库尔勒香梨采后贮藏中果皮锈斑产生机制的研究

【摘要】：库尔勒香梨是新疆名优特水果之一，以其特有的色、香、味等品质而深受国内外广大消费者青睐。库尔勒香梨果皮锈斑在采前很少发生，而在采后贮藏期间极易发生，严重影响其外观，大大降低了商品价值。目前，国内外对梨果实采前锈斑形成原因及其防治技术研究较多，而对其采后贮藏锈斑发生原因及其机制的研究未见报道。本课题在对库尔勒香梨主产区锈斑发病规律统计分析的基础上，分析了引起果实锈斑病发生的因素，进行了诱发因素与锈斑病形成的相关性研究，并对锈斑特征成分进行了分析鉴定，提出了库尔勒香梨采后贮藏过程中果皮锈斑的产生机制。主要结果如下： 1．从2008年至2010年，以规模化贮藏的库尔勒香梨为研究对象，对其锈斑发病抽样调查研究发现，在库尔勒地区，气调库贮藏的库尔勒香梨锈斑发病率比普通冷库高0.23%～1.32%，气调库中的发病时间比普通冷库高早5d；在阿克苏地区，气调库贮藏的库尔勒香梨锈斑发病率比普通冷库高0.34%～1.55%，气调库中的发病时间比普通冷库高早10d；在普通冷藏中，阿克苏地区库尔勒香梨锈斑发病率比库尔勒地区高0.13%～0.57%；在气调贮藏中，阿克苏地区库尔勒香梨锈斑发病率比库尔勒地区高0.24%～1.11%。阿克苏地区锈斑发病时间比库尔勒地区提前5d发病。在普通冷库及气调库贮藏中，不同位置的库尔勒香梨锈斑发病率由高到低依次为：加湿口处＞冷库中部＞离加湿口最远处。这两种贮藏条件下库尔勒香梨锈斑发病统计分析表明，气调库贮藏的库尔勒香梨锈斑发病率显著高于普通冷库(p0.01)；阿克苏地区库尔勒香梨锈斑发病率显著高于库尔勒地区(p0.01)。普通冷库贮藏条件下，贮藏180d后需要防止锈斑病的发生；气调贮藏条件下，174d后锈斑发病率急剧上升。统计调查结果显示，库尔勒香梨锈斑病首先出现在果实萼部，逐渐向胴部、梗部延伸。实验室贮藏研究表明，库尔勒香梨采后贮藏环境的温度、湿度、气体成分与其果皮锈斑形成密切相关。 2．库尔勒香梨在采后贮藏期间，随着锈斑面积的不断扩大，库尔勒香梨锈斑部位和完好部位的呼吸强度逐渐降低，前者降低速度大于后者；乙烯释放量逐渐升高，锈斑部位升高幅度大，完好部位平缓上升；细胞膜透性和丙二醛含量不断升高，锈斑部位升高幅度大于完好部位；酚类物质的含量不断减少，锈斑部位的减少速度大于完好部位；多酚氧化酶活性和不断增强，锈斑部位的酶活性大于完好部位；冷藏条件下的库尔勒香梨的苯丙氨酸解氨酶活性不断增强，气调贮藏条件下的苯丙氨酸解氨酶活性先上升后下降，锈斑部位的酶活性大于完好部位；木质素含量不断增加，锈斑部位含量高于完好部位；锈斑部位纤维素含量不断上升，完好部位略有下降。提出库尔勒香梨采后贮藏中果皮锈斑形成的生理生化机制：库尔勒香梨受不良贮藏环境的刺激，表皮蜡质和角质破裂，表皮细胞结构破坏，细胞内酚类物质和多酚氧化酶的作用发生酶促褐变，同时木栓层形成，锈斑物质逐渐积累，导致果实发生锈斑病。 3．库尔勒香梨表皮细胞显微结构研究表明，锈斑部位的木质素含量高于完好部位；木质素首先沿细胞壁方向延伸，然后垂直于细胞壁面伸展，细胞木质化程度越高，锈斑面积越大。同时，锈斑部位的细胞膜和细胞壁逐渐消失，线粒体、内质网、高尔基体等细胞器逐渐解体，黑色物质沉积增多，直到填满整个细胞；完好部位的细胞膜和细胞壁完整，细胞内没有物质流失。随着库尔勒香梨表皮细胞结构破坏，胞间层木质素增多，促进了愈伤组织的形成，愈伤组织进一步木栓化，形成了锈斑。 4．通过HPLC、UV光谱扫描及LC-MS对库尔勒香梨表皮锈斑特征成分分析得出：锈斑物质的主要化学成分为大黄酸、芦荟大黄素、大黄酚和大黄素等蒽醌类物质，进一步确定了库尔勒香梨锈斑形成过程中发生了酶促褐变反应。 通过本课题研究，提出了库尔勒香梨锈斑的产生机制：库尔勒香梨在采后贮藏过程中，受贮藏环境温度、湿度、CO2浓度的不良刺激，加速了果实衰老，使果实表皮细胞的蜡质和角质破裂，液泡膜内陷并降解，失去了分室作用，液泡内的一系列水解酶外渗并分散到整个细胞中，细胞产生自溶作用，进而使细胞解体和死亡，细胞内的多酚氧化酶与酚类物质被释放，并发生酶促褐变反应，最终生成了深褐色的蒽醌类物质；同时，库尔勒香梨受到贮藏环境的逆境胁迫时，细胞壁内会发生一系列的抗性反应，表皮下薄壁细胞的细胞壁不断增厚，木栓化后形成木栓层，并不断分生出大量的木栓细胞，其逐渐堆积并突出于果实表皮，从而形成了锈斑。