中国红色砂梨着色过程及其生理变化的研究

论文摘要

目前我国南方主栽的梨品种大多属于砂梨（Pyrus Pyrifolia Nakai）,果实成熟时常为黄绿色（或绿色、黄色）或褐色。中国红色砂梨果皮红色,为我国独有,主要分布于四川和云南等省。目前,以著名的红色砂梨‘火把梨’为亲本育成的新品种在国内各地被广泛引种栽培。但是,在生产中发现红色砂梨的着色表现不稳定,直接导致了经济效益的下降。本研究选择两个红色砂梨主栽品种‘美人酥’和‘云红梨1号’系统研究了红色砂梨的着色过程及与着色相关的生理变化规律,以期为优质红色砂梨的生产提供理论指导。自然生长条件下,红色砂梨果实生长曲线呈“S”型。大约在盛花后13周果实中叶绿素含量达到最高值,类胡萝卜素、类黄酮和总酚含量都处于一个较高的水平,PAL和UFGT处于活跃状态,花青苷开始在果皮中快速合成。之后,随着果实的成熟,果皮中叶绿素持续下降,花青苷含量不断积累并在采收时达到最大值,果面色泽由绿色渐变为红色。花青苷积累过程中,UFGT活性一直很高,而PAL活性持续下降。整个发育过程中果实总糖含量持续上升,蔗糖含量在果实着色期上升比较明显。果实中总酸含量呈现“低-高-低”的变化趋势,含量最大的苹果酸变化趋势与总酸一致。红色砂梨套不透光的果袋,果面光亮度提高（‘美人酥’的L*=72.61;‘云红梨1号’的L*=71.34）,但果皮中没有叶绿素和花青苷的合成,果面呈现黄白色。采前3周、2周和1周分别对套袋果进行去袋处理,使果实曝光或留在单层白袋（透光率为80.31%）或红袋（透光率为34.71%）中,观测不同果袋类型、去袋方式和去袋时间对果实着色面积、果皮中花青苷、叶绿素、类胡萝卜素、类黄酮、总酚含量、酶活性和果肉中糖酸含量等的影响。结果表明,不同套袋处理不仅影响了果实的外观品质,而且影响了果实的内在品质。曝光处理的果实外观品质最佳,红色面积最大,果皮中花青苷的含量最高,尤其是采前2周或3周处理时‘美人酥’花青苷含量显著高于对照,L*、C、ho值优于对照果实。考虑到随着时间的延长叶绿素和类胡萝卜素的不断积累和L*值的下降,曝光处理以采前2周效果最好。红袋处理的果实,花青苷合成最少,即使采前3周去袋,果面仅有淡淡的红色。白袋处理的‘美人酥’合成花青苷的量有限,但相同处理的‘云红梨1号’能合成较多的花青苷,且随着去袋时间的提前,含量逐渐增多,果实着色面积也扩大。尽管套袋处理的果实总糖含量与对照相比没有显著差异,但果实中果糖、山梨糖醇、葡萄糖和蔗糖占总糖的比例有所不同,最突出的是果实中蔗糖含量增多。套袋处理降低了果实中总酸的含量,使得糖酸比值上升,果实风味得以改善。为了探讨红色砂梨着色的生理机制,跟踪观测了果实去袋曝光15d内花青苷在果皮中的分布和果皮中各色素含量、相关酶活性以及果肉中糖酸含量的变化,同时还进行了花青苷含量与酶活性、糖酸含量之间的相关性分析。通过切片观察得出红色砂梨着色的解剖学原因是表皮下存在3-4层积聚花青苷的细胞,在整个着色过程中这些细胞数目逐渐增多,细胞红色浓度不断增大。尽管去袋后果皮中叶绿素、类胡萝卜素、类黄酮和总酚的含量都在上升,但花青苷含量上升速度最快,在去袋后10天左右达到高峰。曝光诱导了PAL和UFGT的活性,使得花青苷能够快速合成,相关性分析得出‘美人酥’中花青苷含量分别与PAL（r=0.90919*）和UFGT（r=0.89598**）活性呈显著正相关和极显著正相关;‘云红梨1号’中花青苷含量则分别与PAL（r=0.93841**）和UFGT（r=0.97245**）活性呈极显著正相关。去袋后果实中总糖含量上升,总酸含量下降。各组份的糖或酸与花青苷的相关性分析得到蔗糖含量与花青苷含量呈极显著正相关,相关系数在‘美人酥’和‘云红梨1号’中分别为0.92007和0.99594,苹果酸含量与花青苷含量却呈极显著负相关,相关系数分别为-0.97993和-0.91827。总之,红色砂梨花青苷的积累伴随着果实的成熟,花青苷的合成需要高强度的光照。去袋后曝光诱导了UFGT等与花青苷合成相关酶的活性,促进花青苷快速积累,在去袋后10天左右达到高峰。着色的解剖学原因是表皮下存在3-4层积聚花青苷的细胞。生产上可以通过在生长期对果实套不透光的果袋,采前10天左右去袋曝光,获得着色最艳和品质最佳的果实。

论文目录

• 致谢
• 中文摘要
• ABSTRACT
• 缩略语
• 第一章 文献综述
• 1.1 果实中花青苷的组成
• 1.1.1 花青苷的结构
• 1.1.2 果实花青苷的种类
• 1.1.3 果实中花青苷的分布
• 1.2 果实中花青苷的生物合成
• 1.2.1 花青苷的生物合成途径
• 1.2.2 PAL（EC 4.3.1.5）与花青苷的合成
• 1.2.3 CHS（EC 2.3.1.74）与花青苷的合成
• 1.2.4 UFGT（EC 2.4.1.X）与花青苷的合成
• 1.2.5 果实花青苷合成代谢的分子生理基础
• 1.3 果实花青苷代谢的影响因子
• 1.3.1 光照
• 1.3.2 温度
• 1.3.3 其它因素
• 1.4 套袋对果实花青苷合成的影响及机理
• 1.4.1 套袋对果实花青苷合成的影响
• 1.4.2 套袋影响果实花青苷合成的机理
• 1.5 立题意义及研究内容
• 1.5.1 立题意义
• 1.5.2 研究内容
• 1.5.2.1 红色砂梨果实生长发育特性的研究
• 1.5.2.2 红色砂梨着色过程的形态学研究
• 1.5.2.3 套袋对红色砂梨果实着色、品质及其生理的影响
• 1.5.2.4 红色砂梨去袋后果实着色、品质及其生理变化过程
• 第二章 自然条件下红色砂梨果实生长发育的研究
• 2.1 材料与方法
• 2.1.1 试验材料
• 2.1.2 试验方法
• 2.1.2.1 果实横纵径测定
• 2.1.2.2 花青苷的提取与测定
• 2.1.2.3 叶绿素和类胡萝卜素的提取与测定
• 2.1.2.4 类黄酮的提取与测定
• 2.1.2.5 总酚的提取与测定
• 2.1.2.6 苯丙氨酸解氨酶（PAL）活性的测定
• 2.1.2.7 类黄酮半乳糖苷转移酶（UFGT）活性的测定
• 2.1.2.8 可溶性糖和有机酸的提取与测定
• 2.1.2.9 淀粉的提取与测定
• 2.1.2.10 统计分析
• 2.2 结果与分析
• 2.2.1 红色砂梨果实生长动态
• 2.2.2 红色砂梨果实叶绿素和花青苷含量的季节变化
• 2.2.3 红色砂梨果实类胡萝卜素、类黄酮和总酚含量的季节变化
• 2.2.4 红色砂梨果实PAL和UFGT活性的季节变化
• 2.2.5 红色砂梨果实可溶性糖含量的季节变化
• 2.2.6 红色砂梨果实有机酸含量的季节变化
• 2.2.7 红色砂梨果实淀粉含量的季节变化
• 2.3 讨论
• 第三章 红色砂梨着色过程中的外观变化及其解剖学研究
• 3.1 材料与方法
• 3.1.1 材料与处理
• 3.1.2 试验方法
• 3.1.2.1 果实着色面积的统计
• 3.1.2.2 果面细微结构的观察
• 3.1.2.3 果皮解剖结构的观测
• 3.1.2.4 统计分析
• 3.2 结果与分析
• 3.2.1 不同套袋处理对果实着色的影响
• 3.2.2 去袋后红色砂梨着色过程中果面的变化
• 3.2.3 去袋后红色砂梨着色过程中果皮解剖结构的变化
• 3.3 讨论
• 第四章 套袋处理对红色砂梨果实着色及其生理的影响
• 4.1 材料与方法
• 4.1.1 材料与处理
• 4.1.2 试验方法
• 4.1.2.1 果皮色泽的测定
• 4.1.2.2 花青苷的提取与测定
• 4.1.2.3 叶绿素和类胡萝卜素的提取与测定
• 4.1.2.4 类黄酮的提取与测定
• 4.1.2.5 总酚的提取与测定
• 4.1.2.6 PAL活性的测定
• 4.1.2.7 UFGT活性的测定
• 4.1.2.8 多酚氧化酶（PPO）活性的测定
• 4.1.2.9 去袋后红色砂梨色素含量与酶活性之间的相关性分析
• 4.1.2.10 统计分析
• 4.2 结果与分析
• 4.2.1 不同套袋处理对红色砂梨果实着色及其生理的影响
• 4.2.1.1 不同套袋处理对红色砂梨果面色泽的影响
• 4.2.1.2 不同套袋处理对红色砂梨果皮中花青苷和叶绿素含量的影响
• 4.2.1.3 不同套袋处理对红色砂梨果皮中类胡萝卜素、类黄酮和总酚含量的影响
• 4.2.1.4 不同套袋处理对红色砂梨果皮中PAL、UFGT和PPO活性的影响
• 4.2.2 去袋后红色砂梨果实着色及其生理变化
• 4.2.2.1 去袋后红色砂梨果皮色泽的变化
• 4.2.2.2 去袋后红色砂梨果皮中花青苷和叶绿素浓度的变化
• 4.2.2.3 去袋后红色砂梨果皮中类胡萝卜素、类黄酮和总酚浓度的变化
• 4.2.2.4 去袋后红色砂梨果皮中PAL、UFGT和PPO活性的变化
• 4.2.2.5 去袋后红色砂梨果皮中色素含量与酶活性之间的相关性分析
• 4.3 讨论
• 第五章 套袋处理对红色砂梨果实品质、糖酸组分及含量的影响
• 5.1 材料与方法
• 5.1.1 材料与处理
• 5.1.2 试验方法
• 5.1.2.1 果重、果径、硬度和可溶性固形物含量的测定
• 5.1.2.2 果实中可溶性糖和有机酸的提取与测定
• 5.1.2.3 去袋后红色砂梨花青苷含量与糖酸之间的相关性分析
• 5.1.2.4 统计分析
• 5.2 结果与分析
• 5.2.1 不同套袋处理对‘美人酥'果实鲜重、果形指数、硬度和可溶性固形物含量的影响
• 5.2.2 不同套袋处理对‘云红梨1号'果实鲜重、果形指数、硬度和可溶性固形物含量的影响
• 5.2.3 不同套袋处理对‘美人酥'果实可溶性糖含量的影响
• 5.2.4 不同套袋处理对‘云红梨1号'果实可溶性糖含量的影响
• 5.2.5 不同套袋处理对‘美人酥'果实有机酸含量的影响
• 5.2.6 不同套袋处理对‘云红梨1号'果实有机酸含量的影响
• 5.2.7 不同套袋处理对红色砂梨果实总糖含量与总酸含量比值的影响
• 5.2.8 去袋后红色砂梨果实鲜重、果形指数、硬度和可溶性固形物含量的变化
• 5.2.9 去袋后红色砂梨果实可溶性糖含量的变化
• 5.2.10 去袋后红色砂梨果实有机酸含量的变化
• 5.2.11 去袋后红色砂梨果实可溶性糖含量与有机酸含量比值的变化
• 5.2.12 去袋后红色砂梨花青苷含量与糖酸含量之间的相关性分析
• 5.3 讨论
• 第六章 小结与展望
• 参考文献
• 作者简历
• 攻博期间发表论文