钙影响‘红江橙’果皮陷痕发生及机理的研究

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‘红江橙’果皮陷痕或裂果是一种严重的采前生理失调现象,主要表现为白皮层破裂,表皮层下陷,导致果面有陷痕,严重的会出现裂果。在‘红江橙’生产中果实成熟前很多果实会出现果皮陷痕,甚至裂果现象,这在一定程度上降低果实品质和贮藏性能,减少了其产量。因此,研究陷痕果发生的机理,制定有效的减少陷痕果发生的技术措施具有重要意义。本试验在2014年和2015年分别以8年生红黎檬砧木‘红江橙’和3年生的红黎檬砧木‘红江橙’为试材。在果实迅速膨大期进行不同的药剂处理:0.5%Ca(NO3)2处理;2.5 mmol/L La Cl3(钙的竞争性抑制剂)处理;5 mmol/L EGTA(细胞外Ca2+的螯合剂)处理;0.5 mmol/L TFP(CaM拮抗剂);CK(清水)。研究了Ca对‘红江橙’陷痕果发生率、果皮力学性能、果皮矿质元素含量、果皮细胞壁代谢酶(PG、PE和Cx)活性的影响和果皮陷痕发生的分子机理。主要研究结果如下:(1)分析了连续两年的试验中不同处理对‘红江橙’陷痕果率的影响。两年研究发现喷施0.5%Ca(NO3)2处理的‘红江橙’陷痕果发生率都最低(7.01%和4.89%),2015年的陷痕果发生率显著低于对照的。喷施LaCl3处理的‘红江橙’陷痕果率最高,两年中均显著高于对照的。EGTA处理的次之,2014年陷痕果率显著高于对照的。2014年TFP处理的‘红江橙’陷痕果率显著高于对照的,而2015年的无显著差异性。(2)比较了两年中‘红江橙’外围果和内膛果以及不同处理对果皮力学性能的影响发现,‘红江橙’外围果果皮厚度均高于内膛果果皮厚度,在2014年效果更为显著,而硬度没有显著差异;喷施0.5%Ca(NO3)2处理增加了‘红江橙’果实发育后期果皮的厚度,但是对‘红江橙’果皮硬度的效果不明显。(3)‘红江橙’正常果果皮中Ca和Mg含量显著高于陷痕果果皮中的,而K含量则相反。且外围果果皮中的Ca、Mg含量在8月15日和10月15日均显著高于内膛果果皮中的,而K含量在8月15日至12月1日均显著低于内膛果果皮中的;在‘红江橙’果实膨大期喷施0.5%Ca(NO3)2处理有效增加了果皮中Ca含量,尤其是发育后期果皮中的Ca含量,而且减少了果实发育后期果皮中K含量,而对Mg的作用效果不显著。(4)在‘红江橙’果实膨大期喷施0.5%Ca(NO3)2处理有效降低了‘红江橙’果皮细胞中细胞壁代谢酶(PG、PE和Cx)的活性,而喷施钙的抑制剂(EGTA和LaCl3)则增加了PG、PE和Cx的活性。(5)‘红江橙’正常果果皮中细胞壁代谢酶基因PG、Cx和PE的表达量显著低于陷痕果果皮中的;‘红江橙’外围果果皮中的PG、Cx和PE基因的表达量在10月15日和11月15日均低于内膛果果皮中的,且分别在10月15日,11月15日,10月15日差异达到显著水平。在果实膨大期喷施0.5%Ca(NO3)2处理显著降低了‘红江橙’果皮中PG、Cx和PE基因的表达量,而EGTA处理显著增加了PG、Cx和PE基因的表达量。(6)钙调素基因(CaM)和扩展蛋白基因(EXP)在‘红江橙’正常果和陷痕果、外围果和内膛果果皮中的表达量均无显著差异性。综上所述,‘红江橙’树冠外围果果皮因为具有较高的Ca含量、较厚的果皮、较低的细胞壁代谢酶活性和细胞壁代谢酶基因的低表达而不容易发生果皮陷痕。在‘红江橙’果实膨大期喷施0.5%Ca(NO3)2能够有效增加果实发育后期果皮中的Ca含量,增加果皮厚度,抑制细胞壁代谢酶的活性,减少代谢酶基因(PG、Cx和PE)的表达量,从而减少了陷痕果的发生。
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