大学学报，1991，22（2）：197-200.

[2] 苑克俊，梁东田.影响苹果虎皮病发生的因素[J].落叶果树，2002（3）：38-40.

[3] 胡小松，肖华志，王晓霞.苹果α-法尼烯和共轭三烯含量变化与贮藏温度的关系[J].园艺学报，2004，31（2）：169-172.

[4] BEAUDRYRM，SONGJ，DENGWM.Changes in chlorophyll fluorescence of apple fruit during maturation，ripening and senescence[J].Hort Science，1997，32（5）：891-896.

[5] NEDBALL，SOUKUPOVA.Post harvest imaging of chlorophyll fluoresce-nce from lemons can be used to predict fruit quality[J].Photosynthetica，2000，38（4）：571-579.

[6] LIANA U B，RAFAEL V R，MARISA A，et al.EduardoCM.Chlorophyll fluorescence as a tool to evaluate the ripening of Golden papsya fruit[J].Postharvest Biology and Technology，2004，33（2）：163-173.

[7] 周虹燕，任小林，田建文.澳洲青苹果实叶绿素荧光参数与虎皮病相关性[J].食品科学，2014，35（10）：258-262.

[8] 周虹燕.葉绿素荧光参数与苹果虎皮病以及品质指标相关性的研究[D].银川：宁夏大学，2014.

[9] 任配培.基于可见/近红外光谱的苹果表皮叶绿素及类胡萝卜素检测与成熟度评价[D].淄博：山东理工大学，2014.

[10] 付春霞，张元珍，王衍安，等.缺锌胁迫对苹果叶片光合速率及叶绿素荧光特性的影响[J].中国农业科学，2013，46（18）：3826-3833.