甜樱桃果实发育中糖酸组分及组织结构的变化规律

， ，永久

（酒泉职业技术学院 生物工程学院，甘肃 酒泉 735000）

甜樱桃Prunus aviumL.属蔷薇科李属二倍体多年生木本植物，原产于黑海沿岸和西亚地区，主要集中分布在欧洲、亚洲的西部地区和美洲的美国与加拿大，是世界温带地区广泛栽培的一种落叶果树。樱桃味道甘美，营养丰富，含有丰富的钙、磷、铁和多种维生素等营养成分，常食樱桃有诸多益处。自19 世纪70年代引入中国以来，据张琪静等[1]、崔建潮等[2]的统计结果，中国甜樱桃的栽植面积已有20 万hm2,甜樱桃产业已被誉为经济效益高的“黄金种植业”，而提高樱桃果实品质已成为吸引消费者和增强市场竞争力的主要措施，对此方面的研究报道也越来越受到人们的重视。樱桃的果实是真正由子房发育而来的，其生长发育很快，从开花到成熟仅仅需要1 个半月至2 个月的时间。在这短暂的时间里，既要生长新梢，又要开花结果，肥水消耗集中。因此，研究果实的发育动态可为其林木管理及采收提供参考依据。李莉等[3]研究了纽荷尔脐橙果实生长与其主要营养物质的积累动态，为提高脐橙果品质量及果园精细化管理水平提供了理论依据。禄彩丽等[4]分析了枣果质地的发育动态，为鲜食或制干枣果的适宜成熟度与最佳采收期的选择提供了科学依据。杨艳等[5]对黄栀子果实中的主要有效成分进行了测定与分析，并探讨了有效成分与农艺性状的相互关系。陈隆升等[6]研究了油茶果实生长高峰期养分的分配规律，为油茶营养诊断、科学施用配方肥提供了理论依据。

有关甜樱桃果实发育过程中生理生化方面的研究报道较多。王奎先等[7]、刘丙花等[8]研究了矮樱桃果实的发育过程及果实内源激素的变化情况，结果表明，樱桃的整个果实生长期分为3 个时期：在开花坐果后，果实进入迅速生长发育期，果实体积迅速增大，大约持续1 ～3 周的时间，这一时期称为第1 次迅速生长期；此后进入硬核期或生长暂时停滞期，果核变硬，种子发育，但果实大小增长相对缓慢，硬核期历时的长短因品种不同差异很大；硬核期过后，进入第2 次果实迅速生长期，樱桃果实体积和质量均迅速增加，直至成熟。樱桃果实被划分为非跃变型果实，在其第2 个生长阶段就启动果实成熟软化进程。王婷等[9]、郑丽静等[10]认为，果实所积累的糖其种类、含量和比率是决定其品质及商品价值的主要因素，可溶性糖和有机酸都是水果的重要营养成分和风味物质，其构成和含量水平均为决定水果甜酸风味的关键因素。穆茜等[11]采用高效液相色谱法（HPLC）对其它果树（如海棠）果实的糖酸组分进行了检测，揭示了糖酸组分的品种特征。果实的糖酸组分，尤其是果实发育过程中糖酸组分的变化规律，是果实品种开发和品种改良的重要依据。樱桃在果实发育过程中，其在外观上的主要表现是颜色的变化，实际上果实细胞的组织结构与果实风味密切相关的糖分、有机酸等的积累也都有密切关系，而针对这方面的研究尚未见诸报道。甜樱桃果实发育过程中哪个时期的管理最为关键，哪个时期采收，理论依据是什么，目前针对这些问题的研究报道还不够多。为此，本研究对甜樱桃果实发育过程中果肉组织进行了显微观察，分析了甜樱桃果实发育过程中糖酸的变化规律，以探明其田间管理和适时采收的关键时期，为甜樱桃田间肥水管理、适时采收与甜樱桃果实产量和品质的提高提供参考依据。

1 材料与方法

1.1 材 料

在甜樱桃生长季选取结果良好、无病虫害、管理水平一致的甜樱桃品种‘拉宾斯’样树3 株。分别在其盛花期（开放花数达50%）后的第1 周、第2 周、第3 周、第4 周、第5 周、第6 周、第7 周和第8 周从各株样树上选取大小均匀的果穗和果实以备用。

1.2 甜樱桃果实发育过程中果实质量和糖酸组分的测定

在果实发育的不同时期，分别从每株样树上各采集大小均匀的果穗6 穗，每穗各采3 粒果实，用天平对每粒果实分别称重，记录数据。参照魏国芹等[12]的方法测定糖酸组分。将果实去核，切碎，混匀，称取果肉5 g，加入 80%的酒精15 mL研磨，于75 ℃下浸提30 min，以12 000 r·min-1的转速离心15 min，收集上清液。再用80%的酒精5 mL 清洗果渣，合并上清液，置于90 ℃的水浴锅中蒸干，再用水定容至5 mL，以0.45 μm 的微孔滤膜过滤后待测。使用美国Waters 510 型高效液相色谱仪分别测定糖组分和有机酸组分。所用的标准样品均为分析纯药品。采用Sigmaplot 软件进行数据分析和作图。

1.3 甜樱桃果实发育过程中果实组织结构的观察

选取甜樱桃不同发育时期的果实作为研究对象，切取果实大小约为0.5 cm×0.5 cm×0.5 cm 的小方块，参照付盼等[13]的改良石蜡切片方法,置入FAA 固定液中，经过脱水与透明处理后再进行浸蜡与包埋，将包埋好的材料切成方块，利用切片机（LEICA RM2245,德国）切片，获得石蜡组织切片，采用番红-固绿染色法将切片染色，最后采用显微镜（MoticBA410E,德国）观察果实的组织结构。

2 结果与分析

2.1 甜樱桃品种‘拉宾斯’果实发育过程中果实外观的变化

甜樱桃‘拉宾斯’果实在盛花期后（以下简称为“花后”）的第1—8 周的生长发育状态如图1所示。从图1中可以看出，外观上，果实从小变大，花后第1—2 周，果实大小的差异较明显；花后第3—5 周，果实大小的差异不明显；但在花后的第5—6 周，果实大小的差异明显；花后第6—8 周，果实大小的差异又不明显。按果皮颜色可将其果实的整个生长发育时期分为3 个时期：绿果期，即为花后的第1—4 周；转色期，即为花后的第5 周；红果期，即为花后的第6—8 周。果皮色泽变化过程为：绿色—淡绿色—浅黄色—浅红色—红色—紫红色。樱桃果实颜色在花后的第5 周和第6 周的差异非常明显，而在花后第6 周其颜色发生显著变化。到了成熟期，果实颜色变深。从果肉颜色看，则由绿色向淡绿、黄色、淡红色、红色转变。果实转色后，肉质逐渐变软，汁液增多，涩味消失，酸味变淡，甜味变浓，果实发育成熟。

图1 甜樱桃果实在盛花期后第1—8 周的生长发育状态Fig.1 Fruit development of sweet cherry from the 1st week to the 8th week after blossom period

2.2 甜樱桃品种‘拉宾斯’果实发育过程中其糖酸含量的变化

甜樱桃品种‘拉宾斯’果实发育过程中其单果质量和主要糖酸含量的变化曲线如图2所示。

由图2A 可知，甜樱桃品种‘拉宾斯’果实单果质量的生长曲线呈双S 型曲线。总体上看，花后第1—2 周是果实第1 次迅速生长期，其单果质量迅速增加，其平均单果质量从0.35 g 增加到1.18 g；花后第3—5 周是果实质量缓慢增加期，其平均单果质量从1.83 g 增加到2.38 g；花后第5—6 周是其果实的第2 次迅速生长期，此期其平均单果质量从2.38 g 增加到4.41 g；花后第7—8 周其果实质量增加缓慢，至果实成熟时其平均单果质量可达到6.21 g。

在樱桃果实的整个生长发育过程中，苹果酸和柠檬酸为其果实中的主要有机酸，尤其是苹果酸，占其有机酸总含量的80%以上 。由图2B 可知，在甜樱桃品种‘拉宾斯’果实的整个发育过程中，果实中的苹果酸含量不断增加，从盛花期后第1 周的885 mg·L-1增加到第6 周的2 974 mg·L-1；至盛花期后的第7 周，果实中的苹果酸含量为3 759 mg·L-1；盛花期后的第8 周其苹果酸含量达到了峰值，为4 246 mg·L-1，而且其含量呈持续增加趋势。

在樱桃果实发育过程中，葡萄糖和果糖是果实中的主要有机糖分，其中葡萄糖含量约占总糖含量的60%，果糖含量约占总糖含量的30%，其余各类糖分的含量约占总糖含量的10%。由图2C可知，在甜樱桃品种‘拉宾斯’果实的整个发育过程中，随着果实的发育，果实中果糖和葡萄糖的含量总体均呈上升趋势，在花后的第5 周之前，其果实中果糖和葡萄糖的含量一直都很低，在转色期之后其糖分迅速积累。果糖积累方面，在花后的第1—3 周，其果糖含量处于较低水平，为34.1 ～35.1 mg·g-1，且其含量变化不大；在花后的第4—5 周，其果糖含量稍有降低，为25.3 ～29.6 mg·g-1；转色期后，即在花后的第5 周，其果糖含量迅速增加；花后第7 周，其果糖积累减慢，但仍在增加，至花后第8 周，其果糖可以积累到104 mg·g-1。甜樱桃果实在对葡萄糖的积累方面也有类似的规律。由图2D 可知，在其果实发育前期有一个平稳积累期，即在花后的第1—5 周，其葡萄糖含量为71.3 ～92.1 mg·g-1，果实中葡萄糖的迅速积累期为花后第6—7 周，此期果实中的葡萄糖含量从101.0 mg·g-1增加到161.3 mg·g-1。花后第7 周，其葡萄糖的积累减慢，但仍在增加，至花后第8 周果实中的葡萄糖可以积累到187.6 mg·g-1。

图2 甜樱桃果实不同发育阶段其单果质量和主要糖酸含量的变化曲线Fig.2 Variation curve of single fruit mass,main sugar and acid contents during fruit development of sweet cherry

综上所述，在甜樱桃品种‘拉宾斯’果实的整个发育过程中，其单果质量总体呈现出双S 型变化曲线；其主要有机酸中的苹果酸不断增加，转色期后其苹果酸含量持续积累；作为果实中主要糖分的葡萄糖和果糖，在果实发育前期均有一个平稳积累期，转色期后其含量均迅速增加，而在成熟期其积累均减慢，但其含量仍均持续增加。

2.3 甜樱桃品种‘拉宾斯’果实发育过程中其组织结构的差异分析

甜樱桃果实在花后第1—8 周其果肉细胞结构的变化状态如图3所示。在甜樱桃果实发育的早期即花后第1 周，果肉细胞小而致密，几乎没有细胞间隙，相同视野中的细胞数最多（图3A）；花后第2 周，果肉细胞明显膨大，细胞较为致密，细胞间隙较小，细胞形状以圆形为主，也出现了一些不规则的形状（图3B）；花后第3 周，与花后第2 周的相比，其相差不大（图3C）；花后第4—5 周，其相差不大，细胞进一步膨大，细胞间隙增大（图3D—E）；花后第6 周，部分细胞大小已接近成熟期第8 周的大小，细胞间隙进一步增大；花后第7 周，膨大近于成熟的细胞更多；花后第8周，大部分果肉细胞膨大近于成熟，细胞间隙也最大，相同视野中的细胞数最少（图3F—H）。

图3 甜樱桃果实在盛花期后第1—8 周其果肉细胞结构的变化状态Fig.3 Pulp cell micro-structure of sweet cherry from the 1st week to the 8th week after blossom period

在甜樱桃果实发育过程中，将果实横切后可以很清楚地观察到维管束，在视野中染色较深的就是维管束。维管束主要由周韧维管束、辐射维管束等组成。在维管束附近，存在大量普通的薄壁细胞等。甜樱桃果实在花后第1—8 周其维管束横切面结构的变化状态如图4所示。花后第1 周，维管束小；花后第2—3 周，随着果肉细胞的膨大，维管束也变大且更清晰，维管束周围的薄壁细胞小且致密（图4A—C）；花后第4—5 周，随着果肉细胞的进一步膨大，维管束也进一步变大，维管束周围的薄壁细胞也进一步膨大（图4D—E）；花后第6 周和第8 周，随着果肉细胞接近成熟，维管束也进一步发育完善，维管束周围的薄壁细胞也进一步膨大疏松（图4F—H）。

甜樱桃果实发育过程中，果实纵切后可以更加清楚地观察到维管束，观察中发现，其染色较深，呈束条状。甜樱桃果实在花后第1—8 周其维管束纵切面结构的变化状态如图5所示。花后第1 周，维管束小（图5A）；花后第2—3 周，随着果肉细胞的膨大，维管束逐渐变大，维管束周围的薄壁细胞小且致密（图5B—C）；花后第4—5 周，随着果肉细胞进一步膨大，维管束也进一步发育完善，环纹导管更加清晰可辨，维管束周围的薄壁细胞也进一步膨大（图5D—E）；花后第6 周和第8 周，随着果肉细胞接近成熟，维管束及其周围的薄壁细胞均膨大疏松（图5F—H）。

显微观察结果表明，在甜樱桃果实发育过程中，从组织学角度观察到的果肉细胞的变化规律与单果质量的变化规律一致。果实的生长曲线呈现双S 型生长曲线，花后前2 周果实质量增加明显，显微观察中发现，果肉细胞在花后第2周显著膨大，此期为甜樱桃果实快速生长期；花后第5 周到第6周果实质量增加显著。在果实发育过程中，甜樱桃果实中的糖分以葡萄糖为主，其总糖含量随果实发育整体呈上升趋势；甜樱桃果实中的有机酸以苹果酸为主，其总酸含量随果实发育呈先增加后下降的变化趋势。显微观察中还发现，果肉细胞在花后第6 周比其在第5 周时显著变大，此期是甜樱桃果实的第2 个快速生长期；转色期后第6—8 周，果肉细胞的变化虽然不大，但是主要的有机酸苹果酸和主要的糖分葡萄糖和果糖均迅速积累，成熟期其积累均减慢，但都在持续增加。花后第5—6 周是果实生长发育的关键时期，此期果实的质量与体积都显著增加和变大。

图4 甜樱桃果实在盛花期后第1—8 周其维管束横切面结构的变化状态Fig.4 Micro-structure of vascular bundle transverse sections of sweet cherry fruit from the 1st week to the 8th week after blossom

图5 甜樱桃果实在盛花期后第1—8 周其维管束纵切面结构的变化状态Fig.5 Micro-structure of vascular bundle longitudinal sections of sweet berry fruit from the 1st week to the 8th week after blossom period

3 讨 论

甜樱桃果实中的有机糖酸是决定其果实风味的重要因子。作为一种非呼吸跃变型水果，甜樱桃果实在其发育过程中会发生一系列的变化，果实中的可溶性固形物是影响樱桃口感的重要指标，在果实着色前即绿果期，其肉质较硬,水分少,风味酸涩。随着果实着色和成熟,其风味发生了很大的变化，尤其是果实中的有机糖和酸均迅速积累。甜樱桃果实从开花到采收所需时间较短，早熟品种不到2 个月，尤其是转色期后果实中水分、糖和酸的积累都非常迅速，果实中可溶性固形物的含量增长较快，肉质逐渐变软，汁液增多，涩味消失，酸味变淡，甜味变浓，果实发育成熟。

国内外有关樱桃果实发育成熟的研究方面，主要集中在与果实品质相关的生化指标上，如可溶性糖和有机酸的组分和含量变化等。Usenik等[14]、Girard 等[15]研究发现：在樱桃成熟期的果实中，可溶性糖主要为葡萄糖、果糖、山梨醇和蔗糖，而有机酸主要为苹果酸、柠檬酸和福马酸等；在欧洲甜樱桃果实中，苹果酸占有机酸的94.2%，而其他有机酸中还包括了琥珀酸、柠檬酸、抗坏血酸。魏国芹等[12]以7 个甜樱桃主栽品种为试材，利用高效液相色谱仪测定了果实不同发育阶段其糖酸的组分及含量，结果发现，不同品种果实中各糖组分及总糖含量均存在较大差异，但均以葡萄糖含量为最高；李航等[16]研究了中国樱桃果实中有机酸的积累趋势，结果发现，在各品种果实的有机酸中苹果酸含量最高，各品种果实发育过程中总酸和苹果酸含量的变化趋势基本一致，随着果实的发育其含量均迅速增加，而至果实成熟时其含量均开始下降。王宝刚等[17]在对‘雷尼’和‘先锋’甜樱桃的研究中发现，果实中可溶性糖以葡萄糖、果糖和山梨醇为主，随着果实的成熟其含量均呈上升趋势。本研究以甜樱桃主栽品种‘拉宾斯’为试材，研究并探明了果实发育过程中其外观、单果质量和主要糖酸组分及其变化趋势，结果表明，樱桃果实颜色于花后第6 周发生显著变化，花后第5 周和第6 周果实颜色的差异非常明显。果实中的有机糖分主要有葡萄糖和果糖，在果实发育前期都有一个平稳积累期，转色期后均迅速增加，成熟期其积累均减慢，但均持续增加，总糖含量随果实发育呈整体上升趋势，其葡萄糖含量约占其总糖含量的60%，其果糖含量约占其总糖含量的30%，其余各类糖分的含量约占其总糖含量的10%。果实中的有机酸主要有苹果酸和柠檬酸，其苹果酸含量占其总酸含量的80%以上，且其含量不断增加，转色期后苹果酸含量持续积累，而总酸含量随着果实发育呈先增加后下降的变化趋势。

事实上，在樱桃果实发育过程中，果实细胞的组织结构也有很大的不同。在研究其糖酸组分的基础上，本研究还对甜樱桃‘拉宾斯’果实发育过程中果肉组织进行了显微观察，结果发现，在甜樱桃果实发育过程中，从组织学角度观察到，果肉细胞的变化规律与单果质量的变化规律一致，其果实质量有两个快速增加时期，即花后第2 周和第5—6 周；而糖酸变化则主要集中在第2 个快速生长发育时期，即花后第5—6 周。由此可以确定，此期为果实生长发育的关键时期，对果实的质量、体积和品质都有重要影响。因此，在此关键时期加强肥水管理至关重要。显微观察结果还表明，转色期后即花后第6—8 周，果肉细胞的变化虽然不大，但是主要有机酸的苹果酸和主要糖分的葡萄糖和果糖均迅速积累，成熟期其积累均减慢，但其含量仍均持续增加，待果实质量增加不显著即糖和酸的积累均减慢时，就可以开始采收其果实了。宋科等[18]测定了EBF 樱桃果实在其4 个发育时期的硬度、明度、可溶性蛋白、可溶性糖及Vc 共5 项品质指标，确定了分别适于长期贮藏、短期贮藏和鲜食的EBF 樱桃果实的主要采收时期。包九零等[19]研究了多个品种间果实外观及内在品质指标的差异，并提出了樱桃引种栽培的参考意见。马力等[20]研究了油茶籽在成熟过程中其化学成分的积累动态，确定并提出了普通油茶的适宜采摘期。本研究分析了甜樱桃品种‘拉宾斯’果实发育过程中果实质量的增加特点、糖酸含量的变化规律以及果实发育过程中其组织结构的差异特点，通过综合分析探明了其田间管理和适时采收的关键时期。至于本研究结果与有关研究者对其它甜樱桃品种的研究结果是否一致或有偏差，还需要对各种主栽品种开展深入研究，以期为甜樱桃产业发展奠定理论基础。

4 结 论

核果类果实的生长曲线通常都呈双S 型，即表现为两个S 相接，中间有一个生长暂停期。显微观察发现，果肉细胞分别在花后第2 周和第6 周显著膨大，结合果实质量的测定结果分析，花后前2周果实质量明显增加，花后第5—6 周果实质量显著增加，这两个时期都是甜樱桃果实快速生长期，而且符合果实生长呈双S 型曲线变化规律。转色期后第6—8 周，果肉细胞的变化虽然不大，但是主要有机酸的苹果酸和主要糖分的葡萄糖和果糖均迅速积累，至果实成熟期其积累均减慢，但其含量仍均持续增加。甜樱桃果实质量虽有两个快速增加时期，但其糖酸变化主要集中在第2 个快速生长发育时期，即花后第5—6 周是果实生长发育的关键时期，此期果实的质量、体积以及品质等都发生了显著的变化。因此，这个发育阶段是加强肥水管理的关键时期。果实成熟期即果实质量增加不显著时，也即果实中糖和酸的积累均减慢之时，即为其适宜采收期。花后第8 周以后是甜樱桃品种‘拉宾斯’的适宜采收期。以上研究结果可为甜樱桃的田间管理和适时采收提供参考依据。