成熟期不同品种枣果肉微观组织结构特征

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（1.新疆大学 资源与环境科学学院，新疆 乌鲁木齐 830046；2.新疆农业大学 a.林业研究所；b.新疆红枣工程技术研究中心，新疆 乌鲁木齐 830052；3.新疆维吾尔自治区科技项目服务中心，新疆 乌鲁木齐 830001；4.中国林业科学研究院 林业科技信息研究所，北京 100091）

枣Ziziphus jujuba果实是中国特色的经济果品之一[1-3]。质地是枣果的一个重要质量指标，直接影响其食用价值，也是影响其口感的一个重要因素[4-6]。枣果质地变化的内在原因是微观结构发生了变化[7]。由于细胞类型、排列方式以及孔隙特征的差异，果肉组织会表现出不同的质地特性[8-9]，可以说组织的微观结构在一定程度上决定着果品质地的多样性。近年来，关于果实组织解剖结构的研究已有一些报道，魏钦平等[10-11]报道了不同生态区乔纳金和富士苹果果皮角质膜厚度、质地均一程度各异，表皮细胞的大小、形状和排列方式等影响角质膜厚度和质地；李治梅[12]以鸭梨和黄金梨为试材研究了果实结构与耐贮藏性的关系；侯聚敏[13]通过对果肉组织微观结构形态学参数进行主成分分析，实现了不同品种苹果的有效识别。关于枣果肉组织结构的研究多集中于保鲜、贮藏和加工等方面[14-17]。肖程顺[18]就不同品种红枣果肉细胞的内含物进行了比较；潘青华等[19]通过对枣解剖结构及其变化规律的研究，探讨了枣果的裂果机理；梁小娥等[20]经研究发现鲜枣的贮藏伴随着枣果的软化，果肉中薄壁细胞的超微结构变化显著；于静静等[21]指出采用不同干燥方式制得的干枣产品的细胞组织结构差异较大；韦玉龙等[22-23]研究了热风干制温度对枣果微观组织结构及表皮角质层的影响。在以往的研究中，大多涉及果实结构与采后制干特性[24]及耐贮藏性间的关系，且多局限于对单一品种的研究，对不同品种及不同成熟期（根据枣果皮色和果肉质地变化，可将枣成熟期分为白熟期、脆熟期和完熟期[25]）枣果肉组织结构差异性的研究鲜见报道，缺乏详尽的资料。文中通过对不同品种及不同成熟期枣果肉的微观组织结构进行定量分析，比较果实形态学参数的差异，旨在从微观尺度（细胞组织结构）揭示不同品种、不同成熟期枣果肉组织结构的差异性及变化规律，定量地表征和解析枣果肉结构特征，为分析比较不同品种枣果肉微观组织结构的差异提供数据支持，在微观组织结构层面为不同品种枣果品质差异对比及枣果食用和加工过程中适时采收提供参考。

1 材料与方法

1.1 试验材料

试验材料采自新疆农业大学林业研究所博湖南山试验基地，试验地立地条件和管理水平一致，试验树均为正常生长的成年结果树[26]。试验样树为马牙枣、骏枣、灰枣3 个新优品种，均为该试验基地的优选品系，果大，果实属于不同质地类型且具各自感官品相。

1.2 试验方法

1.2.1 取 样

每个品种选择生长状况基本一致的3 株植株，分白熟前期（果实体积不变）、白熟期（果柄处稍红）、脆熟半红期、脆熟全红期、完熟期5 个时期（依次以I、Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ、Ⅴ表示），每个时期选取果形端正、大小一致、无病虫害、无伤痕和坏点的果实，分别在样树的东、西、南、北、中5 个方位采摘枣果样品，每个方位2 个样，每个时期采摘30 个，共计150 个枣果样品。由于品种间成熟期所处时间略有不同，根据果实的硬度和可溶性固形物指标，结合淀粉染色结果，判定各品种的成熟期进行采收。

1.2.2 切 片

将枣果切成长和宽均为0.5 cm、高为枣果横径长度的类长方体小块，每枣果3 个重复。将切好的样品块浸入4%多聚甲醛固定液中，用真空泵抽气后固定24 h。脱水、透明与浸蜡、包埋、切片、展片与烤片、脱蜡、染色、封片参照文献[27-29]中的方法，并稍改进：烤片过程中水温设置为40 ～42 ℃，烤片温度设置为50 ～55 ℃，番红染液染色35 min、固绿染液染色5 s。

1.2.3 参数采集

使用Nikon Ci-L 数码生物显微镜进行观察拍照，采用配套NIS-Elements D 软件进行相关数据采集。采集相关数据时选取枣果赤道部位皮下10 mm处同样大小（79 300 µm²）的封闭区域（约10 个完整细胞），从封闭区域依据形状选取细胞（细胞边缘光滑，孔隙边缘呈“之”字形且具有锐角）。位于图像边缘的细胞形态学信息不完整，不能反映果肉组织的微观结构特征，因此忽略矩形图片边缘具有直线的细胞（半细胞）[13]。选取细胞后自动生成基本参数：细胞面积（A）、周长（C）、横径、纵径、等效直径。每个切片选取3个封闭区域，提取平行参数，得其平均值。圆形率（γ）和间隙率（R隙）用以下公式进行计算。

γ=C2/4πA；

R隙=(S封-S胞)/S封。

式中，S封表示封闭区域面积；S胞表示细胞面积。

相邻成熟期（Ⅰ—Ⅱ、Ⅱ—Ⅲ、Ⅲ—Ⅳ、Ⅳ—Ⅴ）间各形态参数的变化率即当前时期参数与前一时期参数的差值占前一时期参数的百分比；各形态参数的整个果熟期（Ⅰ—Ⅴ）的变化率为Ⅴ与I期参数的差值占I期参数的百分比。

1.3 数据处理

使用Origin Pro 9.1、Excel 2010 软件进行数据的初步统计分析，使用SPSS 19.0 软件进行相关分析。

2 结果与讨论

2.1 不同品种脆熟期枣果肉组织显微结构的比较

灰枣、骏枣、马牙枣3 个品种脆熟期（Ⅴ）枣果肉组织显微结构如图1所示。由图1可见，灰枣、骏枣和马牙枣的果肉组织形态存在差异。细胞通过细胞壁彼此相联，其间随机夹杂多边形区域[30]。灰枣果肉组织（图1A）细胞明显比骏枣（图1B）和马牙枣（图1C）小，而骏枣和马牙枣果肉组织细胞面积相当。另外，骏枣果肉组织内孔隙分布比其他2 个品种多。

2.2 不同品种不同成熟期枣果肉组织细胞形态学参数的比较

2.2.1 枣果肉组织细胞形态学参数值的比较

对灰枣、骏枣、马牙枣3 个品种在不同成熟期的果肉组织细胞的形态学参数进行量化及分析，其结果见表1。由表1可知，在不同成熟期，不同品种枣果肉组织细胞的形态学参数存在相同特征。3 个品种在Ⅱ期的细胞面积、周长、等效直径、横径、纵径和圆形率均显著高于其他时期，间隙率在Ⅱ期均最小，在Ⅲ期均最大。

在不同成熟期，不同品种枣果肉组织细胞的形态学参数也存在一定差异。灰枣果肉细胞间隙率在Ⅲ期达到最大值后无显著变化，其他参数值均为在I期最小；整个成熟期细胞面积变化范围为2 550.90 ～2 781.98 µm2，周长变化范围为170.27 ～186.62 µm，横径变化范围为48.08 ～56.72 µm，纵径变化范围为59.53 ～71.66 µm，等效直径变化范围为47.41 ～55.95 µm，间隙率变化范围为0.12 ～0.17，不同成熟期的圆形率变化不大。骏枣果肉细胞间隙率在Ⅲ期达到最大值后逐渐减小，除纵径、等效直径和间隙率外，在I期的其他参数值均最小；整个成熟期细胞面积变化范围为4 097.68 ～4 393.03 µm2，周长变化范围为212.56 ～235.53 µm，横径变化范围为65.69 ～71.49 µm，纵径在Ⅲ期出现最小值，变化范围为75.83 ～81.26 µm，等效直径在Ⅳ期值最小，变化范围为63.25 ～67.54 µm，间隙率变化范围为0.23 ～0.29；圆形率在Ⅱ期值最大，Ⅴ期次之，各成熟期间均存在显著差异，在整个成熟期变化范围为0.89 ～0.97。马牙枣果肉细胞间隙率在Ⅲ期达到最大后无显著变化；除纵径、等效直径和间隙率外，在Ⅴ期的其他参数值均最小；整个成熟期细胞面积变化范围为3 817.42 ～4 452.92 µm2，周长变化范围为205.41 ～242.50 µm，横径变化范围为65.34 ～69.89 µm，纵径和等效直径均在Ⅲ期最小，变化范围分别为74.55 ～83.95、61.70 ～67.88 µm；间隙率在Ⅲ期达到最大值0.18后无显著变化；圆形率在Ⅲ期值最大，在I期次之，在Ⅳ期后无显著差异，在整个成熟期变化范围为0.93 ～0.97。

图1 不同品种枣果肉组织的显微结构Fig.1 Microscopic tissue structure of different Ziziphus jujuba varieties

表1 不同品种不同成熟期枣果肉组织细胞的形态学参数†Table1 Morphological parameters of pulp tissue of different jujube varieties at different maturity stages

2.2.2 枣果肉组织细胞形态学参数变化趋势的比较

由表1可知，不同成熟期枣果实微观组织结构的参数几乎均发生了变化，而且不同品种的变化特征几乎相同。其中，枣果肉细胞面积、周长、横径、纵径、等效直径和间隙率均在Ⅱ、Ⅲ期发生较大变动。就圆形率而言，不同品种枣果肉细胞变化特征不尽相同，灰枣的圆形率在整个成熟期无显著变化，而骏枣和马牙枣在整个成熟期均出现较大波动。

随着果实生长发育，枣果肉细胞的面积、周长、横径、纵径、等效直径和圆形率整体上均呈先增大、再减小、后趋于不变的趋势。其中，细胞面积、周长和等效直径的变化特征及趋势几乎一致，均在I期后以不同速率增长，在Ⅱ期达到峰值后以不同速率减小，在Ⅲ期后趋于平稳，变化不明显；横径、纵径和圆形率的变化趋势在Ⅲ期前一致，均为先增大，至Ⅱ期后显著下降，但Ⅲ期后趋势不一，横径和圆形率以较低速率减小，至Ⅳ期后增加，而纵径增大至Ⅳ期后减小；间隙率的变化趋势为先减小，至Ⅱ期后增大，至Ⅲ期后则趋于平稳。

从果肉细胞的面积、周长、横径、纵径和等效直径可知，骏枣和马牙枣的果肉组织细胞较灰枣大，这与图1的观察结果一致。果肉组织细胞的圆形率由大到小依次为灰枣、马牙枣、骏枣，这表明灰枣果肉组织细胞最圆，骏枣次之，最后是马牙枣。灰枣和马牙枣果肉组织细胞间隙率均小于骏枣。

2.3 不同品种不同成熟期枣果肉组织细胞形态学参数变化率的比较

不同品种不同成熟期枣果肉组织细胞形态学参数的变化率见表2。由表2可知，就整个果熟期而言，灰枣果肉组织细胞形态学参数的变化率均呈正值，其细胞面积、周长、横径、纵径、等效直径、圆形率和间隙率分别增加了11.8%、5.7%、10.0%、3.0%、6.5%、1.0%、13.4%，根据变化率由高到低排序，各参数依次为间隙率、面积、等效直径、周长、纵径、圆形率、横径。除纵径和等效直径外，骏枣果肉组织细胞其他参数的变化率均呈正值，其细胞面积、周长、横径、圆形率和间隙率分别增加了0.3%、3.6%、2.6%、2.2%、21.2%，纵径和等效直径分别减小了4.8%和1.1%，根据变化率绝对值由高到低排序，各参数依次为间隙率、纵径、周长、横径、圆形率、等效直径、面积。除间隙率外，马牙枣果肉组织细胞其他参数的变化率均呈负值，其细胞间隙率增加了7.0%，面积、周长、横径、纵径、等效直径、圆形率分别减小了14.2%、10.1%、23.0%、3.8%、3.0%、2.0%，根据变化率绝对值由高到低排序，各参数依次为面积、间隙率、纵径、等效直径、横径、周长、圆形率。

表2 不同品种不同成熟期枣果肉组织细胞形态学参数的变化率Table2 Change rate of pulp tissue parameters of different jujube varieties at different maturity stages %

在相邻成熟期（Ⅰ—Ⅱ、Ⅱ—Ⅲ、Ⅲ—Ⅳ、Ⅳ—Ⅴ）间，除间隙率外，灰枣和骏枣果肉组织细胞其他参数的变化率均表现为在Ⅰ—Ⅱ阶段呈正值且最大，在Ⅱ—Ⅲ阶段呈负值，而间隙率表现为在Ⅰ—Ⅱ阶段为负值，在Ⅱ—Ⅲ阶段为正值且最大，其他阶段均无明显增减的规律。除间隙率外，马牙枣果肉组织细胞其他参数的变化率均表现为在I—Ⅱ阶段呈正值，在Ⅱ—Ⅲ阶段呈负值且绝对值最大，间隙率在I—Ⅱ阶段为负值，在Ⅱ—Ⅲ阶段为正值且最大，其他阶段均无明显增减的规律。可见，3 个品种枣果肉组织细胞间隙率的变化率特征一致，而其他参数变化率特征存在差异。

3 结论与讨论

灰枣、骏枣、马牙枣3 个品种枣果肉组织细胞形态学参数间存在差异。灰枣果肉组织细胞的面积、周长、横径、纵径和等效直径明显小于骏枣和马牙枣，骏枣和马牙枣相当。各品种果肉组织细胞的圆形率由高到低依次为灰枣、马牙枣、骏枣。骏枣组织内孔隙分布较其他2 个品种多。枣果肉微观结构的变化与枣果质地变化存在一定相关规律：果肉细胞的圆形率越大、间隙率越小，果肉结构越致密、质地越硬。3 个品种枣果肉组织细胞的面积、周长、横径、纵径、等效直径和圆形率均为先增大，在Ⅱ期后减小，至Ⅲ期后趋于平稳，间隙率的变化趋势相反，为先减小，至Ⅱ期后增大，到Ⅲ期后趋于平稳。3 个品种枣果肉细胞圆形率的变化特征有较大差异：灰枣果肉细胞的圆形率无显著变化，骏枣和马牙枣均出现较大波动。随着枣果成熟期的发育进程，灰枣果肉组织细胞的参数值均增大；骏枣果肉组织细胞的面积、周长、横径、圆形率和间隙率均增大，而其纵径和等效直径减小；马牙枣果肉组织细胞的间隙率增大，而其面积、周长、横径、纵径、等效直径和圆形率均减小。枣果肉细胞的面积、周长、横径、纵径、等效直径和圆形率的变化趋势一致，而间隙率的变化趋势与之相反。枣果肉微观组织细胞结构参数变化主要集中在Ⅰ—Ⅲ期，不同品种各参数的变化率存在差异。在脆熟半红期之前，枣果肉组织细胞尚在发育，应在该时期之后采收枣果，即在脆熟半红期之后根据食用和加工等特定需求适时进行采收。

果肉细胞的结构与果实食用品质、肉质密切相关[31]。通过对参试品种的显微观察和分析，结果表明果实肉质口感酥脆的品种，如灰枣和马牙枣，果肉细胞的圆形率较低、间隙率较高；果实肉质口感硬韧的品种，如骏枣，果肉细胞的圆形率较高、间隙率较小。可见，不同品种枣果肉组织的结构是影响枣果食用品质和果肉质地的主要因素。陶世蓉[32]经研究得出，不同品种梨果实结构的差别表现在果肉细胞结构等的不同，与本研究结果相一致。而且，人们往往喜欢肉质硬脆、果汁含量高的枣果，也有研究结果表明果实肉质的脆硬程度，除与果实含钙量、果肉细胞壁厚度、果肉及果皮中原果胶和纤维素的含量有关外，还与果肉细胞的排列和形状等有关[33]。细胞越圆，意味着细胞间连接越少，果肉组织分离越严重，间隙率反映了枣果肉微观组织结构的紧密度，所以细胞圆形率和间隙率的不同势必会引起果肉质地特征的不同。本研究中，与骏枣和马牙枣相比，灰枣果肉细胞的间隙率较低、圆形率较大。有研究报道灰枣果肉硬度相对较大[8]，表现出致密的口感，这可能是因为枣果肉微观结构的变化与枣果质地变化存在一定相关规律：果肉细胞的圆形率越大、间隙率越小，果肉结构越致密、质地越硬。

本研究结果表明，在枣果实成熟过程中，不同成熟期枣果肉微观组织结构的变化也存在一定规律。就灰枣而言，随着果实生长发育，枣果肉细胞的面积、周长、横径、纵径、等效直径和圆形率均在白熟期前显著增大，白熟期后显著减小，至脆熟半红期后趋于平稳，而间隙率在白熟期前显著减小，白熟期后显著增大，至脆熟半红期后趋于平稳。一方面，说明枣果进入成熟期后，其果肉组织细胞仍在发育，至脆熟半红期后发育逐渐结束，故枣果采收要选择在其生理发育期之后进行。另一方面，枣果肉细胞的面积、周长、横径、纵径、等效直径和圆形率的变化趋势一致，而间隙率的变化趋势与之相反。与不同品种间枣果肉微观组织结构差异的规律相比，除细胞面积外，规律基本一致，可见枣果细胞面积受品种差异的影响比其受时期变化的影响大，具体差异还应进一步量化研究。

果实生长的中后期，是重要的果肉细胞膨大期[34-35]，在白熟期之前枣果还在增大，枣果肉细胞面积随之也有增大趋势，而到了白熟期，枣果体积不再增大，枣果肉细胞面积也不再增大；此外，枣果成熟过程中，果实硬度在前期快速增大，而后期逐渐减小且变化幅度变小[8-9]，与细胞体积前期快速增大而后期减小且变化幅度减小的趋势相对应，进一步表明果肉细胞变化是影响果实发育过程中硬度变化的一个重要因素。