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在草莓种植中,灰葡萄孢菌(Botrytis cinerea)影响其产量与保质期。研究人员探究光光谱对草莓植株发育、果实品质及真菌易感性的影响。结果发现不同光处理影响果实代谢物水平,但不影响对灰葡萄孢菌的易感性,为优化种植提供参考。
在草莓的种植世界里,一直存在着一些令人头疼的问题。草莓作为全球重要的水果作物,却常常遭受真菌病原体灰葡萄孢菌(
Botrytis cinerea)的侵害,在种植和采后阶段,它严重阻碍了草莓的生产,缩短了草莓的货架期。同时,光作为植物生长过程中的关键环境因素,其光谱组成对草莓果实的物理特性、代谢物水平以及对灰葡萄孢菌的易感性影响,此前却研究有限。为了揭开这些谜团,来自国外的研究人员开展了一项深入的研究,其研究成果发表在《Environmental and Experimental Botany》上。
研究人员主要采用了以下关键技术方法:首先,选取两批来自荷兰冷库的四季草莓(Fragaria × ananassa, ‘Furore’)植株,在气候室中进行培养。利用不同红(R)蓝(B)光比例及是否添加远红光(FR)的 LED 灯进行光照处理,模拟不同光环境。通过手动授粉标记花朵,在果实不同成熟阶段采样,对果实进行物理和化学分析,包括测定鲜重、硬度、糖度等指标,采用 HPLC、GC - MS 等技术分析果实中的代谢物含量 。
研究结果
- 植物形态和果实着色:添加 FR 使植株茎伸长、花朵数前期增多,果实着色提前,但不影响最终花朵数和从白到全红的时间;R 与 B 光比例变化对植株形态、开花时间和花朵数无影响,也不影响果实表皮着色速率。
- 果实鲜重、干重百分比和硬度:果实从转色期到红熟期,鲜重和干重百分比增加,硬度降低。R 与 B 光比例降低,果实鲜重下降;添加 FR 不影响鲜重,但增加干重百分比,且高 R 与 B 光比例和 FR 会降低果实硬度。
- 果实可溶性糖和糖度:果实成熟过程中,可溶性糖和糖度增加,红熟果储存 3 天后,葡萄糖和果糖增加,蔗糖减少,糖度降低。低 R 与 B 光比例使蔗糖水平下降,添加 FR 提高葡萄糖、果糖、蔗糖水平和糖度。
- 果实原花青素、花青素和抗坏血酸:草莓果实成熟时,原花青素减少,花青素和抗坏血酸增加,储存 3 天无显著变化。低 R 与 B 光比例增加原花青素,添加 FR 降低花青素和抗坏血酸。
- 果实挥发性成分:鉴定出 33 种挥发性化合物,PLS - DA 分析显示成熟度和批次对挥发性谱影响大于光处理。添加 FR 增加多种酯类、苯甲醛等化合物产量,低 R 与 B 光比例增加(E)-2 - 己烯醛,降低 2 - 甲基丙酸和乙酸苄酯产量。
- 果实病斑发展:用灰葡萄孢菌接种红熟果后,不同光处理对病斑面积发展无显著影响。
研究结论与讨论
研究表明,低 R 与 B 光比例降低果实可溶性糖水平,增加抗氧化剂水平;添加 FR 促进开花结果,提高果实糖和酯含量,改善风味,但降低抗氧化剂水平。尽管光处理改变了果实的糖、抗氧化剂和挥发性成分水平,但对草莓果实采后对灰葡萄孢菌的易感性没有显著影响。这一研究为草莓种植中光环境的优化提供了理论依据,有助于种植者通过调节光光谱来提高草莓的品质和产量,同时也为进一步研究光与植物 - 病原体相互作用奠定了基础,在农业生产领域具有重要的应用价值和研究意义。