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使用生物刺激剂来控制甜樱桃的浆果开裂

作者:Alessandro Mataffo, Pasquale Scognamiglio, Boris Basile*。Alessandro Mataffo, Pasquale Scognamiglio, Boris Basile*
Department of Agricultural Sciences, University of Naples Federico II, 80055 Portici, Italy
*Correspondence:boris.basile@unina.it

敲击樱桃

果实开裂是一种严重的收获前生理障碍,影响许多作物,如樱桃、葡萄、西红柿、柑橘类水果、无花果、荔枝等(Khadivi-Khub,2015)。果实开裂引起的损害可能仅限于皮肤,但也可能扩展到果肉(裂开)。裂开的水果不再能在新鲜市场上销售,只能被运往转化行业。在最坏的情况下,果实开裂还可能导致腐烂感染(Peet, 1992),使果实甚至不适合于转化用途(Simon, 2006)。一些生物化学、解剖学、遗传学、环境和农艺学因素可以诱发果实开裂。樱桃(Prunus avium L.)是对这种生理紊乱最敏感的作物之一。樱桃开裂主要有三种类型,根据果实的哪个部分进行分类:i)茎端开裂,在花梗附近有明显的圆形疤痕;ii)顶端开裂的特点是位于樱桃的花柱端有小裂纹;iii)侧面开裂包括樱桃侧面的纵向破裂。

不同的栽培品种可能更容易出现不同种类的裂纹,例如,心形品种特别容易出现前两种裂纹,即茎端裂纹和顶端裂纹,因为茎腔深,有利于积水。果实通过吸收表面的水和裂缝增加体积。一些研究强调,水的存在促进了角质层孤立样本上微裂纹的形成,主要是由于角质层减弱。这种损害甚至可能发生在樱桃发育的早期阶段。然后,由此产生的伤口的亚层化,导致市场价值的显著损失(西蒙, 2006)。在最坏的情况下,甚至有可能小的伤口会增加,损害整个水果(Knoche和Peschel, 2006)。

侧裂一般是由根系快速吸水引起的,在收获期下雨时更频繁。在组织学层面上,侧裂始于角质层上的微伤口的形成。从这些不连续的地方,有苹果酸的泄漏,促进细胞壁的Ca2+流失,从而导致表皮细胞的死亡和中间层的减弱。这种级联效应在表面传播,直到皮肤裂开。Schumann等人(2019年)提出的这种传播模式被称为 "拉链模式"。研究发现,果皮较厚的栽培品种对开裂的抵抗力更强。果实大小是果实开裂的另一个重要易感因素。果实大的栽培品种一般更容易开裂。同样,旨在增加樱桃大小的农业实践,如应用生长调节剂(赤霉素和氰氨化钙),可以增加水果对开裂的敏感性。

可溶性固体含量的提高是另一个可以诱发裂纹发生率增加的果实性状(西蒙等人,2004)。这种影响主要是由于渗透势的下降,刺激水分通过果皮吸收,这诱发了樱桃体积的突然增加。当水果表面有自由水时,情况尤其如此。果皮弹性在减少樱桃开裂的突发事件中起着举足轻重的作用,因为它使果实更能抵御由增加的潮气所产生的张力。果皮弹性主要取决于栽培品种和水果的发育阶段。这一特性使得像 "Regina "这样的栽培品种对果实开裂的抵抗力自然更强。由于气候变化的影响,樱桃开裂的发生率预计在未来也会增加,因为预测极端气象事件的频率会增加。事实上,大多数气候模型指出,随着空气温度的上升,预计会出现蒸发需求的增加,随之而来的是降水强度的增加。总的来说,这些条件会使一些地区不再适合种植樱桃。

考虑到樱桃种植的巨大经济重要性以及裂纹可能导致的相关负面经济影响,人们提出了许多策略来减少这种作物的裂纹发生率。使用塑料防雨罩被认为是减少裂纹发生率的合适策略,但采用这种策略有许多缺点,如安装成本高,罩子下的温度和湿度增加,可能会促进有害真菌的攻击。文献中提出的另一个策略是应用抗蒸腾剂喷雾,但这些处理可能对果实成分产生负面影响。此外,它们在减少果实开裂方面的适用性仍有争议,主要是因为很难在整个果实表面均匀地使用这些产品。

生长调节剂被广泛用于樱桃栽培,主要用于增加果实大小。可能由于这个原因,在大多数的研究中,使用生长调节剂与开裂发生率的增加有关。另一方面,赤霉素通过增加果皮的弹性,有效地控制了开裂。另一种可能的治疗方法是叶面施用钙,它在加强中间层和果胶方面起着关键的作用。事实上,以许多不同的形式应用这种元素被发现可以减少开裂的发生率(西蒙,2006)。

然而,对作物可持续性的日益关注增加了种植者和研究人员对植物生物刺激剂的兴趣,这是一组复杂的、异质的产品,即使在非生物压力条件下也能诱发植物的有趣反应,因此非常有用。这些产品中的一些也被评估为减少樱桃对果实开裂的敏感性。尽管关于这个问题的科学文献仍然很少,但有几个迹象表明,一些生物刺激剂可能对这个目的有用。Vercammen等人(2008年)在比利时对 "甜心 "栽培品种进行的一些实验中发现,应用蛋白质水解物或海藻提取物可以促使樱桃开裂的发生率降低,即使与应用氯化钙相比也是如此。作者比较了两种蛋白质水解物和一种基于叶绿素的产品的效果,他们强调,每两周(从成熟期开始)以5升/公顷的产品浓度(稀释在700升水中)叶面施用这些生物刺激剂可以减少裂纹的发生。发现这些产品对减少通过皮肤吸水引起的开裂的发生非常有效,而在测试的三种产品中--基于A. nodosum的产品也防止了侧面开裂的发生,这种开裂经常发生在土壤中的水供应突然增加的情况下。作者还强调,如果在预期降雨前至少两小时施用植物来源的蛋白质水解物,可以有效地减少裂纹的发生。Correia等人(2020年)在葡萄牙进行的 "Sweetheearth "栽培品种的实验中,评估了一种基于A. nodosum的生物刺激剂,在生长季节施用三次(在果实开始发育时,在皮肤颜色由绿变黄时,在皮肤颜色由黄变红时),与氯化钙一起叶面施用。在这个实验中,基于生物刺激剂的处理涉及到每株植物2.5升的溶液,其中含有1.25毫升的A. nodosum和12.5毫升的CaCl2(1.08升/公顷的A. nodosum和10.8的CaCl2)。作者展示了这种产品在防止开裂方面的有效性。据观察,与未处理的对照组和仅用钙处理的植物相比,施用生物刺激剂引起了角质层的增厚。

Gonçalves等人(2020年)在最近的一项研究中表明,应用A. nodosum提取物如何刺激维生素C的生产,使其含量增加74%。此外,作者观察到抗氧化活性的增加和'Staccato'栽培品种的果实糖分的增加。该实验共涉及三次生物刺激剂的叶面施用(开花后4、7和8周),浓度为每100升水200毫升。

Basile等人(2021)在 "Kordia "和 "Regina "栽培品种的露天田间实验中,研究了叶面施用基于热带植物的生物刺激剂和钙对水果质量和产量的影响。处理包括在萼片开放期首次施用3.75升/公顷的A. nodosum提取物和3升/公顷的有机肥(5%的钙和3%的有机氮,来自植物衍生的蛋白水解物)。然后将1.5升/公顷的热带植物提取物与第一个处理中使用的相同的有机肥料结合起来施用。这是在盛花期、花瓣掉落期和花瓣掉落后一周进行的。结果表明,特别是在 "Kordia "品种中,这种策略使果实对钙的吸收提高了26%,如前所述,这是可以防止裂纹发生的一个方面。此外,生物刺激剂的应用还使两个品种的果实产量有了有趣的增加("Kordia "为7%;"Regina "为13%),果实大小和颜色得到改善,"Kordia "果实的可溶性固体含量增加了2.16°Brix。

总的来说,科学文献似乎同意生物刺激剂是控制水果生理失调的重要资源。必须强调的是,一些研究表明,生物刺激剂能显著提高植物的营养利用效率。考虑到为使农业生产更加可持续而做出的巨大努力,这种效果是非常重要的。提高养分的使用效率可以减少矿物肥料的使用,对农业系统的可持续性有积极的影响。此外,生物刺激剂的使用可以代表有机作物合成植物生长调节剂的有效替代品。尽管如此,还需要进一步研究,以更好地阐明生物刺激剂对预防樱桃开裂的适用性及其作用方式。

参考文献(点击)。

Basile, B., Brown, N., Valdes, J.M., Cardarelli, M., Scognamiglio, P., Mataffo, A., Rouphael, Y., Bonini, P., Colla, G., 2021.以植物为基础的生物刺激剂作为两个甜樱桃栽培品种的合成生长调节剂的可持续替代品。植物10, 1-13. https://doi.org/10.3390/plants10040619

Correia, S., Santos, M., Glińska, S., Gapińska, M., Matos, M., Carnide, V., Schouten, R., Silva, A.P., Gonçalves, B., 2020。外源化合物喷洒对樱桃开裂的影响:皮肤特性和基因表达。食品和农业科学杂志》100, 2911-2921。https://doi.org/10.1002/jsfa.10318

Gonçalves, B., Morais, M.C., Sequeira, A., Ribeiro, C., Guedes, F., Silva, A.P., Aires, A., 2020.甜樱桃cv. "staccato "的质量保存。"staccato "的质量保存,使用甘氨酸-betaine或叶绿素。食品化学 322, 126713. https://doi.org/10.1016/j.foodchem.2020.126713

Khadivi-Khub, A., 2015.影响果实开裂的生理学和遗传学因素。Acta Physiologiae Plantarum 37. https://doi.org/10.1007/s11738-014-1718-2

Knoche, M., Peschel, S., 2006.表面上的水加剧了甜樱桃果实角质层的微观开裂。美国园艺学会杂志》131, 192-200。https://doi.org/10.21273/jashs.131.2.192

Peet, M.M., 1992.番茄的果实开裂。HortTechnology 2, 216-223. https://doi.org/10.21273/horttech.2.2.216

Schumann, C., Winkler, A., Brüggenwirth, M., Köpcke, K., Knoche, M., 2019.甜樱桃皮中的裂缝启动和传播。一个简单的连锁反应导致了裂缝的 "运行"。PLoS ONE 14, 1-22. https://doi.org/10.1371/journal.pone.0219794

Simon, G., 2006.雨水诱发的甜樱桃(Prunus avium L.)果实开裂、其原因和预防的可能性回顾。国际园艺科学杂志》12, 27-35。

Vercammen, J., Van Daele, G., Vanrykel, T., 2008.甜樱桃的裂解。过去式?Acta Horticulturae 795 PART 2, 463-468. https://doi.org/10.17660/ActaHortic.2008.795.70