莲雾果实发育过程中果皮色泽和色素的变化

福建省农业科学院科研项目

季度研究报告

莲雾果实发育过程中果皮色泽和色素的变化

项目类型 : 福建省种业创新与产业化工程

项目名称 ： 福建莲雾品种创新应用及产业带工程建设

承担单位 ： 福建省农业科学院 作者姓名 ： 魏秀清 通讯作者 : 许家辉 联系电话 ： [1**********] 电子邮箱 ： [email protected]

福建省农业科学院 2012年4月

目 录

摘要 ................................................................. 错误！未定义书签。 1、项目背景 .......................................................................... 1 2、研究概述 .......................................................................... 1 3、材料与方法 ........................................................................ 2 4、结果与分析 ........................................................................ 2 5、讨论 .............................................................................. 5 6、参考文献 .......................................................................... 5 7、知识产权 .......................................................................... 5 8、致谢 .............................................................................. 7

莲雾果实发育过程中果皮色泽和色素的变化

魏秀清 许家辉 福建省农业科学院果树研究所

摘 要

为探明莲雾果实发育过程果皮色泽和色素的变化，以黑珍珠莲雾优系‘农科二号’为材料进行了研究。结果表明：随着果实的成熟，果皮颜色由黄绿色逐渐向红色转变；叶绿素a 、叶绿素b 含量一直缓慢下降；类胡萝卜素、类黄酮、总酚含量先急剧下降后缓慢下降；花色素苷含量微降后急剧升高，采收时达到最高值。a 值与花色素苷含量极显著正相关，与叶绿素、类胡萝卜素、类黄酮和总酚含量极显著负相关，L 值、hº值和b 值与之相反。盛花后24d 至36d 为‘农科二号’果皮的转色期，转色前果皮色泽由叶绿素、类胡萝卜素、花色素苷、类黄酮和总酚共同决定，转色后花色素苷含量对果皮色泽起决定作用。 1、项目背景

本项目来源于福建省种业创新与产业化工程项目“福建莲雾品种创新及产业带工程建设”的专题三 “莲雾品种创新与良种配套栽培技术集成与推广”，专题主持人：许家辉，主要参加人员：叶新福、余东、魏秀清、章希娟、张立杰、许玲、张丽梅、周丹蓉、陈志峰。项目总经费1500万元，实施年限：2011.1－2013.12。项目主持单位福建省农业科学院，专题执行单位：福建省农业科学院果树研究所。 2、研究概述

莲雾〔Syzygium. samarangense (BI. ) Merr. et Perry〕又称洋蒲桃、紫蒲桃、爪哇蒲桃、水石榴、琏雾，桃金娘科（Mytaceae ）蒲桃属（Syzygium ），原产于马来半岛及安达曼群岛，传入我国华南地区已有400多年的历史。莲雾根据果皮颜色，可分为大（深）红种、粉红种、青种和白种。果实色泽是果实商品价值指标的重要组成部分，直接影响果实在市场上的竞争力。从台湾引进的黑珍珠莲雾是福建目前的主栽品种，属于典型的粉红种，但在福建其正造果果实着色差，色泽不鲜艳，影响了其商品价值。果皮的颜色是各类色素综合作用的结果，受叶绿素、花色素、类胡萝卜素、类黄酮等色素物质的含量及分布的影响，国内外有关果皮色素变化已有大量报道(张元慧,2004; 齐秀娟,2006; 闫忠

业,2006; 李平,1999; 熊作明,2007; 王伟杰,2006) 。在莲雾果皮色素研究上，仅见薛振晖等(2005)

对成熟的南洋种莲雾果皮进行了检测，结果表明果皮含花青素，微量叶绿素而不含类胡萝卜素，其果实发育过程中果皮色泽和主要色素的动态变化及其相互关系未见报道，本研究以黑珍珠莲雾优系‘农科二号’为试材，探讨果实发育过程中果皮颜色变化的生理基础，旨在为莲雾的高优栽培提供科学依据。 3、材料与方法

3.1 材料

试验材料选用黑珍珠莲雾优系‘农科二号’，采自漳州市东山县南浦莲雾种植场，于2011年5月中旬开始催花处理，先以90%孔度的遮阳网进行遮阴处理50d ，7月上旬除网当天喷药催花，药剂为：1.8%爱多收（复硝酚钠）800倍液+5‰尿素+有效成分480g/L乐斯本（毒死蜱）500倍液+海藻素800倍液进行叶面喷施，7d 后再次喷药，距第1次催花10d 后全园灌水1次保证花芽生长。本实验选择长势较一致的结果树3株，于盛花期（9月4日）在东、南、西、北方向枝条内侧，留当天开放的花朵，其余花朵全部去除，于盛花后5d （9月9日）、15d （9月19日）、24d （9月28日）、36d （10月10日）、46d （10月20日）、56d （10月30日，果实成熟）进行采样，记为T1、T2、T3、T4、T5、T6。每棵树每方向采果5个，共20个。果实洗净，凉干，迅速进行果实色差测定，后用刨刀剥取果顶部果皮，置冻存管中，液氮速冻，后置于-80℃冰箱保存备用。 3.2 方法

3.2.1 果实色差检测 用HP-200型精密色差仪（深圳汉谱光彩有限公司）测定果实果顶色度中的亮度指标L 值、综合色度指标色度角h º值（h ：综合色度指标，从0至180依次为紫红、红、橙、黄、黄绿、绿、蓝绿色，其中h º=0,紫红色h º=90 黄色h º=180 蓝绿色）、红绿色指标a 值和黄蓝指标b 值，每个重复测定20个果，重复3次。

3.2.2 果实色素含量测定 叶绿素和类胡萝卜素含量的测定参照朱广廉(1990)的方法进行。按Arnon 公式计算叶绿素a 、叶绿素b 和总叶绿素的含量，按波钦诺克(1949)报道的方法计算类胡萝卜素含量。花色素苷、类黄酮和总酚含量的测定参照林河通(2005)等的方法进行。以U=A280/g作为一个总酚单位；以U=A325/g作为一个类黄酮单位；以U=（A 530- A600）/g作为一个花色素苷单位。 3.3 数据分析

数据采用 Microsoft Excel 软件进行绘图和分析，用SPSS 软件进行Duncan's 新复极差分析法。

[9]

4、结果与分析

4.1果皮颜色在果实不同发育阶段的动态变化

从表1可以看出，在整个果实发育过程中，果皮的a 值前期缓慢上升，在盛花后36d 急剧上升，盛花后46d 达到最大，而在果实成熟采收时a 值显著下降；果皮的b 值在果实发育过程中均在下降，

除了盛花后36d 和46d 之间差异不显著，其他时期差异都极显著，果实成熟采收时值最低；h º值总体呈现下降的趋势，果实发育早期变化不显著，盛花后36d 急剧下降，差异极显著，表明已进入果实迅速转色期；果皮的L 值没有明显的变化规律。在整个果实发育过程中，果皮从黄绿色逐渐转为红色，直至暗红，与目测结果一致。

表1 不同发育阶段果皮L 值、h º值、a 值和b 值的变化

Table 1 Changes in L value,hº value,a value,b value in peel during different development stages 时期/色泽指标

T1 T2 T3 T4 T5 T6

L

72.17±1.92 bcBC 73.18±4.10 bB 66.85±1.95 dD 75.35±3.48 aA 71.38±9.72 cC 51.65±2.13 eE

hº

95.86±2.43 aA 94.82±4.14 aA 95.14±6.88 aA 22.38±5.13 bB 17.41±2.32 cC 12.72±1.30 dD

a

-3.98±1.70 eD -3.00±2.58 deD -2.44±2.57 dD 41.50±6.98 bB 51.67±9.18 aA 36.67±3.23 cC

b

38.47±1.16 aA 35.92±1.52 bB 21.59±3.04 cC 16.39±2.20 dD 16.29±3.92 dD 8.22±0.75 eE

4.2 果皮叶绿素在果实发育过程中的动态变化

随着果实的膨大，果皮的叶绿素a 、叶绿素b 和总叶绿素含量整体表现为下降趋势，以盛花后5d 的含量最高，表明果皮绿色初时（盛花后15d 前）最浓，而后逐渐变淡，与田间目测结果一致。在果实发育初期，叶绿素a 的含量高于叶绿素b 的含量，但在盛花后36d 时叶绿素b 含量上升，此后叶绿素b 含量高于叶绿素a 的含量，由此可见，盛花后36d 后，果皮叶绿素种类以叶绿素b 起主导作用。在盛花后56d （果实成熟时）三者含量降至最低，分别为盛花后5d 的10.40%，18.52%和14.05%。

表2 不同发育阶段果皮叶绿素a 、叶绿素b 、总叶绿素和类胡萝卜素含量的变化

Table 2 Changes in contents of chlorophyll a,chlorophyll b,total chlorophyll and carotenoid in peel during different

development stages

时期/色素种类

T1 T2 T3 T4 T5 T6

叶绿素a （mg/g） 0.0298±0.0037 aA 0.0259±0.0027 bB 0.0149±0.0015 cC 0.0099±0.0018 dD 0.0050±0.0004 eE 0.0031±0.0002 eE

叶绿素b （mg/g） 0.0243±0.0010 aA 0.0134±0.0005 bB 0.0115±0.0019 cB 0.0136±0.0034 bB 0.0059±0.0007 dC 0.0045±0.0002 dC

总叶绿素（mg/g） 0.0541±0.0043 aA 0.0393±0.0032 bB 0.0264±0.0028 cC 0.0235±0.0052 cC 0.0109±0.0011 dD 0.0076±0.0004 dD

类胡萝卜素（mg/g） 0.0277±0.0028 aA 0.0161±0.0006 bB 0.0047±0.0005 cC 0.0041±0.0004 cCD 0.0026±0.0002 dD 0.0024±0.0000 dD

4.3 果皮类胡萝卜素在果实发育过程中的动态变化

果实发育过程中果皮类胡萝卜素的动态变化如表2所示，从盛花后5d 到果实成熟期间，果皮类胡萝卜素含量一直呈下降趋势，从盛花后5d 到24d ，含量急剧下降，盛花后24d 的含量仅为盛花后5d 的17.10%，之后平缓下降，到果实采收时达到最低（0.0024mg/g）。可见，果实发育初期是类胡萝卜素快速降解时期，对果皮的呈色作用也迅速下降，与果皮颜色b 值变化相一致。

4.4 果皮花色素苷、类黄酮和总酚在果实发育过程中的动态变化

表3显示，果皮花色素苷含量在盛花后5d 到24d 缓慢下降，差异显著，盛花后36d 含量急剧上升，差异极显著，果实成熟采收时花色素苷含量达到最大，是盛花后5d 含量的10.064倍。果皮花色素苷含量与果实颜色a 值发生急剧转变的时期都发生在盛花后36d ，表明此时为果实着色的关键时期。

果皮类黄酮与总酚含量在果实发育过程中的变化与类胡萝卜素含量变化相似，果实初期快速下降，盛花后5d 、16d 与24d 含量差异极显著，之后平缓下降，含量差异不显著，盛花后56d 果实采收时达到最低值，分别为盛花后5d 含量的1.27%和3.50%。类黄酮表现为黄色，其变化情况与b 值的变化相符。

表3 不同发育阶段果皮花色素苷、类黄酮和总酚含量的变化

Table 3 Changes in contents of anthocyanin,flavonoids and total phenols in peel during different development stages

时期/色素种类

T1 T2 T3 T4 T5 T6

花色素苷（U/g DW） 0.4826±0.0317 dD 0.1944±0.0069 eD 0.1350±0.0544 eD 1.9832±0.2657 cC 3.3085±0.1453 bB 4.8569±0.4820 aA

类黄酮（U/g DW） 0.3773±0.0141 aA 0.1844±0.0150 bB 0.0354±0.0072 cC 0.0187±0.0021 cC 0.0157±0.0021 cC 0.0048±0.0042 cC

总酚（U/g DW） 1.3682±0.1359 aA 0.5875±0.0576 bB 0.0813±0.0081 cC 0.0374±0.0071 dC 0.0375 ±0.0035 dC 0.0479±0.0207 cdC

4.5 果皮各色素之间的相关性分析

果皮在不同发育阶段各色素含量之间的相关性见表4，花色素苷含量与叶绿素、类胡萝卜素、类黄酮和总酚含量极显著负相关；叶绿素、类胡萝卜素、类黄酮和总酚含量两两之间极显著正相关；a 值与花色素苷含量极显著正相关（r=0.877），与叶绿素、类胡萝卜素、类黄酮和总酚含量极显著负相关（r=－0.777，－0.671，－0.639，－0.669）；L 值、hº值和b 值与各色素的相关性与a 值相反，与花色素苷含量极显著负相关，相关系数分别为－0.754，－0.901和－0.783，与叶绿素、类胡萝卜素、类黄酮和总酚含量极显著正相关。可见，莲雾果皮成色与叶绿素、类胡萝卜素、花色素苷、类黄酮和总酚含量密切相关。

表4果皮各色素间及其与L 值、hº值、a 值、b 值的相关分析

Table 4 Correlation coefficient with pigment factors,L value,hº value,a value and b value one other 分析项目 总叶绿素 类胡萝卜素 花色素苷 类黄酮 总酚

类胡萝卜素 0.929**

花色素苷 -0.788** -0.577**

类黄酮 0.878** 0.981** -0.525**

总酚 0.883** 0.983** -0.554** 0.994**

L 0.818** 0.686** -0.754** 0.576** 0.591**

hº 0.776** 0.665** -0.901** 0.631** 0.659**

a -0.777** -0.671** 0.877** -0.639** -0.669**

b 0.910** 0.907** -0.783** 0.879** 0.903**

**表示相关性在0.01水平上显著

5、讨论

植物色泽受叶绿素、类胡萝卜素、花色素、类黄酮等色素物质和总酚等次生类物质的影响，是它们综合作用的结果。植物呈绿色，主要受叶绿素影响(王玲平,2010; 刘维侠,2010) ；呈橙色、黄色，主要受类胡萝卜素、类黄酮等的影响(熊作明,2007; 王伟杰,2006; 陶俊,2003; 许建兰,2010; 杨祥燕,2009) ；呈白色、红色、紫色、黑色等主要受花色素的影响(张元慧,2004; 齐秀娟,2006; 闫忠业,2006; 李平,1999; 王玲平,2010; 刘维侠,2010; 孙卫,2010; 黄荣峰,2011; 明兴加,2006) ，但也有研究结果表明呈红色与花色素无关，枣果实在转红过程中未检测到花色苷类物质。本研究结果表明，粉红种莲雾果实成熟时花色素苷含量对果皮色泽起决定作用。相关性分析表明莲雾果实发育过程果皮呈色与叶绿素、类胡萝卜素、花色素苷、类黄酮、总酚含量密切相关，其色素含量变化与苹果(闫忠业,2006) 、李(张元慧,2004) 、荔枝(李平,1999) 、山楂(齐秀娟,2006) 等果皮各色素含量的变化趋势相似。莲雾果实发育初期叶绿素、类胡萝卜素、类黄酮和总酚含量较高，花色素苷含量低，果皮a 值为负，b 值较高，盛花后5d 果皮hº值为95.86，表现为黄绿色；随着果实的发育，叶绿素含量平缓下降，类胡萝卜素、类黄酮和总酚含量在盛花后5d 与24d 期间迅速下降，花色素苷含量在盛花后24d 后开始迅速增加，果皮a 值由负转正，b 值下降，hº值从95.14下降到22.38，差异极显著，果皮很快显现红色。可见，莲雾与李(张元慧,2004) 、山楂(齐秀娟,2006) 、紫色茄子(王玲平,2010) 等相似，花色素苷含量迅速增加时期即为果皮转色期，盛花后24d 至36d 为‘农科二号’的转色关键时期。

叶绿素可以吸收较多的红光，使光敏素的效应降低，进而抑制花色素苷的合成(李铭,2010) ，因而叶绿素的减少有利于花色素苷的积累。山楂(齐秀娟,2006) 、红色甜椒(吴雪霞,2008) 、紫色茄子(王玲平,2010) 等叶绿素含量下降时期与在花色素苷含量积累时期重叠，李(张元慧,2004) 、红肉桃(许建兰,2010) 等花色素苷的积累发生在叶绿素含量下降之后。本试验相关性分析表明，花色素苷含量与叶绿素含量呈极显著负相关，说明叶绿素在花色素形成前的降解与花色素的迅速合成有关(李平,1999) ，与李、红肉桃相似。植物花色素苷的主要生物合成有苯丙烷类途径和类黄酮途径(李铭,2010) ，与类黄酮、酚类物质的合成途径有交叉有重叠，相互依存，相互制约。本试验结果表明莲雾花色素苷含量变化与类黄酮及总酚含量之间存在极显著负相关，这与杨祥燕等(2009)研究结果相反，与闫忠业等(2006)，吴雪霞等(2008)的研究结果不一致，这可能与花色素苷的组成成份及其比例有关，有待于进一步研究。

6、参考文献

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7、知识产权

已向热带作物学报投稿。 8、致谢

论文完成过程中受到余东、章希娟、陈志峰、许玲、张立杰、周丹蓉、邓朝军的帮助，特此谢意！