喷施CaCl2对温室甜樱桃“美早”缓解裂果的机制分析

张立恒

摘要 探讨温室甜樱桃“美早”裂果易发生时期和喷施CaCl2缓解裂果的作用机制，为合理缓解温室甜樱桃裂果发生提供理论依据。以温室甜樱桃“美早”作为研究对象，在果实硬核期进行叶面连续喷施4次0.5%的CaCl2，分析转色期（第 Ⅰ 时期）、生理成熟期（第 Ⅱ 时期）和成熟期（第 Ⅲ 时期）裂果率、果实品质（单果重、硬度、可溶性糖含量和苹果酸含量）和果实内含物（Ca含量和果胶酶活性及总果胶含量）的变化。结果表明，温室甜樱桃“美早”裂果的主要发生时期在第 Ⅰ 时期，喷施CaCl2能有效缓解裂果率。果实第 Ⅲ 时期，喷施CaCl2使果实硬度和可溶性糖含量分别显著增加。喷施CaCl2显著增加了果实中的Ca含量，其通过改变果实中果胶酶活性及总果胶含量，增加了果实细胞间连接强度，最终实现抵抗裂果的作用。

关键词 甜樱桃；裂果；CaCl2

中图分类号 S 662.5  文献标识码 A  文章编号 0517-6611（2024）06-0047-04

doi：10.3969/j.issn.0517-6611.2024.06.012

开放科学（资源服务）标识码（OSID）：

Mechanism Analysis of  Foliar Application of CaCl2 on Relieving Cracking of Sweet Cherry ‘Tieton in the Greenhouse

ZHANG Li-heng

（Dalian Academy of Agricultural Sciences， Dalian， Liaoning 116023）

Abstract Discussion on the cracking period of sweet cherry ‘Tieton in greenhouse and mechanism of foliar application of CaCl2 on relieving cracking will provide the theoretical basis for effective prevention and mitigation of the fruit cracking in production. Sweet cherry ‘Tieton in the greenhouse were taken as testing materials. In the hardening stage， foliar application of 0.5% CaCl2 with four times were conducted. The cracking rate， fruit quality （fruit weight， firmness， soluble sugar content and L-malic acid content） and fruit characters （Ca content， pectinase activity and total pectin content） were analysed at color-changed stage （stage I）， physiological maturity stage （stage II） and maturity stage （stage III） under different treatment methods. Fruit cracking of sweet cherry ‘Tieton in the greenhouse was mainly occurred during the stage I. The fruit cracking after foliar application of CaCl2 were significantly reduced. The analysis of fruit quality of the stage III showed that fruit firmness and soluble sugar content under foliar application of CaCl2 treatment were significantly increased. Under the foliar application of CaCl2 treatment， the content of Ca was significantly increased， and the pectinase activity and total pectin content were significantly changed， and increased the strength of intercellular connections， ultimately achieving resistance to fruit cracking.

Key words Sweet cherry;Cracking;CaCl2

甜樱桃是深受国人喜爱的水果之一，自20世纪90年代温室甜樱桃在全国快速发展，据不完全统计全国温室甜樱桃栽培面积约有1.3万hm2（200万亩）［1］。温室甜樱桃栽培通过调控物候期实现果实反季成熟的目的，拉长了本土甜樱桃鲜果的供应期，推动甜樱桃产业发展。然而，虽然温室甜樱桃栽培技术管理体系日趋完善，但果实裂果严重影响果实品质、加速水分流失以及真菌感染，最终导致果实失去商品性，影响果农的经济效益［2］。

甜樱桃裂果是果实的一种生理疾病，人们普遍认为引起甜樱桃裂果最直接因素是果实直接吸收水分造成，Sekse［3］指出，甜樱桃裂果产生的原因之一是果实在渗透势的作用下将环境中水分引入果实内部导致体积不断增加，当超过果皮的韧性后导致果实开裂。Ca作为果实内重要的元素对防治裂果起到重要作用，如外源补Ca能够降低脐橙［4］、葡萄［2，5］、枇杷［6］裂果的发生。这是由于Ca是细胞壁的重要组成部分，较高的Ca含量能增加细胞壁的韧性，增强果实的抗裂性，而缺Ca果实则容易引起裂果的发生［2］。在生产中外源补Ca是缓解裂果的常用手段，但其防范效果及作用机制研究甚少。笔者以温室甜樱桃“美早”为试材，研究喷施CaCl2对果实裂果率、果实品质及果实性状指标的影响，分析裂果发生时期、喷施CaCl2调控甜樱桃裂果率的作用机制，为缓解温室甜樱桃裂果提供理論依据。

1 材料与方法

1.1 材料及处理

试验于2022年1—4月在大连市现代农业生产发展服务中心（大連市农业科学研究院）甜樱桃试验基地（温室内）进行，以15年生甜樱桃“美早”为试验材料。共设3个处理，即喷施清水（CK）、喷施CaCl2（0.5%的水溶液），每个处理选取3株长势相近的甜樱桃“美早”植株作为3次重复。试验于果实硬核期进行，对CK喷施清水，对CaCl2处理喷施0.5%的CaCl2水溶液。喷施时间于15∶00进行，以叶片和果面滴水为度。以后每隔7 d喷施清水或CaCl2，共喷施4次。

于果实转色期（第 Ⅰ 时期）、生理成熟期（第 Ⅱ 时期）和成熟期（第 Ⅲ 时期）（图1）。分别从植株上、中、下部选取90颗大小、成熟度一致的健康果实，用冰盒带回实验室，30颗用于裂果率测定，30颗用于果实品质指标测定（单果重、硬度），另外30颗去果核混样后用锡箔纸分装，液氮速冻，-80 ℃冰箱保存，用于果实相关性状测定（可溶性糖、苹果酸、Ca、果胶酶、总果胶）。

1.2 测定项目与方法

1.2.1 裂果率。

裂果率的测定参照王旭旭等［7］的葡萄裂果试验方法进行设计（有改动），即将30颗果实放入装有清水的小桶中浸泡并开始计时，待6 h后将果实全部取出擦干表面水分，记录裂果情况。

裂果率=裂果数/总果数×100%

1.2.2 果实大小与硬度。

单果重用百分之一电子天平测定；果实硬度用 FT-7 型水果硬度无损伤检测仪测定。2个指标分别测定30颗果后计算平均值。

1.2.3 果实品质及内含物。

（1）可溶性糖含量。称取0.1 g甜樱桃果实样本装入自动研磨机EP管内，同时加入1.5 mL的80%乙醇，研磨后将粗提液置于50 ℃水浴20 min（封口膜缠紧，防止液体散失，且间隔2 min振荡混匀一次），冷却后（若有损失，可加80%乙醇补齐至1.5 mL），12 000 r/min，室温离心10 min，取上清液备用。按试剂盒说明分别加入工作液后在620 nm的波长下测定可溶性糖含量。

（2）苹果酸含量。称取0.1 g甜樱桃果实样本装入自动研磨机EP管内，同时加入1 mL提取液研磨，冷冻离心机12 000 r/min，4 ℃离心10 min，上清液待测。按试剂盒说明分别加入工作液后在450 nm波长下进行苹果酸含量测定。

（3）蛋白定量。称取0.1 g甜樱桃果实样本装入自动研磨机EP管内，同时加入0.9 mL提取液（0.1 mol/L且pH为7.0～7.4的磷酸缓冲液），冷冻离心机2 500 r/min，4 ℃离心10 min，上清液待测。按试剂盒说明分别加入工作液后在595 nm的波长下进行蛋白定量测定。

（4）Ca含量。分别称取2份0.1 g甜樱桃果实样本装入自动研磨机EP管中，其中一份采用考马斯亮蓝法测定蛋白浓度。另外一份按试剂盒说明分别加入工作液后在610 nm的波长下进行Ca含量测定。

（5）果胶酶活性。称取0.1 g甜樱桃果实样本装入自动研磨机EP管中，同时加入1 mL提取液，研磨匀浆，10 000 r/min，4 ℃离心10 min，去上清液，置于冰上待测。按试剂盒说明分别加入工作液后在540 nm的波长下进行果胶酶活性测定。

（6）总果胶含量。采用咔唑比色法。称取0.1 g甜樱桃果实样本装入自动研磨机EP管中，同时加入1.5 mL的80% 乙醇，研磨匀浆，85 ℃水浴10 min（及时补充80%乙醇至1 mL），取出流水冷却后，8 000 r/min，25 ℃离心10 min，弃上清，留沉淀。向沉淀中加入1 mL的80%乙醇，混匀，85 ℃水浴10 min（及时补充80%乙醇至1 mL），取出流水冷却后，8 000 r/min，25 ℃离心10 min，弃上清，留沉淀。向沉淀中加入1 mL提取液混匀，95 ℃水浴60 min，流水冷却至室温，8 000 r/min，25 ℃离心10 min，取上清液待测。按试剂盒说明分别加入工作液后在530 nm的波长下进行果胶含量测定。

1.3 数据分析

使用SPSS 24.0进行差异显著性分析，使用Excel 365进行作图。

2 结果与分析

2.1 喷施CaCl2对温室甜樱桃“美早”裂果率的影响

由图2可知，温室甜樱桃“美早”果实在不同发育时期的裂果率呈下降趋势，其中以第 Ⅰ 时期裂果率最高，表明裂果主要发生在第 Ⅰ 时期。果实喷施CaCl2处理后能够降低45.62%、46.50%和47.37%的裂果率。

2.2 喷施CaCl2对温室甜樱桃“美早”果实品质的影响

由表1可知，随着果实的逐渐成熟温室甜樱桃“美早”果实单果重和可溶性糖含量逐渐增加，而果实硬度、苹果酸含量和Ca含量逐渐降低。在单果重和苹果酸方面，喷施CaCl2处理并未引起二者的显著变化。果实硬度在第 Ⅱ 和 Ⅲ 时期分别显著增加8.32%和9.88%。这表明喷施CaCl2能有效增加果实成熟期的硬度。可溶性糖含量在果实发育的第 Ⅱ 和 Ⅲ 时期分别显著增加了11.07%和8.14%。果实中Ca含量呈下降趋势，与CK相比分别增加15.29%、21.64%和24.79%。

2.3 喷施CaCl2对温室甜樱桃“美早”果胶酶活性及总果胶含量的影响

果实不同发育时期果胶酶活性（图3）和总果胶含量（图4）呈相反的变化趋势，即果胶酶活性增加，总果胶含量下降，这说明甜樱桃“美早”果实成熟过程中，果实中总果胶含量随着果胶酶活性的增加而下降。在第 Ⅱ 和 Ⅲ 时期，与未喷施CaCl2相比，喷施CaCl2后果胶酶活性分别下降37.72%和27.17%，总果胶含量显著增加24.77%和30.93%，这表明喷施CaCl2能够通过抑制果胶酶活性缓解第 Ⅱ 和 Ⅲ 时期总果胶的降解。

3 讨论

3.1 喷施CaCl2对温室甜樱桃“美早”裂果的影响

温室栽培通过调控环境改变果树的物候期已成为增加果农创收的手段，然而果实裂果成为制约温室甜樱桃发展的瓶颈。因此，研究缓解温室甜樱桃裂果的措施及作用机制具有重要意义。在甜樱桃温室生产中外源补Ca是有效的防裂果手段。在外源补Ca的研究上，Wójcik等［8］和Landi等［9］分别指出甜樱桃硬核期外源补Ca能够有效增加果实中Ca含量，从而缓解裂果的发生。这是由于幼果期细胞的快速分裂能够加速果实对Ca的吸收，而果实成熟期受到叶片蒸腾作用的竞争、果梗木质部功能的丧失以及果皮角质层的增厚极易导致果实缺Ca，因此幼果期是补Ca的关键时期［10］。该研究在温室甜樱桃“美早”硬核期喷施0.5%的CaCl2处理能有效缓解甜樱桃“美早”的裂果。值得注意的是，随着果实发育时期的延长裂果率呈下降趋势，其中第 Ⅰ 时期显著高于其他2个时期，而第 Ⅱ 和 Ⅲ 时期裂果率差异不显著。研究表明，甜樱桃裂果的发生时期与果实S型生长曲线中第2次快速生长相关，其中较为常见的裂果时期主要发生在果实转色后期［11-12］。Christensen［13］指出，甜樱桃在整个生长季中最易产生裂果的时期是采收前10～25 d。这与该研究结果一致，甜樱桃“美早”裂果主要发生在第 Ⅰ 时期（即转色期）。因此，在温室甜樱桃生产中建议在果实硬核期进行喷施CaCl2抗裂果处理，同时重点防控第 Ⅰ 时期（即转色期）温室内高湿环境，可有效降低裂果的发生。

3.2 喷施CaCl2对温室甜樱桃“美早”裂果机制

Ca被认为是衡量果实品质的关键营养元素，其不仅能够补充果实膨大过程中的缺Ca现象，还能够提高果实的品质。Bakeer［14］研究表明CaCl2能够提高石榴营养生长参数、增加产量以及提高果实品质性状；Shi等［2］指出CaCl2能够促进葡萄可溶性糖和可溶性固形物含量积累，增加果实硬度降低果实膨压；赵晓梅等［15］认为采前喷Ca能够增加库尔勒香梨果实总酸、可溶性固形物及维生素C的含量，同时增加果实硬度。这是由于外源Ca能够增加叶片中叶绿素含量［16］，而叶绿素含量决定光合效率［17］，最终达到增加果实品质的作用。在该研究中，喷施CaCl2能够显著增加果实成熟第 Ⅲ 时期的果实硬度和可溶性糖的积累，说明喷施CaCl2能够增加温室甜樱桃“美早”的果实品质。

Ca在提高果实品质的同时还能通过调节细胞功能成为缓解果实裂果的有效手段［18］。一方面，Ca能够维持细胞膜结构与功能的稳定，降低裂果率，这是由于果实内细胞破裂会伴随着苹果酸的释放［19］，这些苹果酸释放到果实质外体后会导致细胞壁果胶Ca的溶解削弱膜透性并降低细胞壁强度，从而引起裂果的发生［20］，而补充Ca能够增加细胞壁强度，防止因细胞壁膨胀导致裂果发生［21-22］。在试验中，温室甜樱桃“美早”在果实硬核期喷施4次CaCl2能有效增加果实中Ca含量，尽管喷施CaCl2后苹果酸含量在各时期与CK相比无显著差异，但果实内Ca含量的相对稳定，增强了果实细胞壁的强度，进而缓解了果实开裂。

另一方面，细胞壁是由多糖（果胶、纤维素和半纤维素）、蛋白质和酚类化合物构成的复杂结构［23-24］，果胶含量占果实细胞壁质量的50%以上［23］。周君等［25］指出，果胶含量与裂果关系密切，这是由于果胶在果实细胞间起着加强胞间连接的作用，随着果实的成熟，果实内果胶含量在果胶酶（多聚半乳糖醛酸酶、纖维素酶和β-半乳糖苷酶）的作用下逐渐降解使果实软化，从而增加了裂果的风险。而果实中的Ca能够与果胶结合形成果胶酸Ca，这是一种强黏合剂，能够增强细胞间结构的稳定，增加细胞间的韧性，使果胶不易发生水解，最终增加果实抗裂能力［26］。Shi等［2］对葡萄进行Ca处理后降低了多聚半乳糖醛酸酶活性，延缓了果胶的下降，使果皮的结构更加完整，最终减轻了裂果的发生。这与该研究结果相一致，温室甜樱桃“美早”在喷施CaCl2后在果实第 Ⅱ 和 Ⅲ 时期显著抑制了果胶酶的活性，进而缓解了总果胶含量的下降，增加了果实细胞间连接强度，最终实现抵抗裂果的作用。

4 结论

裂果是一种常见且较为严重的生理病害，“美早”作为温室甜樱桃主栽品种极易受到裂果的危害。该研究对温室甜樱桃“美早”硬核期进行喷施CaCl2处理，通过对转色期（第 Ⅰ 时期）、生理成熟期（第 Ⅱ 时期）和成熟期（第 Ⅲ 时期）裂果率、果实品质和果实相关性状的调查，分析了喷施CaCl2处理对裂果的影响以及裂果的机制。结果表明，温室甜樱桃“美早”裂果主要发生在转色期（第 Ⅰ 时期），硬核期喷施CaCl2能够有效缓解甜樱桃“美早”裂果的发生。喷施CaCl2是通过提高温室甜樱桃“美早”果实Ca含量，进而抑制果胶酶活性，缓解果实中总果胶含量的降解，增强果实细胞壁强度，起到缓解裂果作用，同时具有促进果实品质提升的作用。

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