不同授粉方式对设施网纹甜瓜品质的影响

赵珊 吴娇 何燕 高兆银 钟义海 韩文素 赵冬香 高景林 王释婕

摘    要：为探讨不同授粉方式对设施网纹甜瓜品质的影响，以设施网纹甜瓜耀珑25号为试材，分析在激素授粉和中华蜜蜂授粉下的果实外观品质、有机酸和可溶性糖含量的变化并进行主成分分析。研究结果表明，激素授粉和蜜蜂授粉下，网纹甜瓜果实的柠檬酸含量是有机酸含量中最高的，且二者差异极显著，分别为（800.67±6.84）μg·mL-1和（863.33±4.91）μg·mL-1;激素授粉和蜜蜂授粉网纹甜瓜果实的果糖含量是可溶性糖含量中最高的，且二者差异极显著，分别为（190.67±4.84）μg·mL-1和（141.00±4.04）μg·mL-1。主成分分析结果表明，pH和苹果酸、果糖、柠檬酸、琥珀酸、蔗糖、可溶性固形物含量可以作为区别激素授粉和蜜蜂授粉网纹甜瓜的品质指标。综上所述，蜜蜂授粉的网纹甜瓜食用品质优于激素授粉，为网纹甜瓜果实品质调控和利用中华蜜蜂为设施农业授粉服务的可行性提供了理论依据。

关键词：设施网纹甜瓜;中华蜜蜂;氯吡脲;品质;主成分分析

中图分类号：S652 文献标志码：A 文章编号：1673-2871（2021）12-041-06

Abstract： In this study， in order to explore the effects of forchlorfenuron pollination and Apis cerana cerana pollination on the quality of netted melon， the appearance quality， organic acid and soluble sugar content of greenhouse netted melon Yaolong No. 25 were analysed together with principal component analysis. The results showed that the contents of citric acid in netted melons by forchlorfenuron pollination and honeybee pollination were significantly different， （800.67±6.84）μg·mL-1 and （863.33±4.91） μg·mL-1， respectively. For the contents of fructose there were significant differences between the netted melons by forchlorfenuron pollination and honeybee pollination， （190.67±4.84）μg·mL-1 and （141.00±4.04）μg·mL-1， respectively. The principal component analysis showed that pH， malic acid， fructose， citric acid， succinic acid， sucrose and Brix could be used as quality indexes to distinguish the netted melon by two pollination methods. This study demonstrated that the eating quality of the netted melon pollinated by honeybees was better compared to that of forchlorfenuron pollination， which will provide a theoretical basis for the quality control of netted melon fruit and the feasibility of using honeybees to provide pollination services for greenhouse agriculture.

Key words： Greenhouse netted melon; Apis cerana cerana; Forchlorfenuron; Quality; Principal component analysis

甜瓜（Cucumis melo L.）为葫芦科黄瓜属一年生蔓性草本植物，享有“甜于诸瓜，独得甘甜”的美誉[1]。我国甜瓜栽培面积与总产量均居世界首位[2]，分别占世界总量的36.10 %和48.88 %[3]。消费者对甜瓜产量和营养品质的要求日益提高，且对品质的要求更趋向于个性化，因此提高甜瓜的产量和品质具有重要意义[4]。网纹甜瓜因其外观独特的纹路和特有的香气已成为甜瓜中的佳品，其味美香甜、多汁爽口、营养丰富，含有人体必需的多种维生素、氨基酸和微量元素[5]。酸、糖组分及其含量对甜瓜果实内在品质有着重要的影响，是决定果实风味的重要指标[6]。甜瓜果实中的有机酸一般以柠檬酸为主，其次为苹果酸、琥珀酸等[7-8]，而且甜瓜中主要有机酸种类和含量与果实发育和成熟度以及果实颜色（绿色或橘红色）有关[9]。葡萄糖、果糖和蔗糖是甜瓜果实中主要可溶性糖组分[10]，此外，Chrost和Schmitz[11]已经证明在甜瓜各发育阶段的果实组织中都含有少量的水苏糖和棉子糖。

目前，我国甜瓜授粉主要依靠人工授粉和熊蜂授粉[12-13]。人工授粉不僅增加了劳动强度，而且最佳授粉时间难以掌握，特别在花期短、花量大的情况下，人工授粉效果不够理想，同时人工授粉常使用激素，易造成果实畸形，影响果实口感风味，还会造成不同程度的污染和残留积累[14-15]。在海南省，甜瓜以顶棚全膜结合过道网覆盖的设施栽培模式为主[16]，高温高湿的环境使得熊蜂不适宜为甜瓜授粉。因此，筛选适宜的授粉方式对设施栽培的甜瓜品质显得尤为重要。近年来，国内对设施甜瓜蜜蜂授粉技术开展了初步研究，证明了蜜蜂授粉是一种更安全、更有效的授粉方式[17-21]。中华蜜蜂（Apiscerana cerana）具有耐高温、高温期访花能力强等特点[22]，已被广泛应用于设施与露天栽培作物的授粉。目前，应用中华蜜蜂授粉对设施网纹甜瓜果实品质的相关研究尚未报道。为此，笔者以设施网纹甜瓜为研究对象，通过比较分析中华蜜蜂授粉和激素授粉的设施网纹甜瓜果实外观品质、有机酸含量及可溶性糖含量等的差异，探讨两种授粉方式的利弊，为网纹甜瓜果实品质调控和利用中华蜜蜂为设施农业授粉可行性提供了理论依据。

1 材料与方法

1.1 材料

供試材料为授粉后第49天的设施网纹甜瓜耀珑25号（海南富友种苗股份有限公司）。试验于2018年1—5月在海南省乐东黎族自治县黄流镇网纹甜瓜设施棚内进行。土壤类型为滨海沙地，设施棚为钢架结构，采用吊蔓立体栽培，拱棚间的过道和棚的外围用防虫网密封，采用常规的管理方法。在同一大棚内，同时进行激素授粉和蜜蜂授粉试验。激素授粉处理组：将配制好的氯吡脲（四川施特优化工有限公司）和咯菌腈（先正达南通作物保护有限公司）混合溶液均匀快速地喷洒在雌花子房（瓜胎），再用网袋套住，并做好标记;蜜蜂授粉处理组：在雌花开放前1 d夜间将中华蜜蜂授粉蜂群（3张脾/箱，有蜂王）搬至大棚内，至少提前3 d停止喷施农药，以保证蜜蜂安全，授粉期间禁止使用农药，直至蜂箱移除。

水苏糖（90.5%）、蔗糖（100.0%）、维生素C（抗坏血酸）（100.0%）、琥珀酸、D-木糖（99.9%）、果糖（99.7%）、柠檬酸（97.0%）、DL-酒石酸、草酸、反丁烯二酸（富马酸）（99.4%）均购自中国食品药品检定研究院;棉子糖（99.6%）、乳酸（89.9%）均购自Dr. Ehrenstorfer GmbH;DL-苹果酸购自中国药品生物制品检定所;（-）-莽草酸（≥98%）购自阿拉丁试剂;D-（-）-奎宁酸（≥98%）购自上海一基实业有限公司。

1.2 方法

1.2.1    单果质量    用电子天平称取单果质量，每处理5个果实，取平均值。

1.2.2    果实纵径和横径    纵径、横径分别用镀络游标卡尺在果蒂到果脐的最大距离处和果实的赤道线处测2次，每处理5个果实，取平均值。

1.2.3    体积    用排水法测量。先将烧杯盛满水，用量筒准确测量烧杯容积，将甜瓜全部浸入水中，排出水后取出甜瓜，再用量筒测量剩余水体积，测得甜瓜的体积。每处理5个果实，取平均值。

1.2.4    硬度    采用GY-4型果实硬度计测定果实硬度。在甜瓜赤道线上对称取4点，用刀将瓜削去厚约0.2 mm皮。每处理5个果实，取平均值。

1.2.5    可溶性固形物含量    采用TD-45型手持式折光仪进行测定。将可食部分切成小块，用2层纱布挤出匀浆汁液测定。每处理5个果实，取平均值。

1.2.6    pH值    采用PHS-3E型pH计进行测定。将网纹甜瓜果肉匀浆，取待测匀浆后的样品1 mL，用超纯水定容至10 mL。平行测定3次，取平均值。

1.2.7    可溶性总糖含量的测定    （1）标准曲线的绘制：准确称取100 mg葡萄糖于500 mL容量瓶中定容，制成葡萄糖标准液（0.2 mg·mL-1）。分别取葡萄糖标准液0、0.5、1、2 mL并稀释2 mL于试管中，再按顺序加入0.5 mL蒽酮乙酸乙酯溶液（15 mg·mL-1），摇匀，再从试管正面以5～20 s时间加入5 mL浓硫酸，充分震荡，立即将试管放入80 ℃沸水浴中加热15 min，取出自然冷却至室温，然后在630 nm下测定波长。以糖含量为横坐标，吸光度为纵坐标，绘制标准曲线，求出标准曲线方程。

（2）样品的测定：取待测匀浆后的样品2 mL，加乙酸锌（10.95 g乙酸锌，加1.5 mL冰醋酸，加水定容至50 mL）、亚铁氰化钾（5.3 g亚铁氰化钾，加水溶解定容至50 mL）各0.5 mL，用超纯水定容至10 mL，80 ℃保温20 min，混匀，部分转入10 mL离心管，8000 r·min-1离心20 min，吸取20 μL上清液，稀释2 mL于试管中，再按制作标准曲线的步骤，加热显色并测定吸光度。由标准曲线方程求出可溶性糖浓度。

1.2.8    有机酸和可溶性糖的提取与测定    色谱条件：超高效液相色谱仪（H-Class，美国Waters Acquity公司），色谱柱ACQUITY UPLC BEH C18 （1.7 μm×2.1 mm×50 mm），流速0.25 mL·min-1，进样体积10 μL，流动相为水（A）和甲醇（B），采用梯度洗脱，进样前用流动相预平衡色谱柱30 min。具体梯度洗脱条件见表1。

质谱条件：三重四极杆质谱仪配电喷雾离子源（AB SCIEX API4000+，美国AB SCIEX公司），Analyst Software数据采集和处理系统。测定条件见表2。

标准溶液的配置：准确称取酒石酸30.9 mg、苹果酸80.5 mg、乳酸44.8 mg、抗坏血酸108.7 mg、奎宁酸14.9 mg、莽草酸9.7 mg、富马酸28.7 mg、草酸95.6 mg、琥珀酸9.8 mg与柠檬酸36.6 mg;木糖34.6 mg、果糖100.7 mg、蔗糖59.7 mg、棉子糖47.0 mg与水苏糖22.0 mg，用50%甲醇溶解并定容至10 mL棕色容量瓶中。将上述溶液配制成不同浓度的混标，用0.45 μm滤膜过滤后，上机绘制各种有机酸的标准曲线。

样品的测定：取待测匀浆后的样品5 mL，用流动相定容到20 mL，经0.45 μm滤膜过滤后进行测定，用外标法定量，每个样品3次重复，取其平均值。

1.3 统计与分析

采用SPSS 20.0软件对试验数据进行t检验和主成分分析，采用Origin 2019进行图形分析。

激素授粉网纹甜瓜的可溶性总糖标准曲线为y=0.294 7x-0.005 6（r2=0.997 5），蜜蜂授粉网纹甜瓜的可溶性总糖标准曲线为y=0.292 3x-0.005 4（r2=0.995 7），相关系数均高于0.99，说明有较好的线性关系。

2 结果与分析

2.1 设施网纹甜瓜果实外观性状分析

在不同授粉方式处理下，激素授粉网纹甜瓜的单果质量、纵径、横径、体积均大于蜜蜂授粉处理组，而蜜蜂授粉网纹甜瓜的硬度高于激素授粉处理组，且两种处理的各指标差异不显著（表3）。

2.2 设施网纹甜瓜营养品质比较分析

在不同授粉方式处理下，可溶性固形物含量、pH值及可溶性总糖含量指标结果见表4。激素授粉网纹甜瓜果肉的pH值和可溶性总糖含量极显著高于蜜蜂授粉处理组，而蜜蜂授粉网纹甜瓜的可溶性固形物含量高于激素授粉处理组。

由图1可知，检测的10种有机酸中，激素授粉和蜜蜂授粉网纹甜瓜果实柠檬酸含量（ρ，后同）最高且差异呈极显著水平，分别为（800.67±6.84） μg·mL-1和（863.33±4.91） μg·mL-1;富马酸含量最低，分别为（1.90±0.07 ）μg·mL-1和（1.97±0.11） μg·mL-1。激素授粉网纹甜瓜果实草酸和乳酸含量均显著高于蜜蜂授粉处理组，苹果酸含量极显著高于蜜蜂授粉处理组;蜜蜂授粉网纹甜瓜果实琥珀酸含量显著高于激素授粉处理组。

由图2可以看出，在所测定的5种可溶性糖中，激素授粉和蜜蜂授粉网纹甜瓜果实果糖含量最高且差异呈极显著水平，分别为（190.67±4.84） μg·mL-1和（141.00±4.04） μg·mL-1;激素授粉网纹甜瓜果实木糖含量极显著高于蜜蜂授粉处理组，而蜜蜂授粉网纹甜瓜果实蔗糖和水苏糖含量显著高于激素授粉处理组，且激素处理网纹甜瓜的水苏糖含量最低，为0.10 μg·mL-1。

2.3 设施网纹甜瓜果实品质主成分分析

特征值大于1且方差累积贡献率>90 %可提取3个主成分，前3个主成分的累积方差贡献率为94.105 %，可以反映设施网纹甜瓜果实的品质信息（表5）。得分系数则反映了各个变量对主成分的影响程度，通过得分系数可以将主成分表示为各个变量的线性组合，由表5中的得分系数，可以将提取的3个主成分表示为：

第一主成分Z1=0.059X1（单果质量）+0.039X2（纵径）+0.035X3（横径）+0.056X4（体积）-0.041X5（硬度）-0.026X6（可溶性固形物）+0.062X7（pH）+0.057X8（可溶性总糖）-0.065X9（柠檬酸）-0.062X10（琥珀酸）-0.054X11（抗坏血酸）-0.035X12（奎宁酸）-0.034X13（富马酸）+0.057X4（草酸）+0.051X15（莽草酸）+0.059X16（乳酸）+0.058X17（酒石酸）+0.062X18（苹果酸）-0.063X19（蔗糖）-0.059X20（水苏糖）-0.057X21（棉子糖）+0.063X22（果糖）+0.058X23（木糖）;

第二主成分Z2=0.063X1+0.160X2+0.047X3+0.078X4+0.181X5+0.248X6+0.004X7+0.019X8+0.024X9+0.085X10+0.118X11+0.226X12+0.066X13+0.117X14+0.149X15+0.111X16+0.027X17+0.046X18+0.062X19-0.012X20+0.029X21-0.055X22-0.069X23;

第三主成分Z3=-0.134X1-0.173X2-0.273X3- 0.148X4+0.103X5+0.018X6+0.118X7+0.164X8-0.064X9+0.005X10-0.015X11-0.062X12+0.258X13+0.087X14+0.101X15+0.014X16-0.065X17+0.110X18+0.041X19- 0.078X20+0.073X21+0.083X22+0.096X23。

表5表示了提取出的主成分與原始数据之间的相关程度，即提取出的主成分含有原始变量的数据。第一主成分与pH、苹果酸、果糖成正相关，与柠檬酸、琥珀酸、蔗糖成负相关，说明较全面的包括了设施网纹甜瓜品质的变化信息。第二主成分与可溶性固形物成正相关，其他指标的相关系数较低，对第二主成分的解释程度较差。因此，通过该分析方法能够清晰地反映在不同授粉方式下设施网纹甜瓜果实中有机酸和可溶性糖含量变化明显，具有较强的代表性，可用于区别激素授粉和蜜蜂授粉网纹甜瓜。

3 讨论与结论

果实品质是决定果实商品价值和营养价值的重要因素之一，甜瓜品质主要包括以色泽、形状、大小为核心的外观品质及以糖酸、质地为核心的内在品质[23]。果实大小是果实外观品质的重要性状。果实进入成熟阶段以后，果实纵横径开始呈缓慢增加之后趋于平缓[24]。激素授粉网纹甜瓜单果质量和体积高于蜜蜂授粉，但是两种处理的网纹甜瓜差异不显著。此外，果肉硬度不仅影响果实口感，还与贮藏和加工性状有密切关系，即果肉硬度大，耐贮性强。本研究结果表明，蜜蜂授粉的网纹甜瓜硬度高于激素授粉的网纹甜瓜，可见蜜蜂授粉的网纹甜瓜更耐贮存。

甜瓜的内在营养成分主要包括有机酸、糖、蛋白质及矿物质成分等。本研究结果表明，网纹甜瓜果实主要以柠檬酸为主，其次为奎宁酸、莽草酸与苹果酸等10种有机酸，成分得分矩阵清晰反映出网纹甜瓜果实品质指标间的差异性，草酸、乳酸、酒石酸、苹果酸、柠檬酸、琥珀酸的含量可以区别不同授粉方式下网纹甜瓜。柠檬酸含量最高，是影响果实味感的主要因子。人味觉更易感知柠檬酸[25]，但酸性持续时间短[26]。苹果酸酸味爽快柔和，比柠檬酸刺激性缓慢、保留时间较长[25]。网纹甜瓜果肉中柠檬酸的含量高于苹果酸，而且蜜蜂授粉甜瓜中柠檬酸含量极显著高于激素授粉甜瓜，激素授粉甜瓜中苹果酸含量极显著高于蜜蜂授粉甜瓜，由此推测激素授粉甜瓜的酸味保留时间更持久。另外，奎尼酸和莽草酸可能使果实产生苦味[27]，因两者都是芳香物质合成的中间产物，间接对果实品质产生影响[25]。

在构成甜瓜果实品质的诸多因素中，糖含量是一个重要的品质性状[9]。笔者在本文中通过主成分分析研究，发现不同授粉方式的设施网纹甜瓜果实可溶性总糖、果糖、蔗糖、水苏糖、棉子糖、木糖含量变化明显。不同品种的甜瓜含糖量有很大差异且果实中积累的糖分主要是蔗糖[28]。在完熟的甜瓜果实中，蔗糖含量占总糖含量的70%以上，蔗糖含量高低决定甜瓜质量的优劣[29]。本研究结果表明，蜜蜂授粉的网纹甜瓜中蔗糖含量显著高于激素授粉，可见蜜蜂授粉网纹甜瓜品质优于激素授粉网纹甜瓜。另外，蜜蜂授粉的网纹甜瓜可溶性固形物含量高于激素授粉。这与包雪冰等[30]通过试验证明利用蜜蜂为大棚哈密瓜授粉比人工授粉可溶性固形物含量提高0.2%～1.0%的结论相似。

综上所述，蜜蜂授粉可提升设施网纹甜瓜的品质，能够满足人们对果实品质的高标准要求，是符合高品质设施甜瓜产业化发展的方式。

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