外源CaCl2对骏枣裂果的生理调控研究

胡海燕 袁维 李江斌 王振磊 吴翠云 林敏娟

摘    要：旨在探究CaCl2与骏枣裂果的关系及其潜在生理机制，为有效降低裂果提供理论及技术支撑。在骏枣的不同生育期（幼果期、膨大期、白熟期、幼果期至白熟期）分别喷施不同浓度的CaCl2（1、2、5 mg·mL-1），分析骏枣的抗裂效果及其果皮细胞壁物质含量、果皮细胞壁保护酶活性，以及果皮渗透调节物质等生理指标的变化情况。结果表明：喷施外源CaCl2可以显著降低裂果率，裂果率与浸果裂果率、裂果指数、吸水率、水溶性果胶含量呈极显著正相关，与离子结合果胶、共价结合果胶、纤维素含量、细胞壁保护酶活性、渗透调节物质蛋白质和可溶性糖含量呈极显著负相关关系，外源钙会抑制原果胶和纤维素的降解，促进果实渗透调节平衡，增强对外界的抗逆性。综上，在幼果期至白熟期喷施6次2 mg·mL-1CaCl2抗裂效果最好；若考虑成本，白熟期喷施2次2 mg·mL-1CaCl2效果最佳。

关键词：骏枣；CaCl2；裂果；细胞壁物质；酶活性

中图分类号：S436.65；S665.1          文献标识码：A         DOI 編码：10.3969/j.issn.1006－6500.2023.06.003

Abstract： To investigate the relationship between CaCl2 and jujube fruit cracking and its potential physiological mechanism， and to provide theoretical and technical support for effective reduction of jujube fruit cracking. The anti-cracking effect of jujube and the changes of physiological indexes such as pericarp cell wall substance content， pericarp cell wall protective enzyme activity and pericarp osmoregulatory substances were analyzed by spraying different concentrations of CaCl2 （1， 2 and 5 mg·mL-1） at different fertility stages of jujube （young fruit stage， expansion stage， white ripening stage and young fruit stage to white ripening stage）. The results showed that spraying exogenous CaCl2 significantly reduced fruit cracking rate. Fruit cracking rate was highly significantly and positively correlated with imbibed fruit cracking rate， cracking index， water absorption rate and water-soluble pectin content; and highly significantly and negatively correlated with ion-bound pectin， covalently bound pectin， cellulose content， cell wall protective enzyme activity， osmoregulatory substance protein and soluble sugar content. CaCl2 inhibited the degradation of protopectin and cellulose in jujube， promoted the osmoregulatory balance of the fruit and enhanced the resistance to external stress. In conclusion， six sprays of two 2 mg·mL-1 CaCl2 at the young to white ripening stage of jujube works best against cracking; if cost is considered， two sprays of two 2 mg·mL-1 CaCl2 at the white ripening stage is most effective.

Key words： jujube; CaCl2; split fruit; cell wall material; enzyme activity

基金项目：国家自然科学基金（31560541）；兵团创新创业平台与基地建设项目（2019CB001）；兵团民生实事项目（MSSS201901）

作者简介：胡海燕（1999—），女，甘肃武威人，在读硕士生，主要从事园艺方面研究。

通讯作者简介：林敏娟（1979—），女，河北邢台人，教授，博士，主要从事果树种质资源与品种选育研究。

枣（Zizyphus jujuba Mill.）为鼠李科枣属植物，是我国特有果树，栽培历史悠久，种质资源丰富，因其营养价值和药用价值高，适应力强，抗性强[1]，再加上新疆独特的光热条件及昼夜温差，使新疆枣品质在全国享有盛名，深受消费者青睐。新疆红枣种植面积较大，其中灰枣和骏枣的种植面积占新疆的90%以上，但骏枣裂果率显著高于灰枣[2]。骏枣在白熟期、脆熟期极易发生裂果。裂果是影响枣果实品质的关键因素之一，是生产中亟待解决的问题。

裂果是一种生理性病害，骏枣果实在白熟期、脆熟期遇雨极易产生裂果，枣果在浸泡48 h后，果实吸水到达顶峰，随着吸水量的增加，果实硬度降低，裂果增加[3-4]。钙是植物细胞壁的重要组分，参与体内一系列生理代谢活动，可以调节细胞壁水解酶活性和改变枣果皮的内部组织结构。植物细胞壁主要由纤维素、半纤维素、果胶类多糖组成，是一种复杂的网状结构，裂果与果皮发育过程中细胞壁物质含量变化有一定相关性[5-6]。有研究指出，喷施不同类型的钙制剂可以有效地降低枣果实成熟期的裂果率[7]。枣果在生长前期，钙元素主要从根系中吸收获得，通过基肥施钙补充，膨大期后叶面施用糖醇钙进行叶面追肥，显著提升果实品质及抗性[8]。大量研究表明，喷施外源钙可以减轻裂果，如荔枝[9]、樱桃[10]、橘[11]、枣[12]。刘光生等[13]研究发现，喷施钙制剂对防治红枣裂果效果并不显著。

前人对裂果的研究多集中于裂果前后生理特性和矿质元素含量变化等方面，而对喷施外源钙对枣果果皮细胞壁方面的研究较少。因此，本试验以骏枣为试验材料，选用不同浓度的CaCl2在枣果生长发育不同时期喷施外源钙，研究叶面喷施CaCl2对枣果裂果率、果皮细胞壁物质含量、细胞壁保护酶活性，以及渗透调节物质等的影响，筛选出适宜的喷施外源钙的时期及浓度，为骏枣裂果防治提供理论依据。

1 材料与方法

1.1 试验材料

试验在新疆生产建设兵团第一师阿拉尔市九团十二连栽培管理的骏枣（40°57′N，81°06′E）园区进行，骏枣10年生，株行距2 m×3 m，枣树长势良好，对照为常规管理枣树。

1.2 试验设计

2020年在幼果期至白熟期分别叶面喷施浓度1、2、5 mg·mL-1的CaCl2，以清水为对照，于20∶30左右对全株进行喷施，每棵树喷施2 L，以叶片和果面滴水为宜，每个处理6株树，重复3次。喷施日期、喷施次数如表1所示。果实全红期统计裂果率并取样，在样株挂牌标记的植株外围采摘大小均匀、完好无损的枣果30个，将果肉和果皮分开，保存在超低温冰箱中，用于细胞壁结构物质、细胞壁保护酶活性，以及果皮渗透调节物质的测定。

1.3 测定方法

1.3.1 CaCl2抗裂效果的调查 自然裂果率的调查：在骏枣白熟期样株东南西北方向进行挂牌，在全红期对挂牌的枝条进行裂果数及枣果总数统计，计算裂果率。

裂果率＝（裂果数／调查总数）×100%（1）

浸水诱裂试验：在骏枣脆熟期取30个大小均匀、完整的枣果称其质量，装于浸水袋，使其完全浸没于水中，重复3次，统计浸水48 h后的裂果数、裂果等级、果实质量，计算浸果裂果率、裂果指数、吸水率。

裂果率=（枣果浸果后裂果数/浸果总果数）×100%（2）

裂果指数计算= ∑i 0（i×L）/（a×n）（3）

式中，i为裂果等级（详见表2）；L为各级裂果数；a为最重的裂果等级；n为调查总果数。

吸水率=（吸水后质量-吸水前质量）/吸水前质量×100%（4）

1.3.2 枣果皮细胞壁结构物质、细胞壁保护酶活性、渗透调节物质的测定 枣果皮细胞壁结构物质、细胞壁保护酶活性、渗透调节物质的测定参考曹一博[14]、李合生[15]的方法。

细胞壁结构物质的测定：取适量果皮，液氮研磨，称取2.000 g样，微波杀酶30 s，30 mL 80%乙醇中煮20 min，冷却后5 000 r·min-1离心10 min，弃上清，重复5～6次，直至提取液中检测不到糖为止。用10 mL 90%的二甲基亚砜浸泡过夜，用10 mL氯仿∶甲醇（1∶1）冲洗滤渣，再用10 mL丙酮重复离心洗沉淀2遍，然后在45 ℃条件下干燥至恒质量，得到粗细胞壁。粗细胞壁依次用50 mmol·L-1乙酸钠（pH=6.5）、50 mmol·L-1 EDTA、50  mmol·L-1的碳酸钠振荡提取3 h，分别得到水溶性果胶（WSP）、离子结合果胶（ISP）和共价结合果胶（CSP）。沉淀用4 mmol·L-1 KOH提取12 h，洗沉淀1次，上清液合并，沉淀再用去离子水洗2次，沉淀即为纤维素，用10 mL 60%H2SO4，4 ℃水解12 h，用于纤维素含量的测定。水溶性果胶、离子结合果胶、共价结合果胶的含量采用咔唑比色法，纤维素含量采用蒽酮比色法测定。

细胞壁保护酶活性的测定：称取果皮0.500 g于预冷的研钵中，液氮研磨成粉末状，加入2.5 mL预冷的磷酸缓冲液进行充分研磨，冰浴匀浆倒入15 mL离心管中，再依次加2.5 mL预冷的磷酸缓冲液冲洗3遍，4 ℃低温5 000 r·min-1离心30 min，上清液为酶提取液，以待测定SOD、CAT和POD的活性。过氧化物酶活性采用愈创木酚法，超氧化物歧化酶活性采用氮蓝四唑光化还原法，过氧化氢酶活性采用紫外吸收法测定。

可溶性糖含量的测定：采用蒽酮比色法。取果实样品，去果肉，均匀混样，称取果皮1.000 g，加入3 mL蒸馏水，研磨至勻浆，转入10 mL离心管中，用2 mL蒸馏水冲洗研钵，转入10 mL离心管中，80 ℃水浴浸提30 min，溶液冷却至室温，5 000 r·min-1离心10 min，上清液转入100 mL容量瓶中，沉淀加入5 mL蒸馏水，重复提取1次，定容至100 mL。取1 mL糖提取液+5 mL 2 g·L-1硫酸-蒽酮试剂，100 ℃水浴10 min，取出，冷却后在620 nm条件下比色。

蛋白质含量的测定：采用考马斯亮蓝法。取果实样品，去果肉，均匀混样，称取1.000 g果皮，研磨至匀浆，反复冲洗研钵2～3次，洗入10 mL容量瓶中并定容，取3 mL匀浆液于10 mL离心管中，5 000 r·min-1离心10 min，上清液即为蛋白质提取液。取蛋白质提取液1 mL，加入5 mL考马斯亮蓝试剂，静置2 min后，在595 nm条件下比色。空白对照用1 mL蒸馏水加5 mL考马斯亮蓝试剂。

1.4 数据统计与分析

采用Microsoft Excel 2019对数据进行统计分析并作图，SPSS 23.0进行方差分析。

2 结果与分析

2.1 CaCl2处理对骏枣防裂的影响

2.1.1 CaCl2处理对骏枣自然裂果率的影响 由图1可知，不同时期喷施CaCl2均显著降低裂果率。随着喷钙浓度的增加，裂果率呈先降低后升高的趋势。在不同时期喷施2 mg·mL-1 CaCl2，裂果率均最低，其中在幼果期至白熟期喷施6次2 mg·mL-1 CaCl2裂果率最低，较对照降低了13.7%。

2.1.2 CaCl2处理对骏枣浸果裂果率的影响 由图2可知，不同喷钙处理对浸果裂果率的变化程度不同。在幼果期喷施1、2、5 mg·mL-1  CaCl2、白熟期喷施2次2 mg·mL-1，幼果期至白熟期喷施6次2 mg·mL-1CaCl2，浸果裂果率显著低于对照，其中在白熟期喷施2次2 mg·mL-1CaCl2最低，较对照降低了41.67%，其他处理与对照差异不显著。

2.1.3 CaCl2处理对骏枣浸果裂果指数的影响 由图3可知，不同喷钙处理对骏枣浸果裂果指数的影响不同。在不同时期喷施2 mg·mL-1 CaCl2，裂果率均显著低于对照，其中在白熟期喷施2 mg·mL-1CaCl2裂果指数最低，较对照减小了0.47，其他处理与对照无显著差异。

2.1.4 CaCl2处理下骏枣浸果后吸水率的变化 由图4可知，不同喷钙处理下吸水率的变化程度不同。在幼果期和白熟期分别喷施1、2、5 mg·mL-1CaCl2及幼果期至白熟期喷施6次2 mg·mL-1CaCl2吸水率显著低于对照，其中在幼果期至白熟期喷施6次2 mg·mL-1CaCl2吸水率最低，较对照降低4.70%，其他处理与对照差异不显著。

2.2 不同处理对骏枣果皮细胞壁结构物质含量的影响

2.2.1 CaCl2处理对骏枣果皮中水溶性果胶（WSP）含量的影响 由图5可知，不同喷钙处理下骏枣果皮中WSP含量的变化程度不同。在幼果期和膨大期喷施2、5 mg·mL-1 CaCl2，白熟期和幼果期至白熟期喷施2 mg·mL-1 CaCl2，骏枣果皮中WSP含量显著低于对照，其中幼果期喷施2次2 mg·mL-1CaCl2最低，较对照降低了2.92%，其他处理与对照无显著差异。

2.2.2 CaCl2处理对骏枣果皮中离子结合果胶（ISP）含量的影响 由图6可知，不同喷钙处理下的骏枣果皮中ISP含量的变化程度不同。在不同时期喷施2、5 mg·mL-1 CaCl2，骏枣果皮中ISP含量显著高于对照，其中在幼果期至白熟期喷施6次2 mg·mL-1CaCl2最高，较对照增加0.21%，其他处理与对照差异不显著。

2.2.3 CaCl2处理对骏枣果皮中共价结合果胶（CSP）含量的影响 由图7可知，不同喷钙处理下的骏枣果皮CSP含量的变化程度不同。在膨大期喷施1、2 mg·mL-1 CaCl2，白熟期喷施2 mg·mL-1CaCl2，幼果期至白熟期喷施1、2、5 mg·mL-1CaCl2，骏枣果皮中CSP含量显著高于对照，其中幼果期至白熟期喷施6次2 mg·mL-1CaCl2达到最大值，较对照增加0.19%，其他处理与对照差异不显著。

2.2.4 CaCl2处理对骏枣果皮纤维素含量的影响 由图8可知，不同喷钙处理下骏枣果皮纤维素含量的变化程度不同。在不同时期喷施1、2、5 mg·mL-1

CaCl2，骏枣果皮中纤维素含量均选择高于对照，其中膨大期喷施2次2 mg·mL-1CaCl2最高，较对照增加了1.96%。

2.3 CaCl2处理对骏枣果皮保护酶活性的影响

2.3.1 CaCl2处理对骏枣果皮过氧化物酶（POD）活性的影响 由图9可知，不同喷钙处理下骏枣果皮POD活性的变化程度不同。在膨大期喷施1 mg·mL-1

CaCl2，白熟期喷施1、2、5 mg·mL-1CaCl2，幼果期至白熟期喷施1、2 mg·mL-1CaCl2，骏枣果皮POD活性显著高于对照，其中最高的是幼果期至白熟期喷施6次2 mg·mL-1CaCl2，较对照增加14.67 U·g-1，其他处理与对照不存在显著差异。

2.3.2 CaCl2处理对骏枣果皮超氧化物歧化酶（SOD）活性的影响 由图10可知，不同喷钙处理下骏枣果皮SOD活性的变化程度不同。在幼果期和膨大期喷施2、5 mg·mL-1CaCl2，白熟期和幼果期至白熟期喷施1、2、5 mg·mL-1CaCl2，骏枣果皮SOD活性显著高于对照，其中最高的是幼果期喷施2次5 mg·mL-1CaCl2，较对照增加196.89 U·g-1，其他处理与对照差异不显著。

2.3.3 CaCl2处理对骏枣果皮过氧化氢酶（CAT）活性的影响 由图11可知，不同喷钙处理下骏枣果皮CAT活性的变化程度不同。在幼果期喷施1、5 mg·mL-1CaCl2。白熟期喷施5 mg·mL-1CaCl2，膨大期和幼果期至白熟期喷施2、5 mg·mL-1CaCl2，骏枣果皮CAT活性显著高于对照，其中幼果期至白熟期喷施6次2 mg·mL-1CaCl2最高，较对照提高了3.89 U·g-1，其他处理與对照不存在显著差异。

2.4 CaCl2处理对骏枣果皮渗透调节物质含量的影响

2.4.1 CaCl2处理对骏枣果皮可溶性糖含量的影响 由图12可知，不同喷钙处理下骏枣果皮可溶性糖含量的变化程度不同。在幼果期和膨大期喷施2 mg·mL-1CaCl2，白熟期和幼果期至白熟期喷施1、2 mg·mL-1 CaCl2，骏枣果皮可溶性糖含量显著高于对照，其中白熟期喷施2次2 mg·mL-1LCaCl2最高，较对照组增加了6.4%，其他处理与对照差异不显著。2.4.2 CaCl2处理对骏枣果皮蛋白质含量的影响 由图13可知，不同喷钙处理下骏枣果皮蛋白质含量的变化程度不同。在幼果期和幼果期至白熟期喷施1、2 mg·mL-1CaCl2，膨大期喷施1、2、5 mg·mL-1CaCl2，骏枣果皮蛋白质含量显著高于对照，其中膨大期喷施2次1 mg·mL-1CaCl2最高，较对照增加了1 890 μg·g-1，其他处理与对照不存在显著差异。

2.5 CaCl2处理下骏枣裂果率与其他指标的相关性分析

由表3可知，不同喷钙处理下骏枣自然裂果率与其他指标之间存在不同程度的相关性，裂果率与浸果裂果率、裂果指数、吸水率、WSP含量呈极显著正相关，相关系数大小依次为WSP含量（0.569）＞吸水率（0.512）＞浸果裂果率（0.449）＞裂果指数（0.413），说明骏枣裂果率越高，浸果裂果率、裂果指数、吸水率也随之升高，WSP含量增加；裂果率与ISP、CSP、纤维素含量、POD、SOD、CAT活性、蛋白质、可溶性糖含量呈极显著负相关，相关系数大小依次为ISP含量（0.761）＞POD活性（0.641）＞SOD活性（0.622）＞CSP含量（0.610）＞可溶性糖含量（0.561）＞CAT活性（0.555）＞蛋白质含量（0.478），说明POD、SOD、CAT活性升高、ISP、CSP、蛋白质、可溶性糖含量增加，可以极显著降低裂果率，提高骏枣的抗裂能力。3 讨论与结论

3.1 CaCl2对骏枣抗裂性的影响

裂果率是直观反映果实品质的一项指标，不同钙制剂处理对骏枣裂果抗性提高程度可从裂果率直观判断。孙雪姣[16]研究发现，在膨大期开始喷4次100倍液的CaCl2可以显著降低裂果率。本研究发现，喷钙处理下裂果率差异较大，喷钙处理后枣果的裂果率均比对照组大幅度降低，其中在幼果期至白熟期喷施6次2 mg·mL-1CaCl2，裂果率最低。张伟龙等[17]研究发现，随着吸水量的增加，裂果增加，脆熟期枣果的吸水率与裂果率和裂果指数呈极显著正相关。本试验发现，在不同喷钙处理下，骏枣浸果裂果率、吸水率、裂果指数较对照显著降低，裂果率、吸水率、裂果指数呈正比关系，白熟期喷施2次2 mg·mL-1CaCl2，浸果48 h后抗裂性最强。在高钙处理下，诱裂试验中裂果率显著降低，且不同浓度和不同次数的CaCl2处理后枣果实裂果敏感性有明显差别[18]。本试验发现，在白熟期喷施2 mg·mL-1CaCl2，枣果抗裂性最强，而喷施5 mg·mL-1CaCl2抗裂性较喷施2 mg·mL-1的差，说明钙浓度过高反而会降低骏枣抗裂效果。在本试验中，当CaCl2浓度为2 mg·mL-1时，抗裂性较好，但并不意味着此浓度下抗裂效果最好，可在以后的研究中设置更小梯度的试验，找到喷施CaCl2的最佳浓度。

3.2 CaCl2处理对骏枣果皮细胞壁结构物质与裂果的关系

钙是细胞壁的重要组成部分，细胞壁结构物质由纤维素、半纤维素、果胶类物质共同组成，喷钙有助于改变果皮的组织结构，增强果皮伸长性和破裂应力[19]。随着果实接近成熟期，果皮内部原果胶向水溶性果胶转化，纤维素逐渐被降解，施钙后水溶性果胶转化速率减缓，纤维素降解速率降低，果实整体抗裂性能增加。不同浓度和不同次数的CaCl2处理后，枣果裂果敏感性有明显差别。本试验中，在不同时期喷施CaCl2对骏枣果皮中WSP、ISP、CSP、纤维素含量影响较大，钙处理后显著降低了果皮WSP含量，ISP、CSP、纤维素含量显著增加，说明在骏枣生长期喷施CaCl2，可以抑制果皮WSP含量的上升，促进果皮ISP、CSP、纤维素含量的上升，这与管雪强等[20]对葡萄喷钙处理后果胶含量变化的研究一致。裂果率与WSP含量呈极显著正相关，与ISP、CSP含量呈极显著负相关，Ca2+可抑制细胞壁可溶性果胶水解，抑制构建果皮细胞壁的果胶和纤维素水解，增强果皮强度，从而减轻裂果的发生。

3.3 CaCl2处理对骏枣果皮保护酶活性及渗透调节物质含量的影响

POD、SOD、CAT是植物生理代谢中非常重要的酶，在细胞内的自由基清除系统中起着关键性的作用，对细胞膜结构功能的维持发挥着极为重要的作用。段风琴[6]研究发现，施钙后枣叶片、果皮、果肉中SOD、POD、CAT活性提高，棗果裂果率与SOD、CAT活性呈显著负相关。而温明霞等[21]发现，锦橙喷钙处理后，果皮中SOD、CAT活性上升，POD活性下降，果实裂果率下降。本试验发现，在不同时期喷施CaCl2对骏枣果皮保护酶活性影响较大，钙处理后显著提高了果皮POD、SOD、CAT活性，说明在骏枣生长期喷施CaCl2，可以有效地提升植物体内保护酶活性，增加对外界的抗逆性，骏枣果皮保护酶活性影响裂果的发生，且与裂果率呈极显著性负相关关系。本试验发现，随着果实不断成熟，施钙后果皮可溶性糖、蛋白质含量显著增加，外源钙改善了果实品质，增加蛋白质含量，提高果实抗性，促进果实渗透调节平衡。孙雪姣[16]研究也发现，施钙后果实可溶性糖、蛋白质含量均增长。

本试验结果表明，在幼果期至白熟期喷施6次2 mg·mL-1 CaCl2抗裂效果最好，白熟期喷施2次2 mg·mL-1 CaCl2效果次之。喷施CaCl2可以显著增强骏枣的抗裂效果，降低果皮中的WSP含量，增加ISP、CSP和纤维素含量，有效地提升POD、SOD、CAT活性，增加可溶性糖和蛋白质含量，外源钙可以抑制原果胶和纤维素的降解，促进果实渗透调节平衡，增强对外界的抗逆性。

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