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测定‘库尔勒香梨’及其芽变品种‘沙01’在果实发育过程中,果实硬度、果皮和果肉组织显微结构、细胞壁组分含量及相关酶活性的变化,对果胶裂解酶基因、两个扩展蛋白基因和两个内切-β-1,4-葡聚糖酶基因的表达模式做了定量分析。以探明造成两品种果实硬度差异的关键因素,旨在为‘库尔勒香梨’新品种的选育奠定理论基础。试验结果如下:
(1)果实发育过程中,两个梨品种的带皮与去皮硬度均不断下降,其中在快速膨大期时果实硬度下降迅速,‘沙01’的下降速率高于‘库尔勒香梨’;果实成熟期趋于平缓,在此期间,‘沙01’果实的带皮硬度与去皮硬度均小于‘库尔勒香梨’;成熟期达极显著差异。
(2)随果实生长发育,两品种果皮组织中的角质膜厚度、表皮细胞及单宁细胞纵横径整体呈增加趋势,果肉组织中的石细胞团直径、团围薄壁细胞长度及薄壁细胞长度和宽度也逐渐增加,但两品种间的果皮和果肉组织结构存在较大差异,且这种差异主要集中于快速膨大期。果实成熟时,‘沙01’角质膜较薄、表皮细胞及单宁细胞细长且细胞层数较少、薄壁细胞较圆且排列疏松,石细胞团直径小且团围薄壁细胞长;‘库尔勒香梨’角质膜较厚、表皮细胞及单宁细胞短粗且细胞层数较多、薄壁细胞偏扁且排列紧密,石细胞团直径大且团围薄壁细胞较短。由此表明,果皮与果肉组织结构的差异,是造成两品种果实硬度不同的重要因素。
(3)随果实硬度的降低,两品种果皮和果肉中可溶性果胶含量升高,其余各细胞壁组分含量均下降。果实发育期间,两品种果皮中可溶性果胶含量和果肉中原果胶含量始终存在差异,而纤维素和木质素的含量虽然在果实成熟前不同,但成熟时均无显著差异,半纤维素则与之相反。在整个发育期间,果皮中可溶性果胶含量的变化差异是直接影响两品种果实带皮硬度差异形成的关键因素,原果胶含量的变化差异是两品种果实去皮硬度差异形成的关键因素。对细胞壁相关酶活性变化分析发现,两个梨品种不同部位的酶活性变化趋势一致,但各阶段的活性大小不同,其中多聚半乳糖醛酸酶和果胶裂解酶活性的升高促进了原果胶的降解,是造成果实硬度差异的关键酶。
(4)两个梨品种在发育期间,相同基因在不同部位中的表达趋势及高峰出现时期基本一致。PbEG3和PbEG4基因均在快速膨大期迅速下降且与果实软化无关;PbEXP2和PbEXP3基因的表达量则呈先增后减的趋势;在此发育期间,‘沙01’果实中PbPL基因的表达量始终高于‘库尔勒香梨’。PbEXP2、PbEXP3、PbPL基因是造成果实硬度差异的关键基因。
(1)果实发育过程中,两个梨品种的带皮与去皮硬度均不断下降,其中在快速膨大期时果实硬度下降迅速,‘沙01’的下降速率高于‘库尔勒香梨’;果实成熟期趋于平缓,在此期间,‘沙01’果实的带皮硬度与去皮硬度均小于‘库尔勒香梨’;成熟期达极显著差异。
(2)随果实生长发育,两品种果皮组织中的角质膜厚度、表皮细胞及单宁细胞纵横径整体呈增加趋势,果肉组织中的石细胞团直径、团围薄壁细胞长度及薄壁细胞长度和宽度也逐渐增加,但两品种间的果皮和果肉组织结构存在较大差异,且这种差异主要集中于快速膨大期。果实成熟时,‘沙01’角质膜较薄、表皮细胞及单宁细胞细长且细胞层数较少、薄壁细胞较圆且排列疏松,石细胞团直径小且团围薄壁细胞长;‘库尔勒香梨’角质膜较厚、表皮细胞及单宁细胞短粗且细胞层数较多、薄壁细胞偏扁且排列紧密,石细胞团直径大且团围薄壁细胞较短。由此表明,果皮与果肉组织结构的差异,是造成两品种果实硬度不同的重要因素。
(3)随果实硬度的降低,两品种果皮和果肉中可溶性果胶含量升高,其余各细胞壁组分含量均下降。果实发育期间,两品种果皮中可溶性果胶含量和果肉中原果胶含量始终存在差异,而纤维素和木质素的含量虽然在果实成熟前不同,但成熟时均无显著差异,半纤维素则与之相反。在整个发育期间,果皮中可溶性果胶含量的变化差异是直接影响两品种果实带皮硬度差异形成的关键因素,原果胶含量的变化差异是两品种果实去皮硬度差异形成的关键因素。对细胞壁相关酶活性变化分析发现,两个梨品种不同部位的酶活性变化趋势一致,但各阶段的活性大小不同,其中多聚半乳糖醛酸酶和果胶裂解酶活性的升高促进了原果胶的降解,是造成果实硬度差异的关键酶。
(4)两个梨品种在发育期间,相同基因在不同部位中的表达趋势及高峰出现时期基本一致。PbEG3和PbEG4基因均在快速膨大期迅速下降且与果实软化无关;PbEXP2和PbEXP3基因的表达量则呈先增后减的趋势;在此发育期间,‘沙01’果实中PbPL基因的表达量始终高于‘库尔勒香梨’。PbEXP2、PbEXP3、PbPL基因是造成果实硬度差异的关键基因。