套袋对葡萄果实品质的影响及机理分析_杨湘.pdf

72综 述2023.1中外葡萄与葡萄酒SINO-OVERSEAS GRAPEVINE&WINE套袋对葡萄果实品质的影响及机理分析杨湘，苏学德*，张锦强，李鹏程，李铭，郭绍杰（新疆农垦科学院林园研究所/库尔勒香梨种质创新与提质增效兵团重点实验室，新疆石河子 832000）摘 要：果实套袋是一种通过阻隔果皮表面与外界环境接触而免受刺激和损伤的物理保护方法。套袋能使葡萄果面干净，果粉完整；有效预防果锈发生，减少病虫果率，降低农药残留和裂果率；营造不同的光、温、热微环境，改善果皮着色，有利于提升葡萄的外观品质和内在品质。同时，套袋容易导致葡萄日灼的发生，因此需要根据地域、树种等确定适宜的果袋种类和颜色。本文从套袋对微域环境、果实外观和内在品质的影响及机理进行分析，特别是套袋对果皮结构、着色、日灼发生及风味物质的影响进行综述，并对未来葡萄套袋研究和应用的发展趋势进行展望，以期为葡萄套袋研究和应用提供参考。关键词：鲜食葡萄；套袋技术；微域环境；果实品质；机理分析中图分类号：S663.1 文献标志码：ADOI：10.13414/ki.zwpp.2023.01.012收稿日期：2022-08-05基金项目：新疆生产建设兵团南疆重点产业科技支撑计划项目（2018DB005）新疆农垦科学院院级科研项目（2020YJ006）；新疆生产建设兵团科技特派员创新创业计划项目（2018CB038）新疆生产建设兵团第五师科技计划项目（21NY01）作者简介：杨湘（1992），女，硕士，主要从事果树栽培生理方面的研究。E-mail:*通信作者：苏学德（1979），男，研究员，主要从事果树栽培生理及育种研究。E-mail: Effects and Mechanism Analysis of Bagging on Grape Fruit QualityYANG Xiang,SU Xuede*,ZHANG Jinqiang,LI Pengcheng,LI Ming,GUO Shaojie(Institute of Horticulture,Xinjiang Academy of Agricultural and Reclamation Sciences/Xinjiang Production&Construction Crop Key Laboratory of Korla Fragrant Pear Germplasm Innovation and Quality Improvement and Efficiency Increment,Shihezi 832000,China）Abstracts:Bagging is a physical protection method from avoiding irritation and damage by blocking the peel surface from contacting with the external environment.Bagging makes the fruit surface clean and fruit powder complete,effectively prevents fruit rust,reduces pesticide residue and cracking rate.Bagging creates different light,temperature,thermal micro-environment,improves skin coloring,improves the appearance and internal quality of fruit.Meanwhile,bagging leads easily to occurrence of fruit burning,so the kind and color of fruit bags should be determined according to the region and variety.The effects and mechanisms of bagging on micro environment,appearance and internal quality of table grape fruit,especially effects and mechanisms of bagging on peel structure,coloring,sunburn and flavor substances were analyzed in this paper.At the same time,development trend of bagging research and application of table grape was prospected,hoping to provide a reference for research and application of bagging grapes in the future.Key words:table grape;bagging technology;micro-environment;fruit quality;mechanism analysis2023(1):72-77732023.1综 述中外葡萄与葡萄酒SINO-OVERSEAS GRAPEVINE&WINE随着人们生活水平的改善，对葡萄品质的要求也在逐渐提高。果实套袋是一种通过阻隔果皮表面与外界环境接触而免受刺激和损伤的物理保护方法。它使果面干净，果粉完整；有效预防果锈发生，减少病虫果率，降低农药残留和裂果率；改善果皮着色1-2，提升外观品质，对果实内在品质也有明显的影响3。套袋技术在果树栽培中应用广泛，在新疆葡萄上也得到有效推广，特别是在防止果面着色过深、过暗方面的应用效果得到认可。本文从套袋对果实品质的形成机理及套袋后果袋内微域环境改变，对果实外观品质、内在品质及风味物质等的影响机理进行论述，供读者参考。1 套袋对果袋内微域环境的影响果袋阻隔了果面与外界的接触。不同质地果袋营造不同的微域环境，改变了果袋内光、温、热环境4。光环境通过调控细胞的生长分化而改变细胞结构和功能，进而影响植物的形态建成过程5。自然界中有包括光强、光周期、光质和光照等几个方面的光环境变化6，植物生长发育主要受光强、光周期和光质的影响，其中光质占主导地位4,7。温度是植物生命活动最基本的因子。袋内温度影响果皮光合作用、果实外观和内在品质8。研究证明，果袋厚度、透气性、颜色和材质等对果际微域气候有显著影响。相比白色纸袋，微孔塑料袋光照强度提高了52.0%，温度提高了0.87，湿度降低了24.9%9；白袋、绿袋和蓝袋的透光率分别约为50%、20%和10%，蓝袋内的温度、湿度均显著高于白袋10；无纺布袋、透明袋及果伞无纺布处理增加光照强度，其它处理则减弱光照强度；除黄色纸袋外，其它果袋提高果际温度11，袋内最高温度均出现在14:00，红色袋、复合袋、黄色袋、白色袋、无纺布袋均不同程度地提高袋内温度，果袋颜色越深，果袋内温度越高12；还有研究发现，不同类型果袋内温度和湿度变化基本呈相同趋势13。温晓蕾等14发现，套袋能改变果实表面真菌种群结构。2 套袋对葡萄外观品质的影响及机理分析2.1 套袋对葡萄果皮结构的影响及机理分析覆盖在果实表面的角质层由蜡质层和角质膜构成，它直接影响着果实的生长发育和抗逆性，是保护果实的天然屏障，伴有降低蒸腾的作用。角质层内部是果皮细胞和果肉，因此蜡质层的完整性和角质膜的厚度对水果品质至关重要15。环境因素影响果皮蜡质的形态结构和物质成分，套袋可改变果面微域环境（透光率、温度、湿度等），从而影响合成蜡质的主要成分脂肪酸，进而影响蜡质的分布和细胞排列，改变果皮结构16。果锈问题在葡萄栽培中比较突出，严重影响果面光洁度和外观品质，降低果实商品性。果锈是抵御生长应力和外在因素产生的果皮生理性紊乱而形成的次生保护组织17，表现为条状或不规则锈斑，只在果皮表面发生18。套袋通过改变果实生长的光、温、湿微环境，隔绝外界不良因子刺激，保护果皮组织，抑制木质素合成和木栓形成层发生，进而延缓和抑制锈斑的形成，是降低或防止果锈发生的有效方法19-20。果袋材质、套袋时间和方法对果锈发生程度有明显影响21。绿色和蓝色果袋预防阳光玫瑰葡萄产生果锈的效果较好22-23，白色纸袋和半透明纸袋效果较差24。2.2 套袋对鲜食葡萄果皮着色的影响及机理分析果皮色素积累形成的色泽是评价果品外观品质的核心指标。色素的种类和含量决定了果实的色质和呈色深度，成熟果实中重要的呈色物质类胡萝卜素和花色苷，特别是花色苷的种类、含量和分布与果实的色泽密切相关25。花色苷以花青素和糖苷结合的方式存在，花青素是呈色物质，在糖代谢基础上合成，糖苷键起稳定结构的作用；糖积累在一定程度上影响花色苷合成26。前人研究表明，光照是花色苷合成的前提，套袋通过影响果际光照微环境，进而影响糖、苯丙氨酸等前体物质合成和花色苷合成相关酶活性，从而影响花色苷的合成；套袋果实中叶绿素合成减少，使光敏色素更多地转向花色苷的合成，也降低了叶绿素对花青素的屏蔽效应，合成花色苷所需的光辐射减少25-28；摘袋后果实开始接受和传递光信号，光敏色素水平提高，花色苷合成相关基因表达水平升高，因此果实快速着色。另外，昼夜温差影响果实着色，在一定范围内，白天温度高促进光合产物积累，夜晚温度低降低呼吸消耗，相对增加了光合产物积累，从而促进花色苷合成；而果际温度过高时，影响果实内同化物代谢、转运和酶活性，降低“库”强，同时增强74综 述2023.1中外葡萄与葡萄酒SINO-OVERSEAS GRAPEVINE&WINE光合产物的呼吸消耗，不利于同化产物的积累。温度还通过介导苯丙氨酸解氨酶（PAL）的表达和活性影响花色苷的合成量，而高温使PAL失活，不利于花色苷的合成，并且在基因转录水平上影响花色素苷的表达29-30。一些学者认为，果实套袋通过影响花色苷的合成而影响果实着色，套袋处理影响花色苷相对含量而对花色苷种类无影响。张雷等31在两种套袋的美人指葡萄果皮中均检测到12种花色苷，双层黑色纸袋处理的花色苷总含量比普通白色纸袋提高了20，从而促进了美人指葡萄的果皮着色；程建徽等32发现，蓝色滤光膜套袋能够增加蓝紫光的比例，与白滤光膜比，使红地球葡萄果皮中芍药素-3-O-葡萄糖苷和矢车菊素-3-O-葡萄糖苷分别提高18.4%和12.5%，并诱导PAL活性，促进花色苷积累，使果实更好着色；靳韦3发现，白色无纺布袋处理使果皮单体花色苷含量比报纸袋低0.29%，有利于改善红地球葡萄果实着色过深问题。光照调控花色苷合成的结构基因和调节基因33，不同颜色果袋可能通过影响光信号转录因子的表达调控花色苷合成，也可能通过影响结构基因的表达调控葡萄果皮花色苷的合成34；靳韦3和马宗桓35的研究亦发现，果袋透光率影响单宁和类黄酮物质的合成，类黄酮合成途径中的功能基因及MYB、bHLH等转录因子调控花色苷的合成。2.3 套袋对葡萄日灼的影响及机理分析一般认为，果实日灼发生的机理是在果皮表面温度和光照超过一定阈值时，果皮组织细胞内抗氧化系统与超氧阴离子自由基（O2-）代谢失衡，过剩的O2-破坏了生物膜选择性透性，酚类物质被氧化成褐色物质而出现不同程度的日灼症状36-37。也有研究38认为，相对湿度也通过影响温度和果实蒸腾导致日灼的发生。此外，果实遗传特性、所处营养和生理状态也影响日灼的发生39。在果实转色期，与光合作用、多胺生物合成、ROS清除、防御性病原体相关的蛋白减少，而与光呼吸和厌氧呼吸相关的蛋白表达增加，转色期的果皮对高温强光的环境更敏感，易发生日灼40。夏季高温条件下，果实套袋以后，果袋内的温度较高，可能会加剧果实日灼的发生41。不同地域气候特点、果袋类型和套袋方法对果实日灼的预防效果不一。研究发现，高寒冷凉区日光温室条件下气温达35 以上时，红地球葡萄套袋果实日灼发生率高于不套袋42；在南京避雨栽培模式下，黑色果袋和牛皮伞袋可以预防美人指葡萄日灼的发生，无纺布袋及塑料袋效果最差43；宁夏沙地环境套报纸和白色无纺布的红地球果实日灼最轻，套白色木浆纸袋的最严重13；在郑州露地条件下，果袋下口全开明显降低红地球葡萄果实日灼发生率12。在广西避雨棚内，对一年两熟阳光玫瑰冬果采用白色伞罩戴帽，1、2级日灼果的出现频次比不用伞罩的降低了55%，有效降低果实日灼的发生44。3 套袋对葡萄风味物质的影响及机理分析套袋提供的微环境对果实的可溶性固形物、总糖、还原糖、可滴定酸和挥发性代谢物等均有一定影响。原因可能为：其一，套袋影响果际光照，袋内弱光照强度影响果实光合能力和光合同化产物的分配；不同颜色果袋对光质的透射具有选择性，为袋中果实提供不同的光环境（如红光促进碳水化合物代谢，蓝光促进蛋白质合成），从而改变果实的光合作用、调运养分的能力；其二，套袋影响果际温度，适度增加的昼温和相对低的夜温有利于果实品质形成，但过高的果际温度影响同化物积累，库源比例由可溶性碳水化合物调控，果实库强受到影响，进而影响光合速率；其三，果际湿度通过影响果实的蒸腾速率和向果实的液流影响同化物向果实的输入45-47。套袋改变果际微域环境，影响果实光合和呼吸等代谢，从而影响糖酸、Vc和单宁等的积累。在阳光玫瑰葡萄的研究中，魏志峰等10发现，绿色纸袋处理提高阳光玫瑰葡萄果实完全成熟时的可溶性固形物含量，增加醛类物质的种类和相对含量；在高湿大棚内，绿色纸袋和绿色无纺布等降低了可溶性固形物含量，综合效果以白色和绿色无纺布袋较好24。贾吉星48发现，绿色无纺布可减少阳光玫瑰葡萄果锈，但对可溶性固形物含量无显著影响；肖凡等49发现，套袋可以提高木纳格葡萄的可溶性固形物含量，增加糖酸比；也有一些研究发现，套袋不利于果实糖分积累50-51；套袋时期对葡萄果实的可溶性固形物影响显著52。乐小凤等53研究发现，套袋增加果实752023.1综 述中外葡萄与葡萄酒SINO-OVERSEAS GRAPEVINE&WINE总酸和单宁含量；靳韦3和李红锐54的研究发现，套袋增加果实Vc含量，降低总酸含量；王蜀等55的研究也发现，套袋降低可滴定酸含量。有些葡萄品种因其特殊的风味受到消费者青睐，果袋透光性与透气性的差异会导致果实的成熟度和香气物质积累有所不同，白色无纺布袋处理的果实中芳樟醇含量丰富，玫瑰香气浓郁，而绿色纸袋使香味降低4；俞波等24研究发现，阳光玫瑰葡萄套白色、绿色无纺布袋及白色、半透明纸袋后果实玫瑰香味较浓郁；王继源56和姜雪峰57的研究都发现，不同颜色套袋处理阳光玫瑰葡萄果实中检测到的香气相关化合物种类、数量和相对含量不同，套透明袋阳光玫瑰果实中萜类香气和辅助类香气含量均较高，其次是套绿袋果实香气物质种类较少，而套黑袋果实特征香气含量最少。4 套袋对葡萄贮藏品质的影响由于套袋对葡萄果实有隔离作用，保护了果实表皮结构，而且套袋带菌率低，所以贮藏期间烂果明显减轻，失水较缓，延长了贮藏时间58。在相同贮藏温度条件下，套袋可以提升葡萄果梗耐拉力，保持较低的褐变指数和果梗细胞膜透性59，从而延长葡萄贮藏时间。采前套袋对采后常温保鲜的效果也与套袋种类有关，水晶葡萄贮藏10 d时，采前套白袋的腐烂率（20.2%）、脱粒率（14.1%）和失重率（2.9%）均低于黄袋处理，但果实葡萄糖、果糖、蔗糖的含量分别提高0.32.5、0.23.0、1.0 mgg-1；采前套黄袋可显著减轻果梗褐变，而果实葡萄糖、果糖、蔗糖含量则分别降低0.92.0、1.02.0、0.20.5 mgg-160。但是所有套袋处理的商品率（白袋73.0%、黄袋64.2%）低于不套袋处理。5 套袋对葡萄病虫鸟害发生的影响果实套袋隔绝了果实与外界不良环境的接触，防止病原体进入果实，明显减少一般性病害的发生和危害，防止虫害对果实造成损害，减少成熟期果实的鸟害1。李红锐54研究发现，套报纸袋、专用袋和不套袋平均病情指数分别为21.3、5.2、40.2，受鸟害的比例分别为14%、0、22%，以套专用袋效果最好；李京睿61发现，套白色单层布袋、白色及黄色单层纸袋和未套袋果穗受鸟害果穗比例分别为0、7.1%、6.7%和37.8%，受夜蛾危害果穗比例分别为0、2.4%、2.7%和11%；肖凡49研究发现，套白色和黄色纸袋病虫果率低于不套袋，套塑料膜袋病虫果率是不套袋的4.9倍；单良62研究发现，与不套袋相比，专用袋病粒率和裂果率分别降低5.57%和2.26%；蒋亚星63研究认为，不同套袋处理葡萄果实病果率、裂果率综合表现优于不套袋；徐霞等64对农残的测试发现，套袋果实中毒死蜱残留降低65%68.75%，乙酰甲胺磷降低45%84.85%，隔离农药的作用显著；黄捷等65研究发现，桂葡6号套袋处理的炭疽病发病率为11%15%，远低于不套袋的46%；郭俊强66认为，套袋在避雨栽培和露地栽培模式下病果率差异较大，同一栽培模式下不同类型果袋处理的葡萄病果率也有一定差异，避雨栽培套袋处理对降低病果率效果最好；邵昌余等67也发现，套袋技术与避雨栽培集成使用可有效控制葡萄病虫害，减少农药施用量和施用次数。6 展望套袋是实现葡萄果皮着色均一，保持果面洁净，预防病虫鸟害和降低农药残留的行之有效的技术措施。确定特定环境、特定品种果实外观品质、内在品质、贮藏品质等对不同材质和颜色果袋的综合选择以及与经济效益的统一，有利于葡萄套袋技术的研究和不同地域、不同品种对果袋的应用。近年来，随着人们对鲜食葡萄果实品质的要求日益提高，套袋成为提高果实品质特别是改善着色的有效技术方法，在生产中应用广泛。但是目前的研究应用中对鲜食葡萄外观品质研究比较多，对内在品质研究比较少。而且套袋需要花费大量的人工，随着劳动力不断减少和成本不断攀升，套袋的成本逐年增加，再加上纸袋对环境也造成一定压力，自动化、智能化和环保化套袋技术和套袋材料的研发和应用需进一步加强。参考文献1 魏志峰,李秋利,高登涛,等.果实套袋对果实品质影响研究进展J.江苏农业科学,2018,46(24):36-41.2 Sharma R R,Reddy 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