果实发育动态研究进展

苹果果实生长发育研究进展

摘要：概述了苹果果实的生长发育的动态研究、细胞学研究，生长发育过程中的一些生理生化变化及植物激素和植物生长调节剂对苹果果实生长发育的调节作用研究现状。

关键词：苹果；果实；生长发育

Advance in apple fruit growth

Abstract: This paper summataied the advance of growth dynamic, cytological studies, physiological and biochemical changes during the apple fruits development, and the impact of endogenous plant hormone and plant growth regulators on apple fruit growth.

Key words: Apple;Fruit;Genotype;Fruit growth

苹果是世界性果品，由于其生态适应性较强，果品营养价值高，耐贮性好，供应周期长，世界上相当多的国家都将其列为主要消费果品而大力推荐（翟衡等，2005）。随着人们生活水平的不断提高，对水果质量要求越来越高。苹果果实生长发育与其商品品质密切相关，而果实品质又与果台年龄有关。因此，深入研究苹果果实生长发育特性，对进一步提高苹果的商品品质具有重要意义。

一、苹果果实生长发育动态

苹果果实的生长发育过程实质是指从开花到果实衰老的全过程。苹果果实生长发育的时间顺序为：形成叶幕、开花授粉、坐果、果实快速膨大、果实缓慢膨大、成熟。其生长发育期可分为三个阶段：幼果期、果实膨大期和成熟期。果实的大小是由果肉细胞数量和细胞体积共同决定的，果实的大小与果实纵、横径关系密切。苹果果实在年周期发育过程中，纵、横径，体积和单果重的累积增长均呈现为单“S”曲线。果实年周期发育过程中，表现出不等性和不等时增长的特性。不等性：初期（或前期）果实的纵径累积增长量大，中后期横径的累积增长量大，变换时间因品种而不同；不等时性：纵、横径的速增期，多出现在中期，品种间依果实成熟期和果形而有差异。果实年周期发育过程中，初期有一个比重急速上升期，可视作细胞旺盛分裂期；此后比重渐次下降。由比重开始下降日到横径累积增长量超过纵径累积增长量时的时间，可视作贮藏养分阶段，以利用当年制造养分为主过渡的营养转换期（于绍夫等，1982；鲁玉妙，2005）。

二、苹果果实发育的细胞学研究

苹果果实的各个果皮组织由子房壁发育而来。其外果皮的表皮细胞体积比中果皮，内果皮小。随着果实生长的开始，外果皮细胞先垂周分裂，增大果皮表面积，然后转为平周分裂，增加细胞层数，衍生出果实的亚表皮或下表皮。果实生长初期，中果皮主要以平周分裂为主，迅速增加细胞层数，到分裂结束。中果皮构成果实果肉部分，果实的耐贮性与果皮和果肉的组织结构有密切关系。

苹果果实的大小主要决定于果实的细胞数量和细胞体积。增大果实细胞的分裂能力和提高果实细胞体积膨大度，二者综合才可使果实的大小增加。果实最终大小取决于花前因素和果实的早期生长（Harada T. et al.，2005；Cruz Castilloa J G. et al.，2002）。苹果果实细胞的活跃分裂通常都在花后数周之内（3~4 周）。在果肉细胞的活跃分裂期间，细胞数量基本增加达到稳定程度，进入幼果发育期后，细胞的分裂即由盛转衰直到分裂停止。通过测定果肉组织中的DNA的含量可以准确判断果实细胞分裂停止的时间（Ojeda H et al.，1999），果实细胞分裂停止的顺序是：内果皮→中果皮→外果皮（Nakagawa S et al.，1995）。

三、苹果果实发育过程中生理生化变化

3.1可溶性糖的变化

果实内主要含葡萄糖、果糖和蔗糖，总称为可溶性糖，其中葡萄糖和果糖又称为还原糖。邓继尧（1995）的对金冠苹果研究认为，果实在生长发育过程中有2次总糖快速积累期，第一次在果实膨大中期，第二次在果实膨大末期至成熟的始期，第二次的增长率比第一次低，果实约2/3的糖是在两次快速积累期形成的。田勤科等（2004）对富士苹果研究表明，总糖、蔗糖和果糖有2个迅速积累期，即8月中旬到9月初，此时主要是果糖的积累；10月上旬，总糖、蔗糖和葡萄糖积累较快。

3.2 有机酸含量的变化

苹果酸是苹果果实中有机酸的主要成分，苹果风味品质主要取决于果实糖酸含量及其配比关系，含酸量对其风味品质影响较大（BruynJW, et al.，1968；NybomN.，1959）。苹果果实在发育初期含酸量最高，随着果实的膨大发育含酸量逐渐下降，前期下降快，后期较缓慢。

3.3 维生素C的变化

维生素C是抗坏血酸和脱氢抗坏血酸的泛称。苹果果实中维生素C含量3~30mg/100g，不同苹果品种果实中维生素C含量有较大差异，而且是果皮中含量较多，果肉中含量甚少，着色好的果实维生素C含量较高。邓继尧（1995）对金冠苹果果实发育研究认为，幼果期果实维生素C含量最高，随果实生长发育而逐渐下降。

3.4 芳香物质

苹果果实中芳香物质含量较高，不同品种间芳香物质的种类及含量存在差异，同一品种的香气物质含量决定于品种的营养条件、栽培方式、年份、生态条件和果实的成熟度及贮藏条件。苹果成熟前果实游离脂肪酸含量很低，果实香气也很少；随着果实成熟，脂肪酸特别是油酸、亚油酸和亚麻酸等不饱和脂肪酸含量增加，果实香气增多；苹果香气在呼吸跃变期产生最多。阎振立（2005）对华冠苹果果实的分析认为，果实中有70多种不同种类芳香物质，过高的醇类物质含量及其比例组成是形成华冠苹果特异香气的原因。牛自勉等（1996）研究表明，矮化砧可显著增加苹果的香气，卜万锁（1998）研究认为果实套袋使苹果香气减少。Fan等（1999）研究表明，用1-甲基环丙烯（l-MCP）、茉莉酸甲酷及离子辐射处理，均抑制苹果香气的形成，其机理是抑制了乙烯的产生和呼吸作用。

3.5 果实色泽

果皮色泽是决定苹果品质和商品价值的重要因素。果实色泽主要由叶绿素、胡萝卜素、花青素和黄酮素等色素含量及其配比决定。使苹果果皮呈红色的色素是花青苷。花青苷由花青素和糖构成，果皮着色红色程度取决于果皮中花青苷的积累量及分布状况。孙建设（2000）对富士苹果研究表明，果皮叶绿素的积累6月10日前后有一次高峰，随后直到成熟期呈下降趋势；果皮花青苷积累有两次高峰，前期积累较多，以后随叶绿素含量的降低而降低，7月5日至8月20日花青苷含量减少为零，8月下旬果皮花青苷迅速积累，10月后积累速度减缓，品种基因型差异和外部环境条件影响果皮花青苷的积累。光和温度对花青素的积累起着十分重要的作用，白色光照射可促进采后果实花青苷的形成积累。刘俊华等（2005）研究表明，在无光照条件下，不同贮藏温度的红富士花青苷的合成和降解不同，花青素的形成和积累与糖含量密切相关。赵宗方等（1994）研究，富士苹果果皮中花青素的含量与果肉的还原糖及可溶性糖含量呈极显著的线性关系。

四、内源激素及生长调节剂对苹果果实生长发育的调节作用

在苹果果实生长发育的全过程中，均受内源激素的调控。苹果植株体内存在着植物界的五类基本内源激素物质，生长素（IAA）、赤霉素（GA）、细胞分裂素（CTK）、脱落酸（ABA）、乙烯（Eth）；同时还存在着一些非激素类内源调节物质，如多胺（PA）、酚类以及一些脂肪酸的衍生物、甾类化合物、类萜等。

4.1 激素对苹果开花座果的生理作用及调控机制

苹果开花座果的过程是花芽开放、花粉粒中的花粉传至柱头萌发、花粉管生长通过花柱进入胚囊、释放雄配子、在胚囊中雌雄配子结合完成受精。在苹果花的授粉受精过程中，花粉管的生长速度、胚珠的存活时间和花粉的萌发直接影响着苹果座果。