不同硬度类型黑莓果实生长发育动态分析

张春红，吴文龙，闾连飞，李维林

(江苏省中国科学院植物研究所，江苏 南京 210014)

黑莓Rubus spp.原产于北美洲，属于蔷薇科Rosaceae悬钩子属Rubus，是近年来国内兴起的第三代果树小浆果果树的重要成员之一[1]，其果实被认为是国内外消费者摄取纤维素、维生素E、天然色素和酚类物质的重要来源[2]。随着人们生活水平的提高，黑莓营养保健浆果果实以其独特的风味和营养活性日益受到人们的喜爱和重视[3]。

自然条件下的成熟黑莓果实果皮极薄且柔软多汁，果实采后极易受损而腐烂，多数黑莓品种果实采后存放在0℃条件下仅能维持2～3d，堪称是最不耐贮藏的果实[4]。因此，硬度是黑莓果实品质的重要评价指标，影响到果实的加工品质、机械采收、贮藏货架期和机械损伤程度[5]，黑莓硬度性状改良在黑莓育种研究中尤为重要。黑莓果实为小核果聚合浆果，其中的小核果数目约有50～100 颗，因品种不同而不等，成熟黑莓小核果可食用部分主要为极其柔软的外果皮和多汁肉质的中果皮[6]。包括黑莓在内的新兴小浆果总体上是一类水分含量很高且果肉呈浆状的水果，因为含水量很高，硬度较低且不耐贮藏，市场上主要用以加工成饮料。目前已有关于黑莓[7-8]、草莓[9]、黑穗醋栗[10]、蓝莓[11]等种新兴浆果果实发育规律的研究报道，但鲜有对不同硬度类型黑莓品种发育进程与果实生长性状比较分析的报道。为此，本研究组在前期对江苏省5个黑莓主栽品种果实发育至成熟进程中的硬度变化规律的考察研究的基础(得到了硬度相对极低和较高的品种类型[8])上，以4个不同硬度品种类型的黑莓为实验材料，对其生长发育至完全成熟过程中果实的纵径、横径、果质量、聚合果总质量、果轴质量、单核果质量、百粒质量等性状指标的动态变化规律进行了探讨，旨在分析不同硬度黑莓品种果实生长发育的共性和差异，从而为进一步探讨黑莓等浆果类果实硬度的形成及其与生长发育的关系提供理论依据。

1 材料与方法

1.1 材 料

供试的黑莓品种包括果实硬度较高的品种Chester和Arapaho以及果实硬度较低的品种Kiowa和Boysenberry。于2013年5月各品种开花盛期挂花标记，从花后发育第3天开始，每隔2天取样1次，直至果实完全变为成熟色。

1.2 方 法

每次取样结束后立即对上述4个品种果实的生长性状进行调查，挑取外观颜色及体积接近的具有代表性的果实10粒，3次重复，用感量为0.01mm的数显游标卡尺测量果实的纵径、横径，用感量为1mg的电子天平称量单果质量，计算果实的纵横径比、各发育历期纵、横径与单果质量的净增长量。对果实硬度差异明显而其发育历期相似的两个品种Chester和Kiowa，分别于花后第9～54天和第27～54天即果实自转色至完全成熟期进一步考察果实的组成性状，用镊子将小聚合果和果轴(果托，由花托发育而成)剥离后称量聚合果总质量、果轴质量、单核果质量，将聚合果中的种子洗出沥干水分后称取100粒种子的质量，每个品种每次调查10粒果实，3次重复。

1.3 数据分析

运用Excel 2003软件完成数据统计与制图。

2 结果与分析

2.1 高硬度黑莓品种Chester和Arapaho果实的生长发育动态

高硬度黑莓品种Chester和Arapaho果实生长发育至完全变为成熟色分别历时54和39d，两个品种的绿果期均较短，且均在花后第9天开始转色。Chester和Arapaho品种的果实纵、横径与单果质量生长发育动态分别如图1A、B和图2A、B所示。

从图1A和图2A中可以看出，在两个品种的果实发育进程中，果实的纵、横径均呈双S型且持续增加的变化趋势。Chester的纵横径比在花后第3天和第6天基本相同且均较高，分别为1.26和1.25，花后第9天纵横径比值降为1.02，以后维持不变，且纵、横径增长量的变化也几乎与之同步(如图1B)，这表明，果实起始发育时纵径发育可能早于横径，而花后第9天两者开始同步。Arapaho果实纵、横径的增长整体上几乎与Chester同步，但其纵横径比在花后第3～9天即呈逐步下降趋势，由1.41降为1.10，而后逐步上升，直至花后第21～27天才维持恒定(1.24)，花后第30～33天又急剧下降至1.17，最终(即花后第36～39天)又小幅上升为1.20。这一观测结果说明，果实起始发育时纵径发育也可能早于横径，但在以后的生长发育进程中纵、横径又呈交替加速增长的变化趋势(如图2B)。两个品种的单果质量均呈单S型逐步平缓增加的变化趋势(如图1A和图2A)，尤其在果实发育后期，Chester和Arapaho果实分别在花后第45天和第36天直至果实完全成熟都有一个明显加速增长的趋势，而此期正是两个品种果实转为成熟色的最终阶段。

图1 Chester果实纵、横径与单果质量的生长发育动态Fig.1 Growth and development dynamics of fruit longitudinal diameter,transverse diameter and single fruit mass of Chester

图2 Arapaho果实纵、横径与单果质量的生长发育动态Fig.2 Growth and development dynamics of fruit longitudinal diameter,transverse diameter and single fruit mass of Arapaho

Chester和Arapaho果实在不同发育阶段各生长性状净生长量的调查结果(如图1B和图2B)表明，果实纵、横径均在花后3天以内(即0～3d)增长最快，Chester的纵、横径净生长量分别为6.46和5.11mm，而Arapaho的纵、横径净生长量分别为6.86和4.86mm。从花后第9天转色前后直至成熟的发育进程中，两个品种果实的纵、横径增长量的变化趋势也较为相似，整体上均呈现出下降—上升—下降—上升的变化趋势，在花后第9天的转色期和最后发育成熟阶段中，其果实的纵、横径净增长量均较高，仅次于花后3天内(即0～3d)的净增长量；尤其在最后3天的成熟阶段，其单果净生长量最大，Chester和Arapaho分别净增加 1.466 和 1.856g。

2.2 低硬度黑莓品种Kiowa和Boysenberry果实的生长发育动态

低硬度黑莓品种Kiowa和Boysenberry果实发育至完全变为成熟色分别历时54和36d，其绿果期均较长，其绿果分别在开花第27和第15天后开始转色。在其生长发育进程中，两个品种果实的纵、横径也均呈双S型持续增长趋势(如图3A和图4A所示)。Kiowa果实的纵横径比在花后第3天和第6天时略高(1.37)，开花第9天后略有下降(1.30)，花后第21天略有升高(1.33)。而Boysenberry果实的纵、横径，整体上也是在花后第3天和第6天略高(1.27)，开花第9天后即下降(1.10)，开花第18天后呈现出升高—降低交替变化的趋势。Kiowa和Boysenberry的平均单果质量整体上也均呈单S型逐步平稳增加趋势，在花后第45和30天，两个品种分别开始接近成熟的后期，不仅平均单果质量急速增加，且果实的纵径和横径也呈明显加速增长的趋势。

图3 Kiowa果实纵、横径与果质量的生长发育动态Fig.3 Growth and development dynamics of fruit longitudinal diameter,transverse diameter and fruit mass of Kiowa

图4 Boysenberry果实纵、横径与果质量的生长发育动态Fig.4 Growth and development dynamics of fruit longitudinal diameter,transverse diameter and fruit mass of Boysenberry

两个品种果实不同发育阶段各生长性状净生长量的调查结果(如图3B和图4B)表明，果实的纵、横径在花后3天内的增长也均最快，Kiowa果实的纵、横径净生长量分别为9.00和6.57mm，而Boysenberry果实的纵、横径净生长量分别为7.01和5.79mm。在花后3天的发育进程中，两个品种果实的纵径、横径及平均单果质量的净增长量均呈上升—下降交替变化的趋势，并且几个性状指标的净生长量各自都有高峰值出现。Kiowa在花后第6～9和第18～21天以及接近完全成熟的花后第48～51天其纵、横径生长较快，且单果净增长量在花后第48～51天也达最大值(5.840g)，其次为花后第42～45天的测定值(2.561g)。Boysenberry果实的纵、横径分别在花后第6～9和第15～18天以及接近完全成熟的花后第27～30天增长较快，尤其是在花后第27～30天，其单果质量的增加量也最大(1.850g)，其次是花后第33～36天的增加量(1.577g)。

2.3 Chester和Kiowa果实在转色成熟中其组成性状的生长动态

两个生育期长但硬度差异明显的品种即高硬度的Chester(花后第9～54天)和低硬度的Kiowa(花后第27～54天)在果实转色成熟进程中果实性状的动态变化情况分别如图5A与B所示。Chester的聚合果总质量整体上呈增加的趋势，尤其在花后第51～54天即果实完全成熟期间，聚合果总质量的增长量最大，由2.403g增长至最高值4.190g。相比之下，Kiowa品种在果实转色之后其聚合果总质量虽呈增加的趋势，但在接近成熟的花后第51天时达到最大值12.783g，果实完全成熟时其聚合果总质量下降至11.300g。两个品种果实在转色进程中其聚合果附着的果轴质量的变化也有较大的差异，Chester品种在花后第9天转色直至第21天时，果轴呈现逐步小幅增加的趋势，之后略有下降，基本保持恒定直至花后第51天，在花后第54天果实完全成熟时，果轴质量急速增加至最大值0.337g。Kiowa在花后第27～33天其果轴质量有小幅的增长，到花后第36天略有下降，花后第36～51天逐步增加至最大值1.190g，而到花后第54天又略有下降(0.900g)。

Chester单核果质量在果实发育进程中呈逐步增加的趋势，直至花后第54天增至最大值0.099g，也以花后第51～54天的增长量为最大(0.039g)。与聚合果总质量的生长动态类似，Kiowa在花后第27～54天的发育进程中，单核果质量先呈逐步增加的趋势，直至花后第51天达到最大值0.126g，花后第54天其单核果质量下降至0.087g。Chester种子的百粒质量自花后第9天直至第30天呈持续增加的趋势，开花第30天后趋于稳定(0.316g)，直至花后第51和第54天才略有上升(分别为0.380和0.330g)。Kiowa种子百粒质量在花后第27～33天呈持续增加的趋势，到花后第33天趋于稳定，直至花后第51天(0.436g)和第54天(0.414g)其百粒质量才略有下降。

图5 Chester和Kiowa转色成熟进程中果实组成性状的生长动态Fig.5 Growth dynamics of fruit characteristics of Chester and Kiowa during the process of color turning to maturity

3 结论与讨论

黑莓完全成熟的鲜果柔软多汁，其成熟期正处于每年7～8月的高温夏季，因而给其采收、贮藏和运输等带来了极大的不便，这已成为目前限制国内低山丘陵地区黑莓产业持续发展的最重要因素。黑莓果实为聚合果，由分布在花托也即果轴上的众多小核果组成，成熟时小核果与花托不分离，成熟时无呼吸跃变，不依赖于乙烯释放，必须完全成熟时才能采收食用[12]，故采收时的硬度对于黑莓生产各环节尤为关键，而要保证其硬度则必须要充分了解果实生长发育的生物学特性，因此文中的实验结果能为品种的栽培推广提供参考依据[13]。

黑莓果实发育至成熟经历了一系列的转色阶段，直立无刺类型品种一般分为起始绿果期(授粉后10天以内)、发育至完全变红(授粉后第20～40天)、发育至完全变亮黑(授粉后第45～55天)这3个时期[14]。关于黑莓的生长发育，吴文龙等人[7]对Boysenberry果实在发育30天内的果径和单果质量进行了初步分析，结果表明，果质量和果径主要在果实发育后期形成，本研究结果也证实了这一点。两个高硬度和两个低硬度品种授粉后至完全成熟时其生长发育都具有周期性变化规律，即所有品种果实的纵、横径均呈双S型增加趋势，且以授粉后3天内的生长为最快，尤其是相同硬度的品种类型果实在转色至成熟发育进程中其纵、横径增长变化趋势较为类似。高硬度的Chester和Arapaho品种从开花第9天转色前后直至成熟进程中，其纵、横径增长量整体上呈下降—上升—下降—上升的变化趋势，两个品种果实的纵、横径净增长量均在花后第9天的转色期和最后发育成熟阶段中出现峰值，完全成熟前的最后3天单果净生长量也最大。低硬度品种Kiowa和Boysenberry果实的纵径、横径以及单果质量的净增长量均呈上升—下降的交替变化趋势，且几个净生长量各自出现了高峰值时期。Kiowa果实纵、横径在花后第6～9、第18～21及第48～51天接近完全成熟时增长均较快，且花后第48～51天的单果净增长量最大；Boysenberry果实纵、横径在花后第6～9、第15～18及第27～30天接近完全成熟时增长均较快，且花后第27～30天单果质量的增加量最大。这一结果表明，这几个发育阶段是决定黑莓果实大小和产量的关键时期。此外，成熟期相似的高硬度Chester的聚合果总质量、果轴质量和单核果质量均在花后第54天的最终成熟时分别增长至最高值，而低硬度的Kiowa则在花后第51天三者分别达到最高值。这一结果进一步表明，各黑莓品种在接近成熟和最后成熟阶段其果实性状不仅表现出果实大小和单果质量的飞跃，而且表明了黑莓品种硬度出现差异的关键时期也是在其最后成熟阶段，这与我们之前对其成熟果实硬度的测定结果完全一致[8]。

果实硬度属于多基因控制的复杂性状[15]，这可能要采用包括杂交育种在内的多种生物学手段才能改良。近有研究者发现，采用赤霉芸苔素生长调节剂喷施处理可以明显提高葡萄浆果的果实硬度[16]，不同方式和不同颜色的纸袋套袋会一定程度降低柿果的硬度[17]。对不同硬度黑莓品种生长性状的共性和差异的分析，不仅揭示了黑莓果实组成性状的生长发育规律，也为黑莓果实硬度形成机理的探讨改良及其生产栽培供了理论依据和实践指导。

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