不同授粉品种对‘福丽’苹果生长发育和果实品质的影响

焦嘉乐王彦博宋春燕陈奕州郭绍霞李天红张玉刚

(1.青岛农业大学园艺学院，山东 青岛 266109；2.中国农业大学园艺学院，北京 100094；3.青岛市崂山区农业综合服务中心，山东 青岛 266061；4.青岛农业大学园林与林学院，山东 青岛 266109)

不同授粉品种会对果实品质产生不同影响，花粉直感(Metaxenia)用来描述不同花粉授粉后的种子和果实在大小、形状、颜色、发育动态和化学成分上的差异[1]。Nyeki等[2]指出，授粉品种对不同苹果品种的果实特性没有统一的影响。苹果是典型的自交不亲和植物[3]，因此，为增加坐果率和改善果实品质，需要对授粉树种进行严格的配置。Olfati等[4]研究发现，花粉直感可用于鉴定最佳授粉品种，以缩短果实发育周期、提高果实产量。不同果树的调查结果显示:果实大小、着色指数、可溶性固形物、总糖、维生素C含量、果肉硬度等都受到父本花粉的影响[5-8]。刘婉君等[5]研究表明，不同授粉品种显著影响鸭梨的可溶性固形物、可溶性糖、固酸比，用库尔勒香梨授粉效果最佳，用南水梨授粉的鸭梨其酯类物质含量提高7～17倍，显著改善鸭梨的果实香味。楼宇航[9]研究发现，不同品种授粉对‘翠冠’梨果实的果形指数、硬度和可滴定酸含量影响较小，不同授粉组合间差异不显著。花粉直感对‘长富2号’苹果外观品质的影响主要表现在着色和果点上，以‘新红星’‘秦冠’为授粉品种的果实着色优于‘金矮生’授粉，‘新红星’授粉的果点密度最少，‘秦冠’最多[7]。另外，授粉品种对种子部分营养物质、种子成分、数量、发育状况与分布以及内源激素含量有一定的影响，‘秦冠’授粉后‘富士’种子各个方面均好于‘红星’‘金冠’[10]。

苹果(Malus pumilaMill.)是一种异花授粉植物，授粉质量直接影响到当年产量和果实品质，因此，新建果园要配置合适的授粉树或者选择合适的花粉进行人工授粉。本试验以青岛农业大学培育的鲜食苹果品种‘福丽’为材料，用‘福九红’‘福蕾’和‘红丹’3个不同类型苹果品种的花粉给‘福丽’人工授粉，研究其对果实发育和品质的影响，分析其花粉直感现象，并对各授粉组合进行综合评价，以筛选出‘福丽’苹果的适宜授粉品种。

1 材料与方法

1.1 试验地概况

授粉试验于2021年4月7日—10月下旬在青岛农业大学现代农业科技示范园(青岛胶州市:东经120°5′，北纬36°27′)进行。该地属北温带大陆性季风湿润气候区，光照充足，四季分明，降水年际变化大。年均气温14.1℃，年均无霜期206 d，年均降水量686.5 mm。土壤pH值6.47。

1.2 试验材料

供试苹果为青岛农业大学培育的鲜食苹果品种‘福丽’(国家植物品种权号:CNA20040069.X)，树体生长健壮，砧木为M9T337矮化自根砧，树龄5年。

采用青岛农业大学培育的果形、大小、果皮和果肉颜色以及成熟期均不相同的三种类型苹果作为授粉品种。其中‘福九红’(国家植物品种权号:CNA20184371.9)为大果、圆柱形(高桩)、白肉，属中熟类型；‘福蕾’(国家植物品种权申请号:20211001795)为中型果、扁圆形、白肉，属早中熟类型；‘红丹’(原名红阳，国家植物品种权申请号:20211008457)为小果、圆形、红肉，属晚熟类型。以自然授粉为对照。3个授粉品种外观(图1)及特性(表1)如下。

表1 3个授粉苹果品种特性

图1 3个授粉苹果品种

花粉收集:根据物候期，于大铃铛花期人工采集‘福九红’‘福蕾’和‘红丹’苹果花粉，室内干燥后装瓶保存。

1.3 试验设计

人工授粉:选择长势一致且健壮的‘福丽’苹果40株，于大铃铛花期疏除过多花序、去雄，然后用‘福九红’‘福蕾’和‘红丹’3个品种的花粉进行人工授粉并套袋，以自然授粉的‘福丽’为对照，做好标记。不同授粉组合‘福丽’苹果(自然授粉‘福丽’‘福丽-福九红’‘福丽-福蕾’‘福丽-红丹’)各10株。

对选作试材的苹果树进行常规管理，盛花后30 d开始采样，每隔15 d测量1次果实纵径横径(定果测量)；每隔30 d采样1次，一次采6个果实，要求果实大小相近、成熟度一致，无机械损伤、无病虫害，用于指标测定。坐果后30 d统计坐果率。

于2021年10月22日采集成熟期果实，每个组合取40个，要求果实大小相近、成熟度一致，无机械损伤、无病虫害。

1.4 指标测定及方法

用电子天平称量单果重；用游标卡尺测量果实纵径横径，并计算果形指数。用JY-DC-P3A色差仪(金洋万达，中国)测定果实L*、a*、b*值，并计算色差。用TMS-Pro质构仪(FTC，美国)测定果实质地(破裂力、硬度、粘附性等)。用PAL-1手持阿贝折光仪(ATAGO，日本)测定可溶性固形物含量；用NaOH滴定法测定可滴定酸含量，并计算固酸比；用Folin比色法测定果实总酚含量；用红菲罗琳法测定果实维生素C含量；用抗坏血酸法测定类黄酮含量。用TSQ 8000Evo-TRACE1310气相色谱质谱联用仪测定果实香气成分。

1.5 数据统计与分析

采用Microsoft Excel 2013和SPSS 26、Prism软件进行数据处理、分析、绘图，应用Duncan’s新复极差法(P＜0.05)进行统计学分析。采用峰面积归一化法计算香气成分的相对含量[5]。

2 结果与分析

2.1 不同授粉品种对‘福丽’苹果果实生长发育动态的影响

由图2看出，各授粉组合苹果果实花后30～45 d纵径横径净增长量最大，之后至采收期，3个人工授粉组合及自然授粉(对照)的果实均在花后30～45、75～90、120～135 d出现3个高峰。采收时，各授粉组合果实的纵径横径净增长量降到最小，其中‘福丽-福蕾’的净增长量最小。授粉品种为‘福九红’的果实在发育中期(盛花后60～105 d)横径净增长量大于其它授粉组合，这可能是由于‘福九红’本身果实采收时横径较大。各授粉组合果实的纵径净增长量，盛花后75～90 d的峰值大于花后120～135 d的峰值，采收时最小，这表明各授粉组合果实纵径的生长以前期为主，后期增长量较小，采收时纵径基本停止生长。此外，授粉品种为‘福蕾’的果实其纵径在发育后期(盛花后135～180 d)净增长量较小，这可能导致采收时该果实纵径较小；而授粉品种为‘福九红’的果实其纵径在发育后期(盛花后120～150 d)净增长量较大，这可能导致采收时该果实纵径较大。

图2 不同授粉品种对‘福丽’苹果果实发育动态的影响

综上可知，3个授粉品种对‘福丽’果实生长发育及果形指数有一定的影响。其中‘福九红’授粉果实果形指数最大，为0.80；‘福蕾’授粉果实果形指数最小，为0.74；‘红丹’及自然授粉果实果形指数居中。这与3个授粉品种本身的果形指数结果一致，说明在果形指数上存在着花粉直感现象。

2.2 不同授粉品种对‘福丽’苹果果实品质的影响

2.2.1 对果实大小的影响 用‘福九红’‘福蕾’和‘红丹’的花粉给‘福丽’苹果授粉后，各成熟果实形态如图3所示，自然授粉的‘福丽’果实相对较小。

图3 花粉直感对‘福丽’苹果果实形态的影响

2.2.2 对果实外在内在品质的影响 为探究花粉直感对苹果品质的影响，采收后对各品种授粉的‘福丽’苹果外在内在品质指标进行测定，结果如表2所示。三种花粉授粉显著影响‘福丽’坐果率:人工授粉苹果的坐果率均在55%以上，其中‘红丹’授粉的坐果率最低，为55%，‘福九红’授粉的坐果率最高，为77%；自然授粉的坐果率仅为44%。与自然授粉相比，3个授粉品种都可使‘福丽’果实的单果重增加:‘福丽-福九红’(276.11 g)和‘福丽-福蕾’(260.88 g)单果重显著高于自然授粉(233.95 g)，前者单果重最高，比自然授粉果实高出42.16 g；‘福九红’和‘福蕾’授粉果实之间差异不明显；‘红丹’授粉果实单果重最小，为242.14 g，仅为‘福九红’授粉的87.7%，这表明果实直感效应明显。不同授粉组合果实横径纵径的差异变化中，‘福九红’授粉果实的横径最大(89.92 mm)，其次是‘福蕾’授粉果实横径(88.93 mm)，‘红丹’授粉果实横径(85.51 mm)居第3位，自然授粉果实横径(83.63 mm)最小。与果实横径情况基本一致:‘福九红’授粉果实的纵径最大，为69.88 mm，‘红丹’和‘福蕾’授粉果实次之，分别为68.37、68.22mm。不同授粉品种对果实硬度的影响如下:‘红丹’授粉果实的硬度为7.03 N，在所有授粉组合中最低；‘福九红’授粉果实硬度次之，为7.36 N；自然授粉与‘福九红’‘福蕾’授粉果实硬度大小无显著差异，但显著大于‘红丹’授粉果实，这表明花粉直感现象在果实硬度方面的表现并不明显，且不存在规律性。

表2 不同授粉品种对‘福丽’苹果果实品质的影响

与自然授粉果实相比，不同品种授粉对‘福丽’果实的a*值无显著影响；‘福蕾’授粉果实的b*值显著低于其它3种；‘红丹’授粉果实(32.79)的色差显著低于其它3种(39.52～41.35)，说明‘红丹’授粉果实的着色较好。

与自然授粉果实的可溶性固形物含量(13.76%)相比，‘福丽-福九红’(12.47%)、‘福丽-福蕾’(12.23%)和‘福丽-红丹’(11.87%)果实的可溶性固形物含量显著降低，降幅为1.29～1.98个百分点。‘福九红’授粉果实的可滴定酸含量最高，为0.39%，其次是‘红丹’授粉果实，含量为0.36%，两者之间并无显著差异；‘福蕾’授粉果实的可滴定酸含量为0.32%，低于前两者；自然授粉果实的可滴定酸含量最低(0.25%)，显著低于3个授粉组合，这可能与授粉苹果‘福九红’‘福蕾’‘红丹’果实的少甜偏酸特性相关。3个授粉组合果实的固酸比显著低于自然授粉果实，后者的固酸比高达56.26，而授粉组合果实的固酸比介于30%～40%之间，酸甜度适中，‘福九红’授粉果实的固酸比只有32.29%，能显著改变‘福丽’果实的营养品质。综合分析可知，不同授粉品种对果实可滴定酸和可溶性固形物含量的花粉直感现象明显。

‘红丹’授粉‘福丽’可以提高果实类黄酮含量，但不显著；而‘福九红’授粉‘福丽’显著降低果实类黄酮含量，这可能与红肉苹果类黄酮含量相对较高，而‘福九红’果实本身类黄酮含量相对较低有关。自然授粉果实总酚含量最高，‘福蕾’授粉‘福丽’果实总酚含量居中。不同品种授粉‘福丽’苹果其果实维生素C含量差异较大，以‘福蕾’授粉果实维生素C含量最高，为73.31 mg/kg，其次为自然授粉，含量为64.90 mg/kg，‘红丹’授粉果实维生素C含量较低，仅为48.06 mg/kg。

2.2.3 对果实质构特性的影响 采用质构仪对3个授粉组合及自然授粉的‘福丽’果实进行TPA测试，得到的质构特性数据如图4所示。‘福九红’授粉果实的弹性、咀嚼性、粘附性、内聚性、胶粘性参数与其它3种授粉果实相比数值最大，表现出不易咀嚼的特性，而‘福蕾’授粉果实以上各指标值均较小，表现出易咀嚼特性。

图4 不同授粉组合‘福丽’苹果的果实质构

2.2.4 对果实香气成分及其相对含量的影响对不同授粉组合‘福丽’果实香气成分进行分析，结果(表3)显示，共检测出19种挥发性物质，其中醛类2种、酯类12种、醇类3种，表明不同品种授粉影响‘福丽’果实香气。香气成分的差异主要表现为酯类香气种类及其含量的不同。其中，‘福九红’和‘红丹’授粉‘福丽’果实挥发性物质种类较少，仅14种；‘福蕾’授粉果实挥发性物质种类最多，为17种；自然授粉‘福丽’果实挥发性物质共15种。醛类和醇类物质使果实呈清香味，酯类物质使果实呈果香味，对改善果实香味发挥重要作用。与自然授粉‘福丽’果实相比，‘福九红’和‘福蕾’授粉果实酯类物质相对含量分别增加7%和47%。3个品种授粉‘福丽’果实的主要挥发性物质有6种，分别为反式-2-己烯醛、乙酸己酯、2-甲基丁基乙酸酯、2-甲基丁酸己酯、α-金合欢烯、己酸己酯。酯类中乙酸己酯具有极低的香气阈值，与自然授粉‘福丽’果实相比，‘福九红’和‘福蕾’授粉果实乙酸己酯的相对含量分别增加26.2%和24.2%，对改善果实香味起到重要作用；同时检测出2种特有酯类香气物质，分别为2-甲基丁酸丁酯和辛酸己酯，均具有较浓的果香味。‘红丹’授粉‘福丽’果实的α-金合欢烯相对较高。与自然授粉树所结果实香气特性相比，人工授粉‘福丽’果实挥发性物质花粉直感效应明显。综合来看，‘福九红’授粉‘福丽’果实的香气成分及含量较高。生产中宜选用‘福九红’作为‘福丽’的授粉品种，以利于提高苹果香气成分的种类和含量。

表3 不同品种授粉对‘福丽’果实香气成分及相对含量的影响

3 讨论与结论

本研究中，人工授粉‘福丽’果实大小和单果重显著增大，果实硬度减小，VC含量‘福丽-福蕾’增加、‘福丽-福九红’‘福丽-红丹’减少。这是授粉品种和‘福丽’之间不同相互作用的结果。任何一种苹果其花朵内5个柱头之间的授粉水平都直接影响着果实的质量和数量，包括果实的形状和重量[5]。授粉和受精的主要生理效应是通过刺激赤霉素和生长素等激素的产生来促进细胞分裂和果实发育[11]。这与王江红[12]对红富士的研究结果一致。‘福九红’授粉‘福丽’的坐果率最高，说明与‘福蕾’和‘红丹’相比，‘福九红’和‘福丽’的亲和性相对较好。另外‘福九红’授粉果实的单果重显著高于‘红丹’，因为‘红丹’是小果型品种，因此，单果重方面花粉直感效应较为显著。

本研究中，3个授粉组合‘福丽’果实的可溶性固形物含量显著低于自然授粉‘福丽’果实，这与‘Rajka’苹果作为授粉品种诱导可溶性固形物含量降低(13.9%)，而自然授粉果实可溶性固形物含量最高(14.9%)的结果相同[13]。不同品种授粉‘福丽’苹果的固酸比在32.29～38.23范围内，显著低于自然授粉果实，这主要是由‘福九红’‘福蕾’和‘红丹’3个品种的果实酸度较高引起。有研究也表明，苹果的酸度和甜度与总糖、酸含量有关，一定范围内较高的酸含量和较低的糖含量导致水果味道更浓[14]。授‘福蕾’和‘红丹’花粉果实的醛类物质相比自然授粉较高。蔗糖与醛类物质呈极显著正相关，与酯类和醇类呈显著负相关，‘丰水’和‘脆梨’授粉‘鸭梨’果实的蔗糖含量高，醛类物质相对含量高，清香味较浓，表明花粉可能通过调节蔗糖等前体物质含量影响香气物质含量，改变果实香味[5]。这与Zhang等[15]在柑橘上的研究结果一致。

本研究发现，人工授粉‘福丽’苹果果肉中总酚、类黄酮和维生素C含量大多减少，降低苹果营养价值。最近的研究结果显示，苹果总酚含量与单果重呈显著正相关[16]，这与本研究结论一致。糖不仅是合成类黄酮的前体，而且还能调控类黄酮的合成[16]。另外，红肉苹果‘福满堂’的类黄酮和总酚含量显著高于白肉苹果‘红富士’。本研究中的授粉品种‘福九红’和‘福蕾’均为白肉苹果，‘红丹’为红肉苹果，‘红丹’授粉‘福九红’果实的类黄酮含量显著高于其它两个授粉品种，即不同花粉对果实的营养品质存在不同影响，也就是花粉直感效应。

影响苹果风味的挥发性物质有酯类、醇类、醛类、酮类和萜类[17]。在苹果中，酯类是主要挥发性成分，其所含香气成分超过80%[18]。不同苹果品种的主要香气成分主要为2-甲基丁酸丁酯、己酸己酯、乙酸戊酯、丙酸己酯、丁酸己酯、2-甲基丁酸己酯，但其比例不同，这些成分在本研究果实中均被检测到[19，20]。本试验中，‘福蕾’和‘红丹’花粉对苹果香气成分的影响有所不同，但两者授粉‘福丽’果实中α-金合欢烯的浓度均有所增加，而这种物质对于果实贮藏会产生不利影响[21]。‘福九红’和‘福蕾’授粉果实的乙酸己酯含量相比自然授粉果实显著增加。

综上所述，与自然授粉相比，用3个品种给‘福丽’进行人工授粉，均能提高‘福丽’苹果坐果率，改善果实品质和香气成分，其中以‘福九红’授粉改善效果最佳。