《Journal of the Science of Food and Agriculture》：Combined effects of prohexadione-calcium and growing environment on sweet cherry fruit quality and postharvest performance
INTRODUCTION
甜樱桃（Prunus avium L.）因其出色的风味、营养价值和可观的经济效益而被广泛种植。欧洲的产量约占全球总量的31%，而意大利位列欧洲前五大及全球第七大生产国，年均产量约107,000吨。近年来，甜樱桃的种植已扩展到意大利皮埃蒙特等非传统产区。然而，该地区春季天气多变、极端温度和不稳定的降雨对产量和果实品质均构成挑战。加之甜樱桃采收期短且易受天气影响，使其更加脆弱。在皮埃蒙特，采用矮化砧木和高密度种植模式并辅以防雹防雨网，虽可提高盈利，但也带来了新问题。新梢的旺盛生长使修剪复杂化，可能导致花芽减少，最终影响产量和包括着色、硬度在内的果实品质。虽然防护网有助于防止冰雹损伤和裂果，但也可能对果实硬度这一影响市场吸引力和货架期的关键因素产生负面影响。
植物生长调节剂（Plant Growth Regulators, PGRs）提供了有前景的解决方案。水杨酸和脱落酸可改善果实重量、硬度、酚类物质含量和色泽发育，而赤霉酸可减少早期落果。钙则有助于通过稳定细胞膜和细胞壁来提升果实品质。
丙环唑钙（Prohexadione-calcium, Pro-Ca）作为一种用于高密度果园的新型PGR，在控制营养生长的同时可改善果实品质。Pro-Ca通过抑制赤霉素生物合成，在将无活性GA20转化为活性GA1的双加氧酶处与2-氧戊二酸竞争，从而限制新梢伸长。其吸收快（约8小时）、活性期短的特点，非常适合皮埃蒙特春季多雨的条件，允许在多变多雨的春季进行施用。Pro-Ca在苹果、梨、草莓和葡萄上均已证明有效，对品质和货架期有积极影响。然而，其在甜樱桃上的应用研究仍显不足，尤其是在气候条件欠佳的地区。现有研究多集中于土耳其、智利、西班牙等气候条件最优的传统樱桃产区，这导致了对Pro-Ca在皮埃蒙特等地区应用行为认知的空白。
本研究旨在评估Pro-Ca对皮埃蒙特两个海拔地区生长的甜樱桃品质和货架期的影响，具体评估采收时及采后贮藏于可控条件下的形态、品质和营养保健性状，以探究Pro-Ca作为一项可持续管理策略，提升果实品质、延长货架期，并通过提高商品价值和减少采后损失为种植者提供实际效益的潜力。
MATERIALS AND METHODS
Plant material and experimental design
试验于2024年生长季在意大利皮埃蒙特的两个商业化甜樱桃（品种‘Sweet Saretta’）果园进行，比较了两个海拔环境。第一个地点位于Costigliole Saluzzo（海拔376米），第二个地点位于Dronero（海拔622米）。所有果树于2020年定植，嫁接于‘Gisela 5’砧木，并在防雨防雹网下种植。低地点的春季平均气温为9-22°C，3月至6月总降雨量约91毫米。而丘陵地点春季平均气温为7-19°C，同期总降雨量高达94毫米。此外，3月至6月低地点的日温差（13°C）大于丘陵地点（9°C）。
试验设计为每个地点6个重复区组，每区组5棵树，共计每栽培区30棵树。其中三个区组（15棵树）接受叶面处理（SPRAY组），其余三个区组作为未处理的对照组（CTRL组）。叶面处理整合入农场标准农事操作，涉及两次商用生长调节剂REGALIS?（含10% Pro-Ca）的施用，用量均为1.5 L ha-1。分别在花瓣脱落期（BBCH 69）和坐果期（BBCH 72）进行。采收于6月进行，与当地基于‘Sweet Saretta’品种特征果皮颜色确定的商业成熟期一致。采收后，对果实的品质性状进行研究，并进行为期14天的货架期评估。
Fruit morphological characteristics
采收后立即记录品质性状。产量以每棵树可销售果实的公斤数记录。果实用卡尺按直径（26, 28, 30, >30毫米）分级。果实重量通过称量10颗樱桃并计算单果重获得。
Shelf life test
从每个试验区和处理的代表性批次中取样，运至都灵大学DISAFA实验室进行品质评估。为每个生长地点和处理准备18个装有1公斤樱桃的rPET果篮。在采收日（D0）立即分析一部分果篮以建立基线。贮藏试验在2°C和75%相对湿度的受控气候室中进行14天。在贮藏期的中点（D7）和终点（D14）进行分析。评估的参数包括：果皮颜色、硬度、可溶性固形物（Total Soluble Solids, TSS）、可滴定酸（Titratable Acidity, TA）、糖谱、有机酸组成和营养保健特性。第7天和第14天的分析还包括失重（Weight Loss, WL）评估。
具体方法包括：使用分析天平称重计算失重百分比；使用色差计在CIE LAB色彩空间测量L*（亮度）和a*（红绿色度）值；使用数字硬度计评估果实硬度；使用数字折光仪测定TSS（°Brix）；通过自动滴定仪测定TA（meqNaOHL-1）。采用优化的高效液相色谱（HPLC）方法分析糖分（果糖、葡萄糖、山梨糖醇、蔗糖）和有机酸（奎宁酸、琥珀酸、苹果酸、柠檬酸、酒石酸、草酸）。营养保健成分方面，采用pH示差法测定总花青素含量（Total Anthocyanin Content, TAC），以矢车菊素-3-葡萄糖苷当量表示；采用Folin-Ciocalteu法测定总酚含量（Total Phenol Content, TPC），以没食子酸当量表示；采用铁离子还原抗氧化能力（Ferric Reducing Antioxidant Power, FRAP）法测定抗氧化能力（Antioxidant Capacity, AOx），以Fe2+当量表示。
Statistical analysis
数据分析使用R Studio软件。采用单因素方差分析（One-way ANOVA）评估处理对果实大小和重量的影响，以“区组”作为随机因子。对于货架期数据，采用双因素ANOVA研究处理与时间点之间的交互作用。事后均值比较采用Tukey检验，统计显著性设为P ≤ 0.05。此外，还进行了相关性分析，以探究糖分参数与有机酸参数之间的关系。
RESULTS
Fruit morphological characteristics
Pro-Ca显著影响果实大小和重量，在丘陵地区对果实重量的影响最强，在低地地区对果实大小的影响最强。在低地，SPRAY处理对果实重量无显著影响，而在丘陵地区，CTRL组樱桃更重。就大小分布而言，两地环境存在明显差异：低地樱桃更多分布在26-30毫米类别，而丘陵樱桃大多在>30毫米范围。尽管SPRAY处理的树产量更高，但在丘陵地区，其大小分布与CTRL组相似。相反，在低地地区，SPRAY处理减少了>30毫米果实的比例，增加了30毫米类别的比例。
Shelf life assessment
Mechanical properties
Pro-Ca未影响任一环境的果实失重。失重在贮藏期间增加，在第14天达到最高值，且低地樱桃的失重高于丘陵樱桃。未观察到处理效应。
硬度变化模式与失重不同。在丘陵地点，CTRL组樱桃在采收时较软，在贮藏期间变硬，而SPRAY组果实在整个期间保持相似硬度。在低地地点也观察到类似趋势：SPRAY组樱桃保持硬度，而CTRL组樱桃从采收时的最低值增加到第14天的最高值。总体而言，Pro-Ca处理有助于保持硬度，尤其是在丘陵条件下。
Skin pigmentation
果实颜色动态如图3所示。亮度（L*）在贮藏期间于两个环境均下降。在丘陵地点，SPRAY组樱桃在D0时显著更亮，而在低地地点，CTRL组果实更亮。到D14时，处理间未观察到差异。
红色着色（a*）在丘陵地点的SPRAY组樱桃中增加，在第7天达到最高值，而CTRL组樱桃在D0和D14的着色最低。在低地地点则记录到相反趋势：CTRL组果实在所有时间点均表现出显著更高的红色度。
Sugars and organic acids
可溶性固形物和可滴定酸结果如图4所示。生长在丘陵地区的SPRAY组樱桃的糖浓度在整个贮藏期间均低于CTRL组，且各时间点间无显著差异。相反，在低地地区观察到的模式不同：最高糖浓度记录于第14天的SPRAY组果实，而最低水平也出现在SPRAY组果实（D0）以及CTRL组果实（D7和D14）。总体而言，丘陵地区樱桃的糖含量在贮藏期间保持相对稳定。相比之下，虽然经Pro-Ca处理的低地樱桃糖含量呈上升趋势，但未处理的低地樱桃则随时间推移呈下降趋势。
在总酸含量方面，趋势在贮藏期间保持相对稳定。在丘陵地区，第7天的CTRL组果实显示出最高的TA，而CTRL和SPRAY组果实在D0和D14均表现出最低的酸浓度。在低地地区，未观察到处理间或贮藏时间点之间TA的显著差异。
为更深入理解货架期试验中糖和酸的变化，在贮藏开始（D0）和结束（D14）时进行了糖和有机酸的指纹图谱分析。在樱桃糖谱中，鉴定出以下成分：果糖、葡萄糖、山梨糖醇和蔗糖。检测到的有机酸有：柠檬酸、苹果酸、草酸、奎宁酸、琥珀酸和酒石酸。
在丘陵地区，所有糖分在贮藏期间均增加，CTRL组初始水平更高。到D14时，大多数糖分的处理间差异消失，但果糖除外，其在CTRL组中仍然更高。在低地地区，CTRL组樱桃在采收时糖分更高，但SPRAY组樱桃到D14时超过了它们。
酸谱也发生了变化。柠檬酸和奎宁酸最为丰富。在丘陵地区，CTRL组樱桃初始水平较高，但在贮藏期间下降，而SPRAY组樱桃则增加。在低地地区也发生了类似模式，CTRL组下降而SPRAY组上升。苹果酸和奎宁酸在SPRAY组樱桃中趋于增加，但在CTRL组中下降。酒石酸和琥珀酸显示出地点和处理依赖性的变化。
相关性分析揭示了糖分和有机酸之间因处理、贮藏时间和生长环境而异的不同模式。采收时，两个环境中CTRL组果实的单个糖分成分之间均显示出强正相关，而Pro-Ca处理的果实则表现出较弱甚至负相关，特别是考虑到果糖时。此外，在贮藏14天后，Pro-Ca处理的果实显示出糖分与几种有机酸（特别是柠檬酸、苹果酸和奎宁酸）之间的正相关。相比之下，在低地环境中观察到酒石酸和琥珀酸与所有其他成分之间存在强负相关，而在丘陵地点仅酒石酸显示出此模式。相反，CTRL组果实表现出更多变的模式。果糖和葡萄糖与酸（酒石酸除外，在丘陵条件下呈正相关）在两种环境中均呈负相关。
总体而言，Pro-Ca处理似乎减少了生长环境之间的差异。SPRAY-D0果实的相关性模式在丘陵和低地地点之间相似，这一趋势在贮藏后大体保持，琥珀酸除外。相比之下，CTRL-D0果实未观察到这种趋同性。然而，采后贮藏部分地最小化了这些差异，因为来自两个环境的CTRL-D14果实显示出可比模式，尽管不如SPRAY果实显著。
Nutraceutical composition
总酚含量受处理和地点影响。在丘陵地点，SPRAY组樱桃在采收时TPC更高（尽管不显著），而在低地，D0时未发现差异。贮藏期间观察到中间变化，但未出现一致趋势。
总花青素含量显示出类似动态。在丘陵地点，SPRAY组樱桃在采收时浓度更高（尽管不显著），而CTRL组在第7天达到峰值，但在第14天显著下降。在低地地点，CTRL组樱桃在贮藏期间显著下降，而SPRAY组从D0到D14保持相同浓度。
抗氧化能力遵循TPC趋势。SPRAY和CTRL组樱桃在整个贮藏期间保持稳定的AOx，尤其是在低地地点。在丘陵条件下，SPRAY组果实在贮藏期间保持了AOx，而CTRL组在第14天其浓度显著下降。
总体而言，Pro-Ca处理支持了酚类化合物、花青素和抗氧化活性在贮藏期间更大的稳定性。
DISCUSSION
Fruit morphological characteristics
采收时的果实性状受Pro-Ca施用和栽培地区共同影响。在低地果园，SPRAY组果实略小，集中在30毫米左右，而更大比例的CTRL组果实超过此尺寸。这一趋势可能与SPRAY树更高的产量以及Pro-Ca对赤霉素生物合成（已知可限制细胞扩张）的抑制作用有关。尽管如此，SPRAY组果实仍处于高度适销的规格范围内。意大利市场近期数据显示，消费者对直径28-30毫米的樱桃有强劲需求。在丘陵果园，CTRL组果实的平均重量更高，但大小分布在处理间相似，这表明环境条件（如降低的生长势和较慢的代谢）可能缓冲了生长调节剂的影响。
Mechanical properties development
贮藏期间的失重主要受栽培地点影响，丘陵樱桃表现出更低的失重。这可能归因于丘陵地区典型的微气候因素（如较低温度、减少的太阳辐射、更高的昼夜温差和更厚的角质层），这些因素可以减少蒸腾并减缓关键代谢物的降解，最终改善采后品质。有趣的是，这些发现似乎与钙在强化细胞壁和稳定角质层从而降低水渗透性的既定作用相矛盾。
硬度更清楚地受处理影响。采收时，丘陵地点的SPRAY组果实显著比CTRL组更硬，并且在两个地点硬度均在贮藏期间得以保持。类似结果曾由Correia等人报道，他们发现基于钙的处理在货架期保持了果实坚实度。相比之下，CTRL组果实在贮藏期间表现出明显的硬度增加，但这并不反映果实质地的真正改善。由于失重处理间无显著差异，此行为不太可能由脱水诱导的组织硬化驱动。相反，渗透平衡的变化，可能与CTRL组果实在D14时测得的较高葡萄糖和果糖浓度有关，可能有助于增加组织对穿刺的抵抗力。此外，CTRL组果实中较低的草酸水平可能通过限制草酸钙的形成来支持更大的Ca2+可用性，从而有利于细胞壁稳定性。
Sugar and organic acid composition
葡萄糖和果糖是甜樱桃的主要糖分（约占总量的90%），对感官品质至关重要。可溶性固形物读数与总糖量不一致，可能是因为折光仪还测量了糖以外的其他折射物质，如酸、氨基酸、蛋白质、矿物质和多酚。在甜樱桃中，高花青素浓度可使°Brix读数提高至32%。
采收时，两个地区的SPRAY组果实均显示出较低的糖分。贮藏期间，所有样品都发生了类似与脱水相关的浓缩过程，这由可比的失重表明。在此条件下，仅糖浓度预计在处理间平衡。然而，低地CTRL组樱桃表现出净糖分减少，这与可能超过蒸腾驱动浓缩效应的更高呼吸活动一致。相比之下，在丘陵CTRL组果实中，浓缩效应似乎占主导，导致糖水平增加。尽管Pro-Ca可以提高光合效率，但这些效应在高负载下可能减弱。总体而言，在丘陵和低地环境之间观察到的相反糖分趋势可能反映了温度驱动的呼吸活动差异，在低地条件下，Pro-Ca处理似乎部分缓解了这种差异。
有机酸对品质贡献显著，且与糖代谢密切相关。在本研究中，酸水平很大程度上反映了糖分趋势，通常在SPRAY组果实中较低，与A?lar的报告一致。与糖分不同，主要有机酸在两个生长环境和处理间表现出相似趋势，表明其采后演变主要由贮藏期间的内在代谢过程（如呼吸相关途径和酸相互转化）而非采前环境条件主导。
SPRAY组樱桃通常保留了更高的酒石酸，它不在三羧酸循环中代谢，并且通常与较低的呼吸速率相关。SPRAY组果实中的苹果酸水平，特别是在丘陵条件下，也可能与减少的裂果有关，因为苹果酸可以影响膜通透性。相关性分析表明，低地CTRL组果实中糖与酸之间存在负相关关系，反映了碳代谢在应激驱动下的转变，而丘陵生长的樱桃则显示出更平衡的分布，其他温带作物中也有报道。
有机酸行为，特别是与糖相关时，在丘陵和低地地区之间存在显著差异，反映了海拔和温度（已知可加速呼吸活动）以及由于果实成熟较慢导致的代谢物更好组织的影响。值得注意的是，Pro-Ca减少了环境间的差异，稳定了糖酸相互作用。低地SPRAY组果实中琥珀酸与其他代谢物之间显著的负相关，可能表明在热应激和Pro-Ca诱导的激素变化共同作用下，替代呼吸途径（如GABA或AOX）被激活。
Fruit pigmentation and nutraceutical composition
颜色发育也受Pro-Ca和环境的影响。在丘陵果园，SPRAY组果实显示出更强烈的着色，可能是由于减小的树冠和更高的温差。Pro-Ca可能通过抑制赤霉素来减少花青素生物合成，但在我们的研究中，处理过的果实在贮藏期间更好地保留了花青素，这可能得益于酒石酸在pH稳定中的参与。相反，在低地地点，CTRL组果实比SPRAY组表现出更高的a*值。这种相反的反应可能与作物负载和成熟动态的差异有关，因为低地环境中Pro-Ca处理的树显示出更高的产量，这可能略微延迟了采收时的颜色发育。
营养保健参数（TAC, TPC, AOx）遵循相似趋势，SPRAY组果实在贮藏期间表现出改善的保存效果。这与在草莓、苹果、梨和园艺作物中的发现一致，Pro-Ca在这些作物中保持了酚类稳定性。SPRAY组果实在贮藏结束时更高的奎宁酸水平进一步支持了其在酚类代谢和品质保持中的作用，与Zhang和Whiting的观察一致。
CONCLUSIONS
采前施用Pro-Ca改善了甜樱桃品种‘Sweet Saretta’的多种品质性状，其效果因环境而异。其影响在丘陵果园最为一致，增强了果实重量、硬度和红色着色，而在低地果园，益处主要体现在糖酸平衡和大小分布上。在两个环境中，Pro-Ca在贮藏期间保持了硬度、花青素、酚类物质和抗氧化能力，并降低了呼吸速率，支持了更好的采后品质。这些结果强调了Pro-Ca的有效性取决于环境条件，表明其在丘陵果园中尤其具有优势。未来需要使用靶向分析方法和基因表达分析来阐明潜在的生化途径，并将研究结果扩展到其他品种。
