氯吡脲对不同基因型西瓜果肉质地的影响

摘    要：为研究氯吡脲（CPPU）辅助授粉对西瓜果肉质地的影响，以100 mg·L-1的CPPU对4种基因型西瓜品种进行辅助授粉，对成熟西瓜果肉质地（硬度、脆度、胶着性、咀嚼性）及细胞壁多糖物质（粗纤维、纤维素、半纤维素、木质素、原果胶、可溶性果胶）含量进行检测和相关性分析。结果表明，不同基因型间西瓜果肉质地有所不同，且CPPU处理对西瓜果肉质地的影响与品种基因型密切相关；果肉质地差异分析表明，与人工授粉相比，CPPU处理后硬度、脆度、胶着性和咀嚼性4个TPA指标均有所提高，酥脆基因型及黄枚的两个处理方式间差异显著，而硬脆基因型蜜枚的两个处理方式间差异不显著。细胞壁多糖物质分析表明，与人工授粉相比，CPPU处理显著增加了硬脆基因型的粗纤维与纤维素含量，而酥脆基因型的趋势与之相反。此外，与人工授粉相比，CPPU处理可以导致西瓜果肉原果胶含量显著降低而可溶性果胶含量显著增加。相关性分析结果表明，酥脆型西瓜果肉质地更易受到CPPU处理的影响。研究结果为CPPU在西瓜生产中的应用提供了参考。

关键词：西瓜；果肉质地；人工授粉；CPPU

中图分类号：S651 文献标志码：A 文章编号：1673-2871（2024）10-038-09

收稿日期：2024-05-06；修回日期：2024-07-16

基金项目：河南省科技攻关项目（242102110242）；中国农业科学院科技创新工程专项经费项目（CAAS-ASTIP-2021-ZFRI）；国家现代农业产业技术体系（CARS-25-03）；河南省重大科技专项（221100110400）

作者简介：张继文，男，在读硕士研究生，研究方向为西瓜果实质地研究。E-mail：zjw7900@163.com

通信作者：路绪强，男，副研究员，研究方向为西瓜遗传育种。E-mail：luxuqiang@caas.cn

Effects of forchlorfenuron on flesh texture of watermelon fruit in different genotypes

ZHANG Jiwen1， ZHU Hongju1， HE Nan1， ZHAO Yong1， YUAN Luming1， LIU Wenge1， LU Xuqiang1，2

（1. Zhengzhou Fruit Research Institute， Chinese Academy of Agricultural Sciences， Zhengzhou 450009， Henan， China; 2. Zhongyuan Research Center， Chinese Academy of Agricultural Sciences， Xinxiang 453500， Henan， China）

Abstract： The objective of this study was to investigate the impact of forchlorfenuron（CPPU）assisted pollination on the texture of watermelon flesh. Four genotypes of watermelon variety were assisted pollinated with 100 mg·L-1 of CPPU. The effects of CPPU-assisted pollination on flesh texture（hardness， fracturability， gelatinousness， chewability）and cell wall polysaccharide substance content（crude fibre， cellulose， hemicellulose， lignin， protopectin， soluble pectin）were investigated through the application of correlation analysis. The results indicate that there are significant difference in the texture of watermelon flesh among different genotypes. Moreover， the effect of CPPU treatment on the texture of watermelon flesh is closely related to the genotype of the variety. The analysis of the difference in flesh texture revealed that the four TPA indicators of hardness， fracturability， stickiness and chewiness were all enhanced following CPPU treatment in comparison to that of artificial pollination. Moreover， the difference was statistically significant among the treatments for the crispy genotypes. However， no significant difference was observed among the treatments for the hard and crunchy genotypes. The analysis of cell wall polysaccharide substances demonstrated that the CPPU treatment resulted in an increase in the crude fibre and cellulose content of the crunchy genotypes， while the opposite trend was observed in the crispy genotypes. Additionally， the CPPU treatment resulted in a reduction in watermelon flesh protopectin content and an increase in soluble pectin content. Correlation analyses demonstrated that the texture of the watermelon flesh of the crisp genotypes was more susceptible to the effects of the CPPU treatment. The findings of this study provide reference for the potential application of CPPU in watermelon production.

Key words： Watermelon; Flesh texture; Artificial pollination; CPPU

西瓜是葫芦科西瓜属植物，因其具有味甜多汁、富含多种维生素等特性，已经成为了一种重要的园艺作物。作为全球最大的西瓜生产与消费国，2022年我国西瓜生产面积139万hm2，其中设施栽培面积占比50%左右（FAO）。西瓜栽培模式主要包括设施栽培和露地栽培，其中设施栽培由于隔绝了外界环境，无法依靠蜜蜂等昆虫进行授粉，西瓜授粉必须借助一定的人工辅助坐果技术来确保西瓜的坐果率，高昂的人工授粉费用是限制西瓜现代化规模栽培的主要因素之一[1]。而氯吡脲（CPPU）作为一种合成的新型细胞分裂素，可以促进西瓜坐果，目前已在西瓜产业中大面积应用，但其对西瓜果实质地的影响至今仍存在一定争议[2]。因此，研究CPPU对西瓜果肉质地的影响，对提高西瓜的市场竞争力具有重要意义。

果实质地常常用来综合评价果实品质，它是果实商品性的重要指标。西瓜果肉质地不仅影响其食用品质，也关系到消费者的购买意愿。此前，西瓜果肉质地评价主要依靠感官评价，该方法存在明显的主观偏差以及无法定量等缺点。利用水果硬度计，通过测量水果硬度用于评价果实质地则忽略了果实脆度、咀嚼性等其他感官参数[3]。近年来，前人致力于通过使用质构仪（TPA）等仪器来确保水果质构评估参数的客观性，与感官评价相比，其操作更加简单方便，评价结果也更加客观和精准[4]。目前，关于果实质地与CPPU辅助授粉的相关研究有很多，Brummell[5]研究发现，果实细胞壁组分代谢是果实软化的主要因素，在其成熟和软化过程中，细胞壁多糖组分（粗纤维、纤维素、半纤维素和果胶）在一系列酶的催化作用下发生裂解，从而导致了细胞壁结构丧失和细胞壁黏附性减弱，从而影响果实质地。沈泰[6]用CPPU处理、人工授粉、蜜蜂授粉等3种坐果技术对甜瓜果实质地进行分析，结果表明，CPPU处理后的果实质地与蜜蜂授粉处理的效果相似，并且显著高于人工授粉。李佳桐等[7]研究发现，CPPU处理对西瓜的产量和果实质地具有显著的促进作用，能够提高产量并增加含糖量，该技术已被广泛采纳并应用于西瓜的栽培生产之中。黄远等[8]研究发现，CPPU处理能够增加西瓜果肉硬度、维生素C含量等从而影响口感。此外，纤维素和半纤维素含量较高可能会使果肉更加紧实，而果胶含量和状态则会影响果肉的多汁性和口感[9-11]。综上可知，当前的研究大多集中在CPPU处理下的坐果机制与单一品种果实质地的评价上，而关于不同基因型西瓜品种在CPPU处理下的果肉质地变化的研究尚缺乏深入探讨。因此，笔者以不同基因型西瓜果实为研究对象，测定CPPU处理后西瓜果肉质地参数变化及果肉细胞壁多糖含量，以期明确CPPU处理对西瓜果实质地的具体影响，为实现西瓜优质高效栽培提供理论依据。

1 材料与方法

1.1 材料

供试材料由中国农业科学院郑州果树研究所多倍体西瓜遗传育种课题组提供，所有品种均为自交系，具体品种名称及性状特征见表1。供试药剂氯吡脲（CPPU）由四川省兰月科技有限公司提供，其原液浓度（φ）为0.1%，分子式为C12H10ClN30。

1.2 试验地概况

试验于2023年3－7月在中国农业科学院郑州果树研究所新乡综合试验基地进行，土质为砂壤土，每667 m2施用优质农家肥2000 kg，硫酸钾型复合肥50 kg。该地区属温带大陆性季风气候，年平均气温14.0 ℃，年平均降水量656.3 mm，气候温和，光照充沛。

1.3 试验设计

试验采用双因素完全随机设计，分别为4种不同基因型西瓜和不同坐果处理方式（人工授粉与CPPU处理）。试验选取土壤理化性质相对一致的塑料大棚种植，为避免外界昆虫带来的影响，棚两侧的通风处和出入口均采用60目的纱网封闭，株行距为0.5 m×2.5 m，小区面积25 m2，3次重复。试验材料采用32孔穴盘育苗，选取长势健壮一致的3叶1心期的幼苗定植，采用地爬栽培、地膜覆盖、双蔓整枝，每株留1果，采用膜下滴灌水肥一体化方式进行管理，上午7：30－9：00进行授粉处理。人工授粉选取当日开放的雄花与主蔓第二、第三雌花节位的雌花进行人工辅助授粉；CPPU处理需提前将CPPU可溶剂液稀释100倍（100 mg·L-1），用微型喷雾剂喷施于当日开放的主蔓第二、第三雌花节位雌花子房上，授粉期温度30 ℃左右，使用吊牌记录授粉类型与授粉日期。判断西瓜是否成熟采取授粉日期计算法，成熟后选用授粉日期、坐果节位一致且外观相近的3个果实，带回试验室进行取样处理，用于质地剖面分析（TPA）与细胞壁多糖物质含量测定。

1.4 试验指标测定方法

1.4.1 果实质地的测定 参考Lu等[12]和唐睿[13]利用TAXT Plus物理特性分析仪进行质地剖面分析（TPA）的测量方法。将西瓜纵向切为2半，按照剖面的上（果柄端）、下（花痕端）、左（向阳面）、右（向阴面）、中（果实中心）的顺序，分别切成1 cm×1 cm×1 cm的小方块。将样品放置在TPA测试板上，使用P/100探针（φ100 mm压板）进行。预压速度、下压速度、压后上行速度分别设定为2.0、1.0、1.0 mm·s-1。果肉的压缩变形率为70%，压缩停止时间为5.0 s，触发力为10.0 g。使用质地剖面分析仪系统软件计算质构参数[14-15]。

1.4.2 细胞壁多糖物质含量的测定 粗纤维含量的测定参考Oyeyinka等[16]的方法。称取5.0 g的样品加入100 mL 0.25 mol·L-1的硫酸溶液中煮沸30 min，然后过滤。使用沸水将不溶物连续清洗4次，以排出残留的硫酸。用100 mL 0.31 mol·L-1的氢氧化钠处理残留物，然后用蒸馏水洗涤最终残留物的碱物质。然后将样品置于100 ℃条件下烘干，冷却后称质量（C1）。将样品在550 ℃条件下焚烧2 h，冷却后再次称质量（C2）。粗纤维含量计算公式如下：