杨 蕾,王 敏,洪 林,刘兆俊,唐 松,王 武,杨海健
(1.重庆市农业科学院 果树研究所,重庆 九龙坡 401329;2.重庆市梁平区农产品品牌发展中心,重庆 梁平 405200)
重庆梁平柚、广西沙田柚、福建琯溪蜜柚和文旦柚为我国四大名柚,其中梁平柚主产于重庆市梁平区,距今已有200 多年的栽培历史,是重庆市优势特色农业产业之一。梁平柚现栽培面积近1.066 7万hm2,30 a以上树龄老树约占50%左右,其果大纯甜,略带苦麻味,汁多味浓,细嫩化渣,有“天然罐头”之美誉,是外香型柚类品种之一[1]。柚果中含有的多糖、黄烷酮类、类柠檬苦素类等活性成分有利于人体健康,对抗癌、抗氧化、降血脂、降血压有一定的作用,对糖尿病、动脉粥样硬化、肥胖症有一定的预防作用[2-4]。
干旱胁迫是影响植物生长的一类非生物胁迫,严重的土壤干旱会导致植物生长缓慢甚至不生长[5],使植物的生理生化指标产生大幅变化[6],使果皮厚度增加,果实有机酸含量偏高,酸味重、渣多,果实风味变差[7],同时还会使果皮皱缩,失去商品价值[8]。重庆地区每年7—9月高温少雨,会形成自然的干旱胁迫条件,为了避免干旱造成不良影响,生产上往往通过灌溉的方式来避免干旱的发生。然而,人工灌水会消耗大量的劳动力和水资源,这对于劳动力本就缺乏的农业生产现状而言,大大地提升了种植难度,增加了生产成本。除不良影响外亦有研究发现,适度的自然干旱能够增加可溶性固形物和有机酸含量,进而提高果实品质[9-12]。目前干旱胁迫对水果影响的研究仍局限于果实糖酸代谢方面,有关功能成分的研究较少。本试验利用重庆梁平地区8月干旱少雨条件对梁平柚进行了短时自然干旱胁迫,探讨短时自然干旱对梁平柚果实不同组织转色期和成熟期品质及功能成分的影响,以期为梁平柚合理灌溉、节本增效提供理论依据。
试验分别于2019年和2020年的8月在重庆市梁平区合兴镇龙滩村柚园进行。这个季节,重庆梁平高温少雨,最高气温达39 ℃,且最高温度超过35 ℃的天数高达19 d,而降水量仅17.7 mm(数据来源:http://lishi.tianqi.com/liangping/202008.html),如不进行人工灌水处理,梁平柚则处于自然干旱胁迫中。供试材料为树龄在30 a 以上的酸柚砧梁平柚老树。进行两种处理:以8月正常灌水3 次的梁平柚果树为对照组(“N-”),以8月自然干旱的果树为胁迫组(“D-”)。在果实转色期(2019年9月17日、2020年9月22日,“-1”)和成熟期(2019年11月20日、2020年11月28日,“-2”)进行果实样品采集,对果皮(“-P-”)、囊皮(“-N-”)及果汁(“-J-”)进行指标测定。选择长势一致、载果量相当的9 株干旱胁迫处理和9 株正常灌水的梁平柚老树为样树,每个时期在每株样树上各采集2 个样果,每3 株样树的6个样果混合成1 个样品,设置3 个生物学重复。
主要仪器:RIGOL L3000 高效液相色谱仪,HP-C18 反相色谱柱、Kromasil C18 反相色谱柱、Multospher Sugar 色谱柱(250 mm×4.6 mm,5 μm),KQ2200DE 型数控超声波清洗器,赛默飞Thermo Micro CL 17R 高速冷冻离心机,NDK200-2 数控控温氮吹仪(杭州米欧仪器有限公司),恒温水浴锅(北京方通达科技有限公司),旋涡混合器。
主要试剂:草酸、酒石酸、苹果酸、乙酸、柠檬酸、琥珀酸、富马酸、奎宁酸、马来酸,丙酮酸(上海源叶生物科技有限公司,纯度≥98%)。葡萄糖,蔗糖,果糖,山梨醇标准品(纯度≥98%)。圣草枸橼苷、芸香柚皮苷、野漆树苷、柚皮苷、橙皮苷、新橙皮苷、香蜂草苷、枸橘苷、橙皮素、柚皮素、甜橙黄酮、川陈皮素、桔皮素(源叶,纯度≥99.9%)。原儿茶酸、对羟基苯甲酸、对香豆酸、咖啡酸、香草酸、芥子酸、阿魏酸标准品(源叶,纯度≥99.9%)。柠檬苦素、诺米林、辛弗林标准品(源叶,纯度≥99.9%)。HPLC 级乙腈(J&K CHEMICAL LTD,纯度≥99.9%)和甲醇(J&K CHEMICAL LTD,纯度≥99.9%),磷酸(国药集团化学试剂有限公司,AR(沪试)≥85.0%)。磷酸二氢钾、乙酸(国药集团化学试剂有限公司,分析纯,纯度≥98%)。
1.3.1 果实品质常规指标测定
取大小均匀色泽接近的果实,用PAL-1 数显糖度仪(日本ATAGO 公司)测定可溶性固形物(TSS);酸碱滴定法测定可滴定酸(TA);2,6-二氯靛酚滴定法测定维生素C(Vc),计算固酸比;用烘干法测定果皮和果肉含水量。
1.3.2 样品制备
有机酸和糖测定样品制备:1)固体样品:样本混合后,称取约0.5 g 样本,加入1 mL 超纯水研磨匀浆,超声浸提30 min,8000 r 离心10 min,取出上清液。取适量上清液后针头式过滤器过滤后上机检测。2)果汁样品:样品化成汁后,吸取5 mL 液体,8000 r 离心10 min,取适量上清液后针头式过滤器过滤后上机检测。
丙酮酸测定样品制备:吸取250 μL 上清液,加入盐酸苯肼溶液常温衍生30 min。衍生后吸取适量用0.22 μm 针头式过滤器过滤后待测。
黄烷酮、酚酸、类柠檬苦素、辛弗林测定样品制备:称取约2 g 样本,加入10 mL 80%甲醇水溶液,研磨成浆,超声1 h 后过夜浸提,离心取上清,针头式过滤器过滤后待测。
1.3.3 有机酸含量测定
使用RIGOL L3000 高效液相色谱仪测定样品的有机酸含量,色谱条件如下:
草酸、酒石酸、苹果酸、乙酸、柠檬酸、琥珀酸、富马酸色谱测定条件:Kromasil C18 反相色谱柱(250 mm×4.6 mm,5 μm),柱温30 ℃,流速1.0 mL·min-1,检测时长20 min,进样体积10 μL,流动相为0.1 mol·L-1的磷酸二氢钠溶液(pH=2.5)∶甲醇=95∶5(V/V)。
奎宁酸、马来酸色谱测定条件:HP-C18 反相色谱柱(250 mm×4.6 mm,5 μm),柱温30 ℃,流速1.0 mL·min-1,检测时长20 min,进样体积10 μL,流动相为0.1 mol·L-1的磷酸二氢钠溶液(pH=2.5)∶甲醇=98∶2(V/V)。
丙酮酸色谱测定条件:Amethyst C18 反相色谱柱(250 mm×4.6 mm,5 μm),柱温30 ℃,流速1.0 mL·min-1,检测时长30 min,进样体积10 μL,流动相为95%磷酸盐缓冲溶液∶甲醇=95∶5(V/V)。
1.3.4 糖含量测定
使用RIGOL L3000 高效液相色谱仪测定样品的糖含量,色谱分析条件:Multospher Sugar 色谱柱(250×4.6 mm,5 μm),柱温40 ℃,流速1.0 mL·min-1,进样体积10 μL,流动相为乙腈∶水=70∶30(V/V)。
1.3.5 黄烷酮含量的测定
使用RIGOL L3000 高效液相色谱仪测定样品的黄烷酮含量,色谱分析条件为:Kromasil C18 反相色谱柱(250 mm×4.6 mm,5 μm),柱温30 ℃,流速:0.8 mL·min-1,进样量10 μL,流动相为A:0.1%磷酸水溶液;B:乙腈。洗脱梯度:0 min,80 % A;16 min,80% A;20 min,75 % A;25 min,50 % A;40 min,50% A;42 min,80 % A;55 min,80% A。
1.3.6 酚酸含量的测定
使用RIGOL L3000 高效液相色谱仪测定样品的酚酸含量。液相色谱分析条件如下:
Kromasil C18 反相色谱柱(250 mm×4.6 mm,5 μm),测定波长280 nm,柱温30 ℃,进样量10 μL,流速0.8 mL·min-1,流动相为A:甲醇;B:0.1%磷酸水溶液。其中流动相A∶B 分别为3∶7(原儿茶酸、对羟基苯甲酸、对香豆酸)、6∶4(咖啡酸、香草酸)、1∶1(芥子酸、阿魏酸)。
1.3.7 类柠檬苦素含量的测定
使用RIGOL L3000 高效液相色谱仪测定样品的类柠檬苦素含量,色谱条件为:Kromasil C18反相色谱柱(250 mm×4.6 mm,5 μm),测定波长210 nm,柱温30 ℃,进样量10 μL,流速1 mL·min-1,流动相为A:乙腈;B:水;A∶B=1∶1。
1.3.8 辛弗林含量的测定
使用RIGOL L3000 高效液相色谱仪测定样品的辛弗林含量,色谱条件为Kromasil C18-BP反相色谱柱(250 mm×4.6 mm,5 μm),测定波长275 nm,柱温30 ℃,进样量10 μL,流速1 mL·min-1,流动相为60 mM 的磷酸二氢钾缓冲溶液。
1.3.9 黄烷酮、酚酸、类柠檬苦素、辛弗林标准曲线的测定
精确称取各标准品,用甲醇溶解,配置成5 ~6个不同质量浓度(黄烷酮和酚酸0.1 ~100 μg·mL-1;类柠檬苦素1 ~200 μg·mL-1;辛弗林1 ~500 μg·mL-1)的标准溶液,按上述色谱条件依次检测各标准溶液的峰面积,以峰面积为纵坐标,浓度为横坐标,计算得到标准曲线、线性范围与相关系数。
将2019年和2020年测定的数据进行平均后用Excel 软件对数据进行初步整理,用SPSS 20.0软件对数据进行方差分析。
通过测定果实含水率发现,正常灌水情况下,果肉的含水率高于果皮,在转色期和成熟期,果肉的含水率分别比果皮高6.51%和7.50%;同时,成熟期的含水率高于转色期的含水率,成熟期果皮和果肉的含水率分别比转色期高1.98%和2.97%。
自然干旱胁迫处理后,相比对照组而言,转色期果皮和果肉的含水率分别降低了3.88%和4.24%,但随着果实的成熟,胁迫组含水率与对照组趋于一致。如图1所示,成熟期时,胁迫组与对照组间果肉含水率无显著差异。
图1 自然干旱胁迫对梁平柚含水率的影响Fig.1 Effects of natural drought stress on water content of Liangping pomelo
如图2所示,自然干旱下,果汁的TSS 含量、TA含量和Vc含量均高于同时期的对照。在转色期,干旱胁迫显著提升了果实TSS 含量,由11.90%增至16.60%,增幅达39.50%;TA 和Vc 含量也分别增加了54.05%和35.25%。在成熟期,对照组果实的TSS 为11.40%,而胁迫组的TSS 为12.75%,增幅达11.84%;胁迫组和对照组的TA 含量分别为0.39 和0.30 g·100mL-1,增加了30.00%;胁迫组的果实Vc 含量为144.23 mg·100mL-1,较对照组增加了7.39%。自然干旱胁迫能够显著提升梁平柚果的果实品质,并且TSS 含量、TA 含量和Vc 含量在转色期提升效率更高。
图2 干旱胁迫对梁平柚基础品质的影响Fig.2 Effects of drought stress on basic quality of Liangping pomelo
试验测定了果汁中4 种糖和9 种有机酸含量,如表1所示。干旱胁迫后,较对照组而言,转色期胁迫组4 种糖的总量增加了94.83%;在柚果成熟期,与转色期相比,对照组糖含量增加83.16%,而胁迫组糖含量降低47.71%。山梨醇与果糖、葡萄糖、蔗糖的变化趋势相反,在转色期,胁迫组较对照组而言,果糖、葡萄糖、蔗糖含量分别增加了71.64%、91.22%、105.48%,而山梨醇含量降低69.23%;但在成熟期,果糖、葡萄糖、蔗糖含量分别降低了47.03%、43.09%、42.50%,而山梨醇含量增加了10.34%。自然干旱胁迫有利于转色期果肉中果糖、葡萄糖、蔗糖含量的积累,而不利于成熟期这3 种物质的积累。
表1 干旱胁迫对梁平柚糖和有机酸含量的影响†Table 1 Effect of drought stress for sugar and organic acidity of Liangping pomelo
梁平柚果中柠檬酸含量最高,占9 种酸总量的76.54%~84.87%。干旱胁迫下柠檬酸、琥珀酸、富马酸含量显著增加,相比对照组,胁迫组柠檬酸、琥珀酸、富马酸含量在转色期分别增加了27.07%、74.77%、126.04%,在成熟期分别增加了2.42%、112.41%、586.07%。干旱胁迫下草酸、苹果酸、马来酸含量显著降低,较对照组而言,草酸、苹果酸、马来酸在转色期分别降低了21.77%、49.43%、90.95%,在成熟期分别降低了8.11%、74.52%、95.24%。自然干旱胁迫下梁平柚果实的酒石酸、奎宁酸和乙酸含量在转色期和成熟期表现出不同的变化模式,在转色期,胁迫组的酒石酸含量和奎宁酸含量高于对照组,而乙酸含量低于对照组;但在成熟期,酒石酸含量和奎宁酸含量低于对照组,而乙酸含量高于对照组。总体而言,自然干旱胁迫能够显著促进梁平柚果实转色期和成熟期柠檬酸含量的增加,同时使转色期有机酸总量增加,成熟期有机酸总量略微降低。
本试验对转色期和成熟期梁平柚果皮、囊皮和果汁的13 种类黄酮物质进行了检测,结果如表2所示。不同部位,不同时期,两种处理下果实中类黄酮物质的含量不同。成熟期囊皮的类黄酮含量最高;成熟期果汁的类黄酮含量最低,且种类最少,有5 种物质低于检测下限。在转色期,与对照组相比,胁迫组果皮和果肉中类黄酮含量分别降低了13.71%、55.38%,主要是柚皮苷、柚皮素、陈皮素含量的降低,而囊皮中类黄酮含量增加25.67%,主要是芸香柚皮苷、野漆树苷、柚皮苷、橙皮苷含量的增加;在成熟期,较对照组而言,胁迫组果皮中类黄酮含量增加了14.66%,囊皮和果肉中类黄酮含量分别降低了6.58%、41.00%。柚皮苷是梁平柚果实中最主要的类黄酮物质,在转色期和成熟期的果皮、囊皮和果汁中均发现了大量的柚皮苷,其中在成熟期的囊皮中含量最高。
表2 干旱胁迫对梁平柚类黄酮含量的影响†Table 2 Effect of drought stress for flavonoids content of Liangping pomelo μg·g-1 FW
经分析,DP-1 中圣草枸橼苷含量最高,达到了19.28 μg·g-1FW,而在NN-2 和DN-2 中圣草枸橼苷含量低于检测限;NN-2 中芸香柚皮苷含量最高,达到了16.30 μg·g-1FW,而在NJ-2 中含量最低,为1.82 μg·g-1FW;DN-2 中野漆树苷含量最高,为185.42 μg·g-1FW,NJ-1 中含量最低,为22.12 μg·g-1FW;NN-2 中柚皮苷含量最高,为6310.98 μg·g-1FW,DJ-2 中柚皮苷含量最低,为304.35 μg·g-1FW;NN-2 中新橙皮苷含量最高,为5.77 μg·g-1FW,而在果汁中新橙皮苷含量低于检测限;DP-2 中香蜂草苷含量最高,为6.49 μg·g-1FW,在转色期囊皮中香蜂草苷含量低于检测限;DP-1中枸橼苷含量最高,达到了12.58 μg·g-1FW,而DN-2 中含量最低,为0.73 μg·g-1FW。在正常生长条件下,橙皮苷、橙皮素、柚皮素、甜橙黄酮、川陈皮素、桔皮素在梁平柚果皮中含量高,NJ-2中橙皮苷含量最低,为2.18 μg·g-1FW,NN-1、DN-1 中橙皮素含量最低,为0.22 μg·g-1FW,在果汁中甜橙黄酮含量低于检测限,在囊皮和果汁中桔皮素含量低于检测限;在转色期果汁中柚皮素和川陈皮素含量低于检测限。
本试验在梁平柚转色期和成熟期果皮、囊皮和果汁中检测了7 种酚酸类物质。如表3所示,自然干旱胁迫不会改变梁平柚果实不同部位总酚酸的积累模式,成熟期果皮、囊皮和果汁总酚酸含量均高于转色期。在转色期,与对照组相比,胁迫组果皮酚酸类物质降低了8.89%,主要是对羟基苯甲酸、咖啡酸、香草酸三者含量的降低,而囊皮和果汁中酚酸类物质含量分别增加了8.62%、20.97%,主要是原儿茶酸、对香豆酸、咖啡酸、阿魏酸含量的增加;在成熟期,相比对照组而言,果皮中酚酸类物质含量增加9.31%,囊皮和果肉中酚酸类物质分别降低29.16%、23.17%。经分析,原儿茶酸在NJ-2(7.53 μg·g-1FW)中含量最高,在NP-2(3.65 μg·g-1FW)含量最低;对羟基苯甲酸含量在NP-1(28.11 μg·g-1FW)中含量最高,在NP-2(2.58 μg·g-1FW)中含量最低;对香豆酸在NN-2(25.77 μg·g-1FW)中含量最高,在DJ-2(2.09 μg·g-1FW)中含量最低;咖啡酸在NN-2(2.68 μg·g-1FW)中含量最高,在DN-2 中低于检测下限;香草酸是这7 种酚酸中含量最高的物质,在NN-2 中含量最高(179.86 μg·g-1FW),在DJ-1(7.09 μg·g-1FW)中含量最低;芥子酸在DP-2(1.20 μg·g-1FW)中含量最高, 在DJ-1(0.28 μg·g-1FW)中含量最低;阿魏酸在成熟期、转色期果皮和成熟期囊皮中含量低于检测下限,在DN-1 中含量最高,为4.70 μg·g-1FW。
表3 干旱胁迫对梁平柚酚酸类物质含量的影响Table 3 Effect of drought stress for pihydroppolphenol acid substance content of Liangping pomelo μg·g-1 FW
本试验测定了梁平柚果皮、囊皮、果汁中柠檬苦素、诺米林2 种类柠檬苦素及辛弗林的含量(表4)。经分析,果皮中柠檬苦素含量最高,囊皮中次之,果汁中柠檬苦素含量最少。自然干旱胁迫下,梁平柚果皮和囊皮中柠檬苦素含量显著增加,且DP-1 的柠檬苦素含量最高,为3 299.27 μg·g-1FW,NJ-2 的柠檬苦素含量最少,为12.82 μg·g-1FW。囊皮中诺米林含量最高,DN-2 诺米林含量最高,为333.84 μg·g-1FW,NP-2 和DP-2 诺米林含量低于检测限。梁平柚果汁中辛弗林含量较高,DJ-2 中辛弗林含量最高,为296.48 μg·g-1FW,果皮中次之,囊皮中最少,NN-2 中辛弗林含量最少,为12.39 μg·g-1FW。干旱胁迫下,在转色期和成熟期,果皮中辛弗林的含量分别降低了78.14%、50.03%;而在囊皮中,辛弗林含量增加了34.58%、436.00%,果汁中辛弗林含量增加了233.63%、49.10%。
表4 干旱胁迫对梁平柚类柠檬苦素和辛弗林含量的影响Table 4 Effect of drought stress for limonoids and synephrine content of Liangping pomelo μg·g-1 FW
综合分析不同处理不同时期及不同组织部分各营养功能指标的相关性发现,除少数指标与其他指标间不具相关性外,大多数成分的含量会受其他物质影响(相关性分析表格太大省略)。草酸、柚皮苷、橙皮素、柠檬苦素和类柠檬苦素这5 个营养功能指标较为独立,其含量不受其他指标的影响。指标含量与阿魏酸相关的指标最多,共有15 个;分别有12 个指标与山梨醇和枸橘苷相关。果糖与葡萄糖、原儿茶酸正相关,与芸香柚皮苷负相关;山梨醇与苹果酸、新橙皮苷极显著正相关,与香草酸极显著负相关,与富马酸、野漆树苷、枸橘苷、柚皮素、对羟基甲酸、诺米林正相关,与蔗糖、柠檬酸、阿魏酸负相关;葡萄糖与乙酸、香蜂草苷、川陈皮素、芥子酸、辛弗林正相关,与马来酸负相关;蔗糖与柠檬酸、阿魏酸极显著正相关,与枸橘苷极显著负相关,与酒石酸正相关,与圣草枸橼苷、橙皮苷、桔皮素、咖啡酸负相关;酒石酸与柠檬酸、阿魏酸正相关,与野漆树苷、枸橘苷、对羟基甲酸负相关;苹果酸与芸香柚皮苷、原儿茶酸正相关;乙酸与新橙皮苷、香草酸极显著负相关,与柠檬酸、富马酸、枸橘苷、对羟基甲酸、诺米林正相关,与野漆树苷、柚皮素、阿魏酸负相关;柠檬酸与马来酸正相关,与香蜂草苷、川陈皮素、芥子酸、辛弗林负相关;琥珀酸与阿魏酸极显著正相关,与枸橘苷极显著负相关,与圣草枸橼苷、橙皮苷、桔皮素、咖啡酸负相关;奎宁酸与枸橘苷、对羟基甲酸正相关,与奎宁酸、阿魏酸负相关;马来酸与芸香柚皮苷正相关,与原儿茶酸负相关;圣草枸橼苷与新橙皮苷、香草酸极显著负相关,与枸橘苷、柚皮素、对羟基甲酸、诺米林正相关,与野漆树苷、阿魏酸负相关;芸香柚皮苷与川陈皮素正相关,与香蜂草苷、芥子酸、辛弗林负相关;野漆树苷与枸橘苷、阿魏酸极显著负相关,与橙皮苷正相关,与桔皮素、咖啡酸负相关;橙皮苷与原儿茶酸正相关;新橙皮苷与香草酸极显著正相关,与柚皮素、对羟基甲酸诺米林正相关,与枸橘苷、阿魏酸负相关;香蜂草苷与川陈皮苷、辛弗林正相关,与芥子酸负相关;枸橘苷与阿魏酸极显著负相关,与桔皮素、咖啡酸正相关;柚皮素与对羟基甲酸正相关,与阿魏酸负相关;甜橙黄酮原儿茶酸正相关;川橙皮素与香草酸极显著正相关,与对羟基甲酸、诺米林正相关,与阿魏酸负相关;桔皮素与阿魏酸极显著正相关,与咖啡酸正相关;对香豆酸与阿魏酸负相关;香草酸与阿魏酸、诺米林负相关;芥子酸与辛弗林正相关。
8月自然干旱对梁平柚成熟期果实含水率影响较小,同时能够提高转色期和成熟期TSS、TA、Vc 含量,降低果汁中部分类黄酮物质的合成,促进成熟期果实囊皮和果汁中柠檬苦素、诺米林和辛弗林合成,显著提升果实品质。生产上,对于30 a 以上的柚树可尝试在此时期进行适当的干旱胁迫,不仅节约成本,还能提升果实品质,达到节本增效的目的。
大多数研究者认为,干旱胁迫能够提升果实品质,但会影响果实单果重,从而影响产量[13-14],但最新研究表明,适度干旱下,ABA 介导IAA 积累的协同相互作用可以促进水稻弱势粒灌浆,从而提高水稻产量[15]。为了探究自然干旱胁迫对果实含水率的影响,本试验测定了果皮和果肉转色期和成熟期下的含水率。结果显示,8月的自然干旱胁迫虽然显著降低了转色期果肉和果皮的含水率,但随着果实成熟,影响会逐渐减弱,至果实成熟时,对照组和胁迫组果肉含水率无显著差异,对果实单果质量影响较小。
TSS、TA 以及Vc 为果实品质评价的基本指标。已有研究表明,干旱胁迫可以显著提升梨枣[16]、葡萄[17]、桃[9]、苹果[18-19]、黄果柑[20]、温州蜜柑[10]等果实的TSS 含量,本试验结果与此一致:胁迫组的TSS 含量显著高于对照组,在转色期和成熟期,果实TSS 含量的增幅分别达到了39.50%和11.84%,且转色期的增幅明显高于成熟期。与TSS 不同,干旱胁迫对TA 含量和Vc 含量的影响规律具有极强的品种特异性。Hudina 等[21]和Hockema 等[22]的研究结果显示,相比对照而言,干旱胁迫可提高‘威廉’梨和‘哈姆林’甜橙的TA 含量;而王元基[18]的研究结果则显示干旱胁迫会降低苹果果实的TA 含量;赵权等[23]则认为干旱胁迫对山葡萄的TA 含量无显著影响。相似的,前人研究发现,干旱胁迫可以提高番茄的Vc 含量[13],而对甜樱桃的Vc 含量无显著差异[24]。而本试验结果则显示,8月短期干旱胁迫对梁平柚果实的TA 含量和Vc 含量均具有正向调节作用,与对照组相比,胁迫组转色期和成熟期果实的TA 和Vc含量均显著升高。综上,8月份自然干旱能提高转色期和成熟期梁平柚果实的TSS 含量、TA 含量和Vc 含量,且对转色期品质提升的效果更为显著。
为了进一步探究8月自然干旱对梁平柚果实糖酸品质的影响,本试验测定了果肉中4 种糖类和9 种有机酸的含量。结果显示4 种糖的积累在转色期和成熟期呈现出不同模式,在转色期,除山梨醇外,果糖、葡萄糖、蔗糖以及总糖含量均高于对照,在成熟期,则趋势相反。其中成熟期的测定结果与前人的研究结果不符。大部分的研究认为,干旱胁迫下,植物叶片中渗透调节物质脯氨酸和可溶性糖的含量在水分胁迫下增加[25],果实的糖含量会显著积累,果实可以通过渗透调节的方式提升自身的含糖量[26]。而在本试验中,干旱胁迫的确提高了转色期果实的糖含量,但却降低了成熟期果实的糖含量。推测其原因可能与干旱胁迫增糖效应受时效限制有关,相比成熟期而言,转色期与干旱处理的间隔时间更短,干旱胁迫在短时间内提高果实糖含量的同时,也许会影响果实后续的糖分积累,造成后期糖含量下降。水分胁迫对果实有机酸含量的影响具有较大差异,但普遍认为干旱处理后果实的有机酸含量更高[27],但也有报道称,干旱胁迫会降低果实的酸含量[28]。张规富等[29]认为水分胁迫会导致柠檬水在椪柑中积累,从而使椪柑有机酸含量升高;而龚成宇等[20]则认为轻度干旱可以促进黄果柑有机酸含量降解,使柠檬酸、苹果酸和奎宁酸含量降低。在本研究中,干旱胁迫显著提升了转色期果实的有机酸含量,同时,显著降低了成熟期果实的有机酸含量。其中干旱胁迫下,转色期和成熟期果实的柠檬酸含量显著积累,而苹果酸含量显著降低,该结果与Moon 等[30]的研究结果一致。
柚子果实中含有多种活性成分,在抗癌、抗氧化、降血脂、降血压方面具有一定作用[2,31]。但前人对干旱胁迫的研究大多集中在基础品质上,而忽略了其对功能品质的影响。为了探明干旱胁迫对梁平柚果不同组织中功能成分的影响,本试验测定了梁平柚转色期与成熟期果皮、囊皮及果汁中13 种黄烷酮类、7 种酚酸类、2 种柠檬苦素类及辛弗林的含量。前人研究表明,柚皮苷是柚类果实中主要的类黄酮物质[32-34],但不同部位,含量不同。李秀娟[35]测定了13 种柑橘属植物不同部位的类黄酮含量,结果显示,柚皮苷在果皮中含量最多,种子和果汁中含量较少。与前人的研究结果相同,在转色期和成熟期,柚皮苷都是梁平柚果实中含量最高的黄酮类物质,且该结果不受干旱胁迫的影响。同时,在梁平柚果汁、囊皮和果皮3 个部位中,果汁的柚皮苷含量最低。目前的研究表明,干旱胁迫对果实类黄酮含量的影响具有较大差异,Klunklin 等[36]认为干旱胁迫对番茄果实类黄酮的影响具有品种差异,干旱处理后不同品种的变化规律不一致。Navarro 等[37]认为水分胁迫可以显著提高‘Star Ruby’葡萄柚的总黄酮含量,而Jiang 等[38]则认为水分胁迫会抑制‘灵武长枣’的总黄酮含量的积累。本研究中,对转色期的梁平柚果实而言,干旱胁迫显著降低了果皮和果汁中的类黄酮含量,而显著增加了囊皮中的类黄酮含量;此外,对成熟期而言,干旱胁迫显著降低了囊皮和果汁的类黄酮总量,而显著增加了果皮的类黄酮总量。同时,成熟期梁平柚果汁的类黄酮种类最少。大多数研究表明,水分胁迫对果实的总酚含量是起到正向作用的[36-37]。但在本研究中,干旱胁迫对梁平柚果实转色期总酚酸的影响差异不显著,而显著降低了成熟期囊皮、果汁中总酚酸的含量;并且干旱胁迫对酚酸的影响有时空特异性,干旱使转色期果皮中酚酸类物质降低而使囊皮、果肉中酚酸类物质含量增加,但对成熟期果实酚酸的影响正好相反。自然干旱胁迫对成熟期梁平柚囊皮和果汁的柠檬苦素、诺米林和辛弗林含量起正向调节作用,同时,干旱处理下,除转色期果汁柠檬苦素、诺米林含量和转色期果皮的辛弗林含量较对照含量下降外,其余组织部位的含量都是上升的。从干旱胁迫处理后转色期和成熟期的品质来看,对成熟期果实品质和功能营养物质含量的影响大多是正向的,但效果较转色期差,这可能与干旱处理具有较强的短期促进效应有关,具体原因仍有待进一步研究。
由于老树的根系发达、树势强健、抵抗各种胁迫的能力较强,故本文选择树龄在30 a 以上的老树为试验材料,而在实际生产中梁平柚的树龄多数在10 a 以下。因此,在后续研究中仍需要对幼龄及成年龄梁平柚对干旱胁迫的响应特征进行研究。本研究结果表明,短时干旱胁迫对梁平柚品质及功能成分起到正向促进作用,而随着处理时间的增加,增效效应有减弱趋势。从提升成熟期幼果功能营养品质的角度出发,有必要在采果前再进行一次干旱胁迫处理,而此次处理的方式、时间及处理效果等需要进一步研究。