（果树学专业论文）三个杂交组合苹果后代制汁适性及遗传分析研究.pdf

三个杂交组合苹果后代制汁适性及遗传分析研究 摘要 庄丽丽 本研究以“特拉蒙”“富士”、“特拉蒙”x “嘎拉”、“特拉蒙”x “新红星”的 后代、亲本及三个对照品种为试材，对其加工制汁适性进行了评价。主要包括：原汁糖 酸含量、色差值，浓缩汁含酸量及稳定性，原汁感官评价等，并对结果进行了遗传分析。 还分析了色差值与p p o 活性、酚类物质的含量、酸含量、p h 值等因素间的相关性，浓 缩汁稳定性与各影响因素间的相关性。主要研究结果如下 1 苹果果实含酸量受一对主效基因m a m a 及微效多基因的控制，杂交后代含酸量在 很大程度上是由遗传因素决定的。 2 可溶性固形物为多基因控制的数量性状遗传，基因间的加性效应较强，非加性效 应的影响较小。“特拉蒙”“新红星”后代具有一定的杂种优势，而“特拉蒙”“富 士”和“特拉蒙”x “嘎拉”表现负向优势。 3 浓缩果汁透光度、吸光度及色差值为多基因控制的数量性状，组合传递力都较大。 在研究的三个杂交组合中，“特拉蒙”“富士”组合后代浓缩汁的透光度较高、吸光度 较低，表现最好。 4 果实出汁率受亲本影响较大，亲本出汁率高的，后代具有高出汁率的比率也大。 5 三个杂交组合中“特拉蒙”x “嘎拉”能获得较多的适宜于加工原汁的后代，其 次? b - 5 富士杂交，“特拉蒙”x “新红星”后代中甜、酸类较多，酸甜适中型较少。 6 果汁香味的遗传受亲本的影响较大，且具有超亲分离现象。 7 浓缩汁酸含量和非水溶性酚含量与t 6 2 5 和a 4 2 0 之间为负相关关系，而水溶性酚 含量与t 6 2 5 和a 4 2 0 间为正相关关系。 8 原汁色差值与p p o 比活力、酚类物质含量之间呈正相关性，酸含量、p h 值之间 呈负相关性。p p o 对色差值的促进作用最大，其次为高p h 的抑制作用。 9 含糖量、含酸量和糖酸比均不能单独作为果汁评价的指标，果汁评价中必须综合 三者的测定结果，一般情况下，糖酸含量较高，糖酸比在2 0 4 0 为宜。 1 0 初选出了2 0 个制汁性状优良的品系。 关键词：苹果；杂交后代：制汁适性：遗传规律 s t u d i e so ut h ej u i c ep r o c e s s i n ga d a p t a b i l i t ya n di n h e r i t a n c e a n a l y s i s o fa p p l eh y b r i d si nt h r e ec r o s sc o m b i n a t i o n s a b s t r a c t 缈l i l iz h u a n g l a i y a n ga g r i c u l t u r a lc o l l e g e m a y 2 0 0 4 j u i c ep r o c e s s i n ga d a p t a b i l i t yw e r ee v a l u a t e do f a p p l eh y b r i d sd i v i d e df r o mt e l e m o n f u j i ， t e l e m o n g a l a ，t e l e m o n s t a r k r i m s o n t h ec h a r a c t e r si n c l u d eo r g a n i ca c i dc o n t e n t ，s o l u b l e s o l i d ss u b s t a n c e sc o n t e n t ，s t a b i l i t yo fc o n c e n t r a t e dj u i c ea n dc o l o ra b e r r a t i o na n ds e n s a t i o n a l e v a l u a t i o no fr a wa p p l ej n i c e i n h e r i t a n c ea n a l y s i sw a sm a d eo nt h er e s u l t sa sw e l l t h e c o r r e l a t i o nb e t w e e nc o l o ra b e r r a t i o na n dp p os p e c i f i ca c t i v i t y , p o l y p h e n o l i c sc o n t e n t ，o r g a n i c a c i dc o n t e n t ，p hv a l u ea n dt h ec o r r e l a t i o nb e t w e e ns t a b i l i t ya n di t si n f l u e n c i n gf a c t o r s t h e m a i nr e s u l t sa r ea sf o l l o w s 1 a p p l ea c i d i t ya p p e a r e dt ob ej o i n t l yg o v e r n e db yt w og e n e t i cm o d e l s - - as i n g l em a j o r g e n ea n dm u l t i p l eg e n e s f r u i ta c i d i t yw a sm a i n l yd e c i d e db yg e n e d cf a c t o r s 2 t h es o l u b l es o l i d ss u b s t a n c e sc o n t e n tw a sg o v e r n e db ym u l t i p l eg e n e s ，a n da d d i t i v e g e n e t i ce f f e c ti ss t r o n g e rt h a ni n a d d i t i v eg e n e t i ce f f e c t t h ep r o g e n i e so ft e l e m o n f u j i s h o w e dc e r t a i nh e t e r o s i s ，b u tt h eo t h e r ss h o w e dn e g a t i v eh e t e r o s i s 3 t h et r a n s m i t t a n c e ，a b s o r b a n c ea n dc o l o ra b e r r a t i o nw e r e q u a n t i t a t i v ec h a r a c t e r s c o n t r o l l e db ym u l t i p l eg e n e s ，a n dt h e i rg e n e t i ct r a n s m i s s i o na b i l i t ya r ea l lr e l a t i v e l yh i g h e lt h e p r o g e n i e sf r o mt e l e m o n f u j ih a dh i g hp r o p o r t i o no fi n d i v i d u a l sw i t hb e t t e rt h a no t h e r si n t h e s ec h a r a c t e r s 4 i nc e r t a i nd e g r e e ，t h ej u i c eo u t p u tp e r c e n t a g ew a sd e p e n d e n to np a r e n t a lc o m b i n a t i o n s h i g hp r o p o r t i o no f h i g h j n i c eo u t p u tp e r c e n t a g ew o u l db ee x p e c t e di f t h em i n - p a r e n tv a l u ew a s h i g h 5 t e l e m o n g a l ac o u l ds e g r e g a t em o r ep r o g e n i e ss u i t a b l ef o rr a wj u i c ep r o c e s s i n g ， w h e r e a st e l e m o n f u j ic o m b i n a t i o na n dt e l e m o n s t a r k r i m s o nc o m b i n a t i o nh a dm o r e p r o g e n i e sw i t hh i g hc o n t e n to fs u g a r so ra c i da n dl e s sp r o g e n i e sw i t hg o o db a l a n c eo fs u g a r a n da c i d 6 t h ea r o m ao ff r u i tj u i c ew a sm o s t l ya f f e c t e db yp a r e n t s ，t r a n s g r e s s i v es e g r e g a t i o nw e r e f o u n da m o n gt h eh y b r i d sd e r i v e df r o mt h et h r e ec r o s sc o m b i n a t i o n s 7 a t 6 ：sa n da a 4 2 0h a dn e g a t i v ec o r r e l a t i o n sm t ha c i dc o n t e n to fc o n c e n t r a t e da p p l e j u i c ea n di n s o l u b l ep o l y p h e n o l i c s ，a n dp o s i t i v ec o r r e l a t i o n sw i t hs o l u b l ep o l y p h e n o l i c s 8 c o l o ra b e r r a t i o no fr a wj n i c eh a dp o s i t i v ec o r r e l a t i o n sw i t hp p os p e c i f i ca c t i v i t ya n d p o l y p h e n o l i c sc o n t e n t a n dn e g a t i v ec o r r e l a t i o n s 、i t ha c i dc o n t e n ta n dp hv a l u e t h eb i g g e s t e f f e c tw a sa c c e l e r a t i o no f p p o ；t h en e x tw a si n h i b i t i o no f h i g hp hv a l u e 9 s o l u b l es o l i d ss u b s t a n c e sc o n t e n t ，a c i dc o n t e n ta n ds u g a ra c i dr a t i os h o u l db et a k e ni n t o c o n s i d e r a t i o nf o ra p p l ej n i c es e n s a t i o n a le v a l u a t i o n i ng e n e r a l ，t h ej u i c e 谢t hr e l a t i v e l yh i 曲 s o l u b l es o l i d ss u b s t a n c e sa n da c i dc o n t e n ta n ds u g a ra c i dr a t i oi n2 0 4 0i sa p p r e c i a t e d 1 0 2 0e x c e l l e n ts t r a i n sw e r es e l e c t e da sp r e f e r e n t i a lc u l t i v a r si n j u i c ep r o c e s s i n g k e yw o r d s ：a p p l e ；h y b r i d ；j u i c ep r o c e s s i n ga d a p t a b i l i t y ；i n h e r i t a n c e 学位论文独创性声明 本人声明所呈交的学位论文是本人左导师指导下进行自j 研究工作及取得的 研究成果。据我所知，除了文中特别加以标注和致谢的地方外，论文中不包含其 他人已经发表或撰写过的研究成果。与我一同工作的同志对本研究所做的任 可贡 献均已在论文中作了明确的说明并表示谢意。如不实，本人负全部责任。 学位论文作者签名：t 确币签字r 期：冲芏月对同 学位论文版权使用授权书 本学位论文作者完全了解学校有关俣留、使用学位论文的规定有权保留 并向国家有关部门或机构送交论文的复印绰和磁盘，允许论文被查闭和借阅。本 人授权学校可以将学位论文的全部或部分内容编入有关数据库进行检索，可以采 用影印、缩印或扫描等复制手段保存、汇缟学位论文。( 保峦的学位论文在解密 后适用本授权书) 学位论文作者签名：庄丽两 导师签字 签字日期：x 弦悼生月妇 学位论文作者毕业后去向： 工作单位：豫叶咏盐崔酰 通讯地址： 卖叶矗渤均 张土寻；考 f 叛 签字日期：p 一年，月刀同 电话：口上净；独7 孑) 7 9 邮缟： 56 ) 毕 致谢 学术的路是一条不归路，硕士论文的完成才真正开启另一扇做学问的窗，三年的 研究生学习在师长、亲友的大力支持下我收获满囊。 首先感谢的是我的导师戴洪义教授，导师实事求是的科学作风、严谨的治学态度、 对科学孜孜以求的进取精神以及对学生的培养及照顾，使我受益匪浅且深受感动。成 功源自导师的栽培，优秀出自导师的耕耘，导师的悉心培养促成了我的成长，在论文 提交之际，谨向恩师及师母表示最衷心的感谢! 本论文的研究成果与副导师王成荣教授的精心指导是分不开的。没有王老师的鼓 励与悉心指导我就不会如此顺利的完成试验工作；没有王老师的细致修改我的论文就 不会如此条理清晰。我将永远铭记王老师的教导，在此向王老师表示衷心的感谢! 衷心感谢导师组其他成员：王然教授、祝军教授和王彩虹副教授的指导、关怀和 帮助! 同时，诸位老师的热烈讨论、和谐向上的氛围及勇于进取的精神也使我深受感 染，并从中获得了许多宝贵的经验，为我今后的工作和成长道路打下了良好的基础。 辛淑亮副教授在数据整理方面给予了热情指导；孙太娟老师、周爱琴老师、李素美老 师等在试验中也给予了不少照顾，在此一并致谢! 此外，师兄焦红良、李贵学，师姐王爱华、尚宏芹，师弟何维华，师妹周亚平、 韩希风以及同学王红梅、李美芹、张英吴、杨金艳、默书霞、吕金浮、王淼焱、李淑 萍、赵静、陶海腾、王恒报、马刚、刘洪涛等在生活及试验中提供了热情的帮助；园 艺系学生王辉、刘燕、裴华丽、代庆海、何风杰、王燕、李爱华、夏磊、王宏伟、王 玮然等同学在果汁制备及小试验研究方面做了大量工作。你们的友情在我的生活里就 像一盏明灯，照亮了我前进的道路，温暖了我的心灵，使我的生命有了不一样的光彩。 我要诚挚的说一声：谢谢你们! 衷心感谢园艺系、研究生处及莱阳农学院对我的栽培! 同时感谢父母、弟弟、妹妹及爱人陈伟对我的支持和帮助，特别是在我失意的时 候，他们的鼓励使我能够坚强的面对困难，所以我要说：谢谢你们! 我永远爱你们! ! 庄丽丽 2 0 0 4 年5 月 庄丽丽：三个杂交组合苹果后代制汁适性及遗传分析研究 1 前言 苹果( m a l u s d o m e s t i c a b o r k h ) 属于蔷薇科( r o s a c e a e ) ，仁果亚科( p o m o i d c a e ) 苹果属( m a l u s m i l l ) 【1 是落叶果树中主要栽培树种之一。目前，世界苹果年产量约 7 5 0 0 万吨，次于甜橙、葡萄、香蕉居第四位。 我国是苹果生产大国，自1 9 9 2 年起，我国的苹果产量己列居世界首位 2 1 。1 9 9 8 年 全国苹果产量达1 9 5 0 万吨，占世界总产量的4 0 以1 2 t 3 l 。苹果加工既可解决目前鲜销 市场卖果难的问题，又可实现加工增值。随着人们生活水平的提高和健康意识的增强 苹果汁及其饮料因其营养丰富，具有苹果原有的风味而越来越受到消费者的欢迎。因 此，开发苹果汁生产无论是对我国的饮料市场还是对苹果种植业的发展都有着重要的 意义。1 9 8 3 年我国开始引进苹果浓缩汁的加工设备1 4 ，开始苹果汁的生产。进入9 0 年 代后，伴随着果汁饮料市场的不断扩大，果汁加工业正逐步向产加一体化，“企业+ 农 户”型共同面向市场的集团型生产方向发展【5 。目前我国拥有7 0 余条苹果浓缩汁生产 线，苹果浓缩汁年生产能力已达3 0 多万吨吼但与其他国家相比，我国的苹果加工业 仍存在较大差距，世界苹果加工比例平均在2 6 ，很多发达国家达到了5 0 ，有的甚 至在7 5 以上【7 1 。而我国现在年产苹果2 5 0 0 万吨左右，用于加工果汁的仅有2 0 0 多万 吨，只占总产量的8 t 8 1 。 我国的苹果浓缩汁主要面对的是国际市场，目前我国已成为世界苹果浓缩汁出口 第一大国，2 0 0 3 2 0 0 4 年榨季，我国共生产浓缩汁4 8 万吨，出口达4 1 ，7 万吨。限制 我国苹果汁加工业发展的主要问题是现有的苹果品种无法满足加工的需要。现代的果 汁加工业已不再是简单的果树种植业的延伸，它将以市场为导向，要求原料必须具有 良好的加工适应性。1 9 9 6 1 9 9 8 年，国外多家苹果汁进口商就曾对我国苹果浓缩汁中 的些指标提出疑义，有的甚至指控我们的某些企业有搀假行为。对此问题，瑞士 庄丽丽：三个杂交组合苹果后代制汁适性及遗传分析研究 u n i p e k t i n 公司的s c h a u w e c k e r 博士认为，中国苹果浓缩汁的某些指标与国外标准不符， 主要是由于原料品种的差异所致，厂家不存在搀假问题。我国苹果汁生产多数采用鲜 食苹果品种，含酸量低、加工性能差，各品种间内在成分差异较大，特别是原料中各 品种的混合比例不定，致使各批次产品的质量很不稳定，生产出的苹果浓缩汁许多指 标达不到国际标准的要求，每吨售价要低于高酸苹果汁的4 0 左右【9 1 ，所以就不能实 现加工业更大限度增效的目的。而国外苹果汁生产一般均采用专门的加工品种，产品 质量容易控制【1 0 】，成品质量较高，因此拥有价格方面的优势。 苹果汁加工中极易发生褐变。评价加工品质量的感官指标是色、香、味、形和质 地，尤其是色泽，对于吸引顾客非常重要。苹果浓缩汁褐变使产品呈现褐至黑褐色而 无光泽，严重地影响产品质量和商品价值。而且，目前世界浓缩果汁加工过程中也不 同程度地存在着四大难题：果汁褐变、后混浊和二次混浊、营养损耗和芳香物质逸散， 其中尤以果汁褐变最为普遍，而且最难以解决。这些问题直接严重影响了我国浓缩苹 果汁的品质，增加了苹果汁出口的难度，削弱了我国苹果汁在国际市场上的竞争力。 因此，选育制汁性状优良的加工专用型或生食加工兼用型苹果品种成了解决我国苹果 加工业瓶颈问题的重要途径。 针对以上问题，本文以三个苹果杂交组合的后代为研究对象，对果实的制汁适性 及其遗传特性进行了研究。其中包括：果实出汁率、加工中酶和辅料的用量、苹果原 汁含酸量( 以苹果酸计) 、含糖量、p h 值、色差值、原汁与浓缩汁( 稀释到1 0 。b f i x ) 6 2 5 n m 下的透光度( t 6 2 5 ) 和4 2 0 n m 下的吸光度( a 4 2 0 ) 、多酚氧化酶( p p o ) 活性、 酚类物质含量及浓缩汁的储存稳定性等。对某些性状进行了遗传分析，并利用通径分 析分析了诸多因素对褐变的影响程度，筛选出适宜于加工原汁和浓缩汁的优系。另外， 还根据实际出口中遇到的问题，即产品出口西方国家时其色泽受运输中赤道高温影响 2 庄丽丽：三个杂交组合苹果后代制汁适性及遗传分析研究 较大，进行了浓缩汁高温( 4 5 。c ) 贮存试验，以筛选浓缩汁耐高温贮藏的品系。 2 文献综述 2 1 与苹果汁加工相关的性状遗传研究 苹果是多年生无性繁殖植物，具有自花不亲和性，因此生产中应用的品种都是高 度遗传杂合类型】，这给预测杂交后代的遗传变异带来了一定的困难。关于苹果杂交 后代性状遗传变异的研究，在国内外已有不少的报道，但多数注重的是苹果杂交后代 果实经济性状的遗传分析，对果实制汁性状遗传的研究很少。 2 1 1 糖酸含量的遗传 苹果原汁饮料的风味品质很大程度上取决于糖酸含量及其配比关系，而苹果浓缩 汁的卖价与其酸含量成一定的正相关性。如何获得糖酸比例适度、风味浓郁的制作果 汁饮料型杂交株系或加工成浓缩汁后含酸量高的株系，是果汁加工专用型苹果杂交育 种的关键问题之一。 有不少人对苹果糖含量和酸含量的遗传进行过研究，k l e i n 和h o w l l e t t 提出，苹果 “甜”对“酸”是隐性遗传。n y b o m 提出，苹果糖酸由一对完全显性基因控制，而果 实的风味取决于含酸量【1 2 】。b r o w n 和v i s s e r 提出苹果的糖和酸是独立遗传的，而且 v i s s e r 认为糖和酸都是多基因加性遗传，b r o w n 则认为酸是由显性单基因控制的。v i s s e r 后来的研究结果表明，酸是由一对主效基因和加性多基因共同控制的【”】。主基因隐性 纯合表现低酸，显性纯合体和杂合体受加性多基因影响表现不同。苹果糖含量由加性 多基因控制，表现为数量性状遗传。李宝江等的研究结果表明，苹果酸含量是由一 对不完全显性的主效基因和多基因两种遗传系统共同控制的，多基因对含酸量影响较 大，可掩盖主基因的作用使杂种群体偏离典型的分离比率。糖含量由多基因控制，基 因间除加性效应外还存在非加性效应。育种中含酸量对选择的影响显著大于含糖量， 庄稚丽：三个杂交组合苹果后代制汁适性及遗传分析研究 中酸类型具有明显的选择优势。 2 1 ，2 果汁多少的遗传 对于苹果果实出汁率的遗传研究少见报道，但对果实汁液多少的报道较多。陕西 省果树研究所曾对不同杂交组合后代中果汁多少的分离情况做过研究，结果表明两个 亲本果汁含量相近的，其后代果汁含量的多少有较大的差异。另有丁立华”1 的研究表 明，杂种后代果汁多少的分离呈现多样性。母本和父本都是多果汁的品种，分离出多 果汁植株的比例较高。 2 1 3 香味的遗传 果实中的香味是由果实中的挥发性物质决定的。一般认为，香味浓郁的果实其挥 发性物质的含量高。但李俊才1 6 1 等对香型浓郁的大南果梨及无香味的鸭梨、秋白梨中 果实挥发性物质的监测结果表明，果实香味的浓郁程度与果实中所监测到的挥发性物 质的总含量无明显的相关性。 2 1 4 涩味的遗传 在苹果涩味的遗传研究上，钱致斌等1 7 1 认为苦涩味轻重不同的小苹果品种与大苹 果杂交，f 。代中有3 9 3 5 的植株出现苦涩味，而且因小苹果亲本苦涩味程度不同，f t 代苦涩昧植株比例也不一样。另据樱桃上的报道，涩味的遗传是由单基因控制的。 2 2 果品褐变的研究进展 果汁加工过程中的褐变分为两种类型：酶促褐变和非酶褐变。 2 2 1 酶促褐变的研究 酶促褐变( e n z y m i cb r o w n i n g ) 是由果品中的多酚氧化酶( e c 1 1 0 _ 3 2 ，p o l y p h e n o l o x i d a s e ，p p o ) 在加工过程中与其底物多酚类物质发生反应而引起的。果品组织被损伤 后，氧气大量侵入。酶原被激活，这些激活了的酶就把酚类物质催化氧化为醌类物质， 庄丽丽：三个杂交组合苹果后代制汁适性及遗传分析研究 其中以酪氨酸酶为代表的多酚氧化酶( p p o ) 起着关键性的作用。果品中的酚类化合 物在p p o 的作用下经多巴( d o p a ：l b - ( 3 ，4 - d i h y d r o x y p h e n i n e ) 一a l a n i n e ) 、多巴醌 ( d o p a q u i n i n o n e ) 进而生成复杂聚合物黑素( m e l a n i n ) ，其反应式为【1 8 】： o h o 分m 业c ) 卫 o ho 扩也。 占hk 童明旦蒜色素 酶促褐变必须具备三个条件：多酚氧化酶，多酚类物质，氧1 8 1 。 2 2 1 1 果品中的多酚氧化酶( p p o ) 多酚氧化酶( p p o ) 最早在1 9 3 7 年被分离出来。随着研究的深入，将其分为单酚 氧化酶【酪氨酸酶( t y r o s i n a s e ) 】、双酚氧化酶【儿茶酚氧化酶( c a t e c h o lo x i d a s e ) 】、漆 酶( 1 a c c a s e ) 。现在所说的多酚氧化酶一般是指儿茶酚氧化酶和漆酶的统称旧2 们。 p p o 是一类广泛存在于植物、动物以及真菌中的多基因家族表达产物。植物中如 苹果，香蕉、梨、李子，葡萄及一些蔬菜中含量较高；小麦等谷物类作物中也有部分 p p o 存在；真菌类中蘑菇类的p p o 含量较多伫0 1 。p p o 是一种含铜元素的膜结合蛋白， 具有基因专一性，主要与植物色素的生成及产品的褐变有关。它催化单酚羟基化为0 二酚，二羟酚氧化为0 醌1 1 9 1 。反应生成的黑色素不仅严重影响产品的外观品质，而且 影响到产品的风味和营养价值。特别是果汁原色较浅的产品，褐变对其影响更为显著。 因此，褐变常被认为是产品劣变的标志。 p p o 的热稳定性因树种和品种而异。在判断热烫是否完全时，一般以热稳定性高 的过氧化物酶( p o d ) 的残余活力作为指标，当热烫后p o d 活力小于o 5 时，通常 认为热烫已经基本充分。然而，香蕉热烫7 m l n 后即使p o d 活力小于0 5 ，加工中仍 出现严重的褐变，说明香蕉中p p o 具有较高的热稳定性f 2 1 1 。y a n g 等也发现部分纯化的 香蕉果肉中p p o 热稳定性较高。而且，一些热带水果如芒果、猕猴桃中的p p o 活性也 庄丽丽：三个杂交组台苹果后代制汁适性及遗传分析研究 很高阱】。“肥城桃”中的p p o 在7 0 ( 2 下处理4 m i n 即有一半丧失活性【2 3 】。而苹果中的 p p o 热稳定性差，在8 0 c ，处理2 m i n 或1 0 0 ，处理3 0 s 便完全失活【2 4 1 。周会玲等对 三个苹果品种热烫处理试验表明：9 0 c 处理2 m i n 对“新红星”和“乔纳金”的果汁褐 变有抑制作用，尤其对“新红星”的抑制作用较大，但对“黄元帅”的作用不明显【2 5 1 。 p p o 作用的最适p h 值也因树种和品种而异。“红星”p p o 最佳p h 值为6 2 2 6 1 ， “a m s a y a ”苹果p p o 最适p h 值为7 0 2 ”，“肥城桃”p p o 的最适p h 值为6 8 2 3 1 ，“大 久保”为5 6 ，而“绿化3 号”为5 0 2 【强。这说明，p p o 活性强烈依赖子p h 值的高低， 因为p p o 为含铜蛋白酶，p h 较低( 8 ) 都会导致c u 2 + 的解离及蛋白质的 变性，从而使p p o 失去活性，因此，酸处理可有效抑制p p o 活性。 不同品种中p p o 的最适底物也有差异。“肥城桃”中p p o 的最适底物为焦蓓酚【2 3 1 ， “大久保”中为咖啡酸( c a f f e i ca c i d ) ，“绿化3 号”中则是儿茶酚( c a t e c h 0 1 ) 【2 引。苹 果和梨中，p p o 的主要底物是绿原酸( c h l o r o g e n i ca c i d ) 【2 9 】，但当品种内绿原酸含量 较低时，苹果中的p p o 已不再仅以绿原酸为唯一作用底物，也对其他一些酚类物质开 始作用，绿原酸含量越低，p p o 对苹果中其他酚类物质的作用越强【3 0 】。以上几点说明， 某一品种中含量最高的酚类物质并不一定是其p p o 的最适底物。而且。p p o 的最适底 物并非总是和p p o 同时存在于同一植物体当中【3 ”。 随着基因工程的不断发展与进步，现已应用于抗褐变品种的改良上。通过生物技 术手段对p p o 基因表达进行干扰，使之不能正常翻译出p p o 。目前比较成功的是反义 r n a 技术。c w b a c h e n 等人已在马铃薯上获得成功1 3 2 ，这一工作开辟了马铃薯抗 褐变育种的新纪元，也为其他植物抗褐变育种提供了参考。 2 2 i 2 果品中的多酚类物质 苹果、葡萄、柑橘、樱桃、桃、梨、李、杏、草莓等水果中都含有定量的多酚 6 庄丽丽：三个杂交组合苹果后代制汁适性及遗传分析研究 类物质 3 3 1 。果品中的多酚类物质主要有：儿茶酚、绿原酸、咖啡酸、焦蓓酚、没食子 酸( g a l l i ca c i d ) 、草香酸( v a n i l l i ca c i d ) 、阿魏酸( f e r u l a i ca c i d ) 、儿茶酸( c a t e c h i n i ca c i d ) 、 对羟基苯甲酸( p - h y d r o x y b e n z o i ca c i d ) 、羟基肉桂酸( h y d r o x y - c i r m a m i ca c i d ) 等t 3 4 水 果中多酚物质的组成十分复杂，各种多酚物质在不同种类水果中的分布与含量存在很 大的差异，如附表i t 35 1 。每种水果在多酚的组成与含量上都有各自的特征：肉桂酸类 是柑橘中主要的酚类物质【3 6 】，花色苷( a n t h o c y a n i n ) 是樱桃和红葡萄中主要的酚类物 剧3 7 l ，梨中绿原酸和表儿茶素( e p i c a t e c h i n ) 含量较高p 引。此外，许多水果中还含有自 己的特征性多酚类物质。如酒石酸( t a r t a r i ca c i d ) 与肉桂酸( c i n n a m i ca c i d ) 形成的酯 是葡萄的特征性物质，根皮苷( p h l o r i d z i n ) 是苹果的特征性物质 3 引，桃子中的杨梅酮 ( m y r i c e t i n ) 、橘子中的毛地黄黄酮( 1 u t e o l i n ) 和芹菜素( a p i g e n i n ) 等都是其它水果 中所不存在的【4 0 】。 同一种果品中酚类物质组成及含量也因品种、生长条件、成熟度、贮藏条件、贮 藏时间的不同存在着较大差异。早在1 9 4 1 年和1 9 5 2 年就有人研究了不同品种桃的单 宁含量，结果表明品种间单宁含量有较大的差异1 4 l 】，1 9 9 0 年c h a n g 对1 5 个供试桃品 种的测试也证明了这一点口引。c h a n g 的研究结果表明，绿原酸在各品种的酚类物质中 含量都是最高的，而在“e l b e r t a ”中的含量较“m a d i s o n ”中高出几倍之多1 4 2 ，王坤范 对两个桃的对比研究中发现，“大久保”中没食子酸含量较高，没有检测出“绿化3 号” 中检测到的儿茶酚，而“绿化3 号”中阿魏酸含量最高，却没检测到“大久保”中有 的咖啡酸和香草酸2 8 1 。此外，红色葡萄中的酚类物质( 平均5 6 3 1 m g k g ) 含量比白色 葡萄中( 平均3 8 9 3 m g k g ) 要高的多m 1 ，红色葡萄中含量最多的酚类物质是花色苷， 而白色葡萄中为黄酮醇类( f l a v o n 0 1 ) h 4 】。 苹果中多酚物质的组成及含量在不同品种之间存在较大的差异。在有的制果酒的 庄丽丽：三个杂交组合苹果后代制汁适性及遗传分析研究 苹果品种中，多酚含量可高达7 9 k gf w 4 ”，而在普通苹果品种中，总酚含量在0 5 2 9 k g f w 4 7 1 。另外不同品种的苹果中多酚组成也存在差异。p o d e s e d e k 等对“a l v a ”、“e l s t a r ”、 “j o n a g o l d ”、“s z a m p i o n ”、“w a r t a ”等1 0 个品种的成熟苹果中的多酚组成的研究表 明，儿茶素类在“s z a m p i o n ”和“e l s t a r ”两个品种中合量较高，而其它品种中主要的 酚类物质却为绿原酸。而b u r d a 等对“g o l d e nd e l i c i o u s ”、“e m p i r e ”和“r h o d ei s l a n d g r e e n i n g ”等三个品种的研究却表明，表儿茶素( e p i c a t e c h i n ) 及原花青素b 2 ( p r o c y a n i d i n ) 是所研究品种中最主要的酚类物质。a m i o t 等发现“c a n a d a ”果实中羟基肉桂酸衍生物 和黄烷酵( f l a v a n o d 的含量分别为“e l s t a r ”的5 倍和2 倍。l i s t e r 等在红苹果品种 “s p l e n d o u r ”中还发现了青苹果品种“g r a n n ys m i t h ”中不存在的花青素( c y a n i d i n ) - - 3 - 半乳糖苷( 3 - g a l a c t o s i d e ) 。 2 2 2 非酶褐变的研究 非酶褐变( n o n e n z y m i cb r o w n k n g ) 是在果汁加工和贮存过程中常发生的化学反应， 生成的黑褐色物质影响果汁的外观和颜色，降低果汁的营养价值，已成为果汁品质变 劣和贮存寿命缩短的主要原因。现已知的非酶褐变有以下几种反应：美拉德反应 ( m a i l l a r dr e a c t i o n ) 、焦糖化反应、抗坏血酸氧化分解反应和多元酚氧化缩合反应等 【4 8 t 4 9 ，5 0 1 。现已探明，苹果浓缩汁非酶褐交的主要机制是美拉德反应。 美拉德反应是法国化学家m a i l l a r d 在1 9 1 2 年提出的。是广泛存在于食品工业的一 种非酶褐变，也称为羧氨反应( a m i n o c a r b o n y lr e a c t i o n ) 【5 2 瑚1 。即还原糖与氨基化 合物如游离氨基酸、肽和蛋白质上的氨基之间发生的反应，经过一系列的重排、脱水、 缩合及聚合反应生成黑褐色物质的过程。其简要表达式为m5 5 1 ： r n h 2 + r l c h o 一一r n h c h o h r 1 或r n c h r l 9 0 年代以来b a l a b a n 和y a y l a y a n 等学者又对美拉德反应机理和历程提出了新的观 庄丽丽：三个杂交组合苹果后代制汁适性及遗传分析研究 点：认为a m a d o r i 重排产物直接脱水机理可以更好的解释杂环和多聚产物的来源。美拉 德反应受多种因素的影响，主要有：温度、p h 值、水分活度、氧气、金属离子等5 6 1 。 美拉德反应随着还原糖浓度的增加、温度的升高、超过氨基酸等电点的p h 值的增大而 加强【5 7 1 。由于美拉德反应的复杂性，至今对美拉德反应产物的结构和性质了解甚少。 维生素c 的自动氧化也可引起褐变。维生素c 是3 酮基古洛糖酸内酯 ( 3 - k e t o g u l o n a t e ) ，由于分子中具有烯醇式结构，决定了其化学性质极为活泼，易被氧 化剂氧化，本身具有还原性，可还原醌类物质，从而阻止褐色物质的生成【5 钔。在较高 的d h 值、较高的温度，特别是有c d + 存在时维生素c 极易被氧化，从而引起褐变。 在p h 值2 - 3 5 之间，随p h 值的降低，维生素c 的氧化反而加剧，并引起严重褐变。 如柠檬汁在p h 值为2 1 5 、葡萄汁在p h 值为2 9 时的褐变5 9 1 。 另外，焦糖化反应是一类在没有氨基酸或胺类物质存在下，碳水化合物特别是低 分子糖类或糖浆受高温( 1 5 0 2 0 0 0 ) 作用发生降解、聚合、缩合等一系列复杂反应， 最后生成褐色物质的反应唧1 。提高反应体系的温度及酸度均可加快反应速率【6 1 1 。 目前关于非酶褐变的机制，除美拉德反应及抗坏血酸氧化分解的机制有较多了解 外，尚有许多反应机制有待进一步研究。 抑制非酶褐变的主要方法是酸处理和硫处理。使用最广泛的酸化剂是柠檬酸( c i t r i c a c i d ) 、苹果酸( m a l i ca c i d ) 和抗坏血酸( a s c o r b i ca c i d ) 【5 1 f5 5 , 5 8 1 。s a n t e r r e 等的研究 表明：柠檬酸、苹果酸以及异抗坏血酸( i s o a s c o r b i ca c i d ) 配用可有效防止苹果切片的 褐变陋2 1 。p i z z o c a r o 等证明，用抗坏血酸和氯化钙的混合液也能有效防止苹果片褐变吲。 柠檬酸通常与抗坏血酸或亚硫酸以3 ：1 配合使用m 1 。抗坏血酸不但能降低体系的p h ， 而且还具有还原剂的作用。可将体系中的醌类及其衍生物还原为酚类，并通过自身的 氧化来减少体系的含氧量。但是加入的抗坏血酸量不能太少，因为少量的抗坏血酸会 9 庄丽丽：三个杂交组合苹果后代制汁适性及遗传分析研究 被完全氧化，并与氨基酸反应导致非酶褐变 6 5 】。另外，甘氨酸和葡萄糖在p h 3 2 或以 下时，褐变速度最低，p h 在7 或以上时，各氨基酸皆显著褐变。在硫处理中，二氧化 硫、亚硫酸钠、亚硫酸氢钠和偏亚硫酸钠等是广泛使用的多功能抑制剂，既可防止酶 促褐变又可防止非酶褐变 6 6 1 。有研究表明，它们的溶液在偏酸性( p h 6 ) 的条件下对荔枝 中酚酶的抑制效果最好6 7 1 ，它们对多酚系统的作用比较复杂，既可直接作用于酶本身， 降低它的催化活性，又会与第一步反应生成的醌类物质发生不可逆的结合，形成无色 物质。虽然二氧化硫和亚硫酸盐是商效的酶促褐变抑制剂，但对人体健康有害，近年 来己被限制使用【6 8 1 。如今有研究者已找到了一些亚硫酸盐的替代品，如：硫氢化物( 谷 胱甘肽等) 、含硫氨基酸( 半胱氨酸、胱氨酸和蛋氨酸等) 及各种络合剂等。但各类替 代品只能替代亚硫酸盐的一项或两项功能，因此常需要配合使用【6 6 1 。 2 3 加工专用型苹果育种研究 苹果是栽培历史悠久的一种果树。苹果的育种和引种工作在各种植国家都受到了 高度重视。世界上自栽培苹果以来，通过实生选种、芽变育种和杂交育种等方法选育 出了大量的苹果新品种，对苹果栽培的发展起到了积极的推动作用。目前，世界上苹 果的栽培品种在1 0 0 0 种以上，但真正用于苹果生产的品种只是其中的极少数嘟】。有资 料公布，世界主要栽培的苹果品种仅6 0 7 0 个6 射。 苹果育种工作在不同的时期有不同的目标。以我国为例，2 0 世纪5 0 年代至6 0 年 代，生产上的主载品种为“黄魁”、“祝光”、“红玉”、“元帅”、“倭锦”、“青香蕉”和 “国光一等，这些品种不同程度的表现出产量较低、风味偏酸、品质差等问题，因此 这一时期的育种目标以培育高产、优质、耐寒品种为主。到了6 0 年代中期至7 0 年代， “金冠”、“元帅”、“国光”为我国苹果生产上的三大主栽品种。“金冠”易生果锈，“元 帅”不耐贮藏；“国光”果个小，在一些地区有裂果现象。这期间的育种目标是以培育 庄l j j i 丽；三个杂交组合苹果后代制汁适性及遗传分析研究 优质、高产、耐贮藏的晚熟品种为主。从8 0 年代至2 0 世纪末，日本育成的品种“富 士”在我国大规模推广，此期间苹果选育主要以“富士”为对照品种，选育品质优于 “富士”或相当于“富士”，抗性、丰产性等综合性状优于“富士”的中晚熟品种为主 【70 1 。以多年以来，我国苹果育种工作以培育鲜食品种及抗逆性品种为主，很少考虑培 育专用于加工或加工鲜食兼用的品种【6 8 崩】。因此，适用于加工制汁的品种就较为稀少。 进入2 1 世纪以后，随着苹果产业化进程的加快和产业结构的调整，品种结构的调 整成了关键，各级政府把苹果业的发展提上了日程，并加大了对苹果研究的支持力度。 目前，苹果育种以培育优质、抗病、适合鲜食和加工，又能符合出口要求及适应不同 生态环境的苹果新品种为目标 7 2 】。培育适于加工( 以制汁为主) 的高酸无褐变良种， 从原料入手解决加工品的褐变问题，提高我国苹果汁在国际市场上的竞争力，具有重 要的现实意义。 尽管现代生物技术育种，使导入有用基因改良苹果品种已成为世界各国苹果育种 学家关注的熟点，但杂交育种、实生选种和芽变选种仍是苹果选育种的基本方法。而 且杂交育种是目前应用最广泛，目的性最明确的获取新品种的途径。常规选育种方法 和生物技术育种方法的完美结合，有可能使加工专用型苹果选育种工作取得更大的成 就。 庄丽丽：兰个杂交组合苹果后代制汁适性及遗传分析研究 3 材料与方法 3 , 1 试验材料 本试验的田间试验部分在莱阳农学院北方良种园和蓬莱市湾子口园艺场进行，室内 试验主要在莱阳农学院园艺系果树育种试验室进行。所用亲本品种有：“特拉蒙” ( t e l e m o n ) 、“富士”( f u j i ) 、“嘎拉”( g a l a ) 、“新红星”( s t a r k r i m s o n ) ，其中“特拉 蒙