Roczniki Akademii Rolniczej w Poznaniu CCCLXXXIII (2007) HENRYK PLICH 1, MARIUSZ LEWANDOWSKI 2 WPŁYW 1-METYLOCYKLOPROPENU (1-MCP) NA MIĘKNIĘCIE I JAKOŚĆ POZBIORCZĄ ŚLIWEK ODMIANY STANLEY TRAKTOWANYCH I NIE TRAKTOWANYCH PRZED ZBIOREM ETEFONEM Z 1 Zakładu Fizjologii i Biochemii i z 2 Zakładu Hodowli Roślin Instytutu Sadownictwa i Kwiaciarstwa w Skierniewicach ABSTRACT. The effect of 1-methylcyclopropene (1-MCP), an ethylene action inhibitor, on softening and storage performance of plum fruit cv. Stanley treated and untreated before with ethephon was determined. Ethephon treatment slightly accelerated plum fruit ripening whereas the application of 1-MCP immediately after picking counteracted considerably softening of plums both treated and untreated on the tree with ethephon during their shelf life period after different time of storage in cold room. Plums sprayed with ethephon contained more soluble solids but they did not differ in susceptibility to internal breakdown. 1-MCP treatment did not affect the internal breakdown development at all, however, it improved plum firmness significantly. Key words: plum fruit, post ripening, ethephon, ethylene, 1-MCP Wstęp Etylen przyspiesza dojrzewanie wielu gatunków owoców, w tym także śliwek. Najlepszym sposobem przeciwdziałania szybkiemu dojrzewaniu owoców, poza wyborem optymalnego terminu zbioru i utrzymaniem odpowiednio niskiej temperatury w chłodni (Crisosto i in. 1983, Plich 1998 a, b) jest albo zmniejszenie tempa biosyntezy etylenu przez owoce (Garner i in. 2001), albo blokowanie aktywności receptorów etylenowych (Sisler i Serek 1997), których ilość w dojrzewających owocach stopniowo wzrasta. Ten drugi sposób okazał się skuteczniejszą metodą kontroli tempa dojrzewania wielu gatunków owoców klimakterycznych (Blankenship i Dole 2003), w tym również owoców śliw (Abdi i in. 1998, Dong i in. 2002, Valero i in. 2003, Mennitti i in. 2004, Plich 2006). Dotychczas zidentyfikowano kilka antagonistów etylenu, ale tylko jeden z nich, 1-MCP, został zarejestrowany do praktycznego stosowania na jabłkach w Stanach Zjednoczonych i kilku innych krajach (w Polsce jeszcze nie). Z amerykańskich badań Rocz. AR Pozn. CCCLXXXIII, Ogrodn. 41: 363-369 Wydawnictwo Akademii Rolniczej im. Augusta Cieszkowskiego w Poznaniu, Poznań 2007 PL ISSN 0137-1738
364 H. Plich, M. Lewandowski wynika, że jest to związek nietoksyczny, bez zapachu i mniej lotny niż inne cyklopropeny i może być stosowany na jabłka jako środek w pełni bezpieczny i wysoce efektywny. Śliwki (Prunus domestica L.) są owocami mniej trwałymi niż jabłka i jak dotąd brak skutecznej metody utrzymania ich dobrej jakości po zbiorze przez okres dłuższy niż 2-3 tygodnie. Badania w tym kierunku dotyczące śliwek są jak najbardziej pożądane. Celem badań było określenie wpływu 1-MCP na mięknięcie i przechowywanie śliwek odmiany Stanley różniących się stopniem dojrzałości w dniu zbioru. Dla zróżnicowania stopnia dojrzałości śliwek zastosowano etefon, którym opryskano drzewa na tydzień i dwa tygodnie przed przewidywanym zbiorem. Materiał i metody Obiektem doświadczalnym były śliwki Stanley odmiany standardowej w naszych sadach śliwowych. Owoce na drzewach zostały opryskane dwukrotnie: na tydzień przed zbiorem i w drugim terminie, w przeddzień zbioru (ryc. 1). Trzecia grupa drzew N 50 Zbiór Harvest) 5.09 40 30 20 10 0 1 oprysk etefonem spray 2 oprysk spray po zbiorze after 29.08 02.09 05.09 08.09 12.09 Kontrola Control) Ethephon 20 Ethephon 100 Data pomiaru Date of measurements Ryc. 1. Wpływ etefonu na mięknięcie śliwek Stanley na drzewie i po zbiorze w temperaturze pokojowej Fig. 1. Effect of Ethephon on firmness of Stanley plums before and after w ogóle nie opryskiwanych stanowiła kontrolę. Doświadczenie wykonano w intensywnym sadzie produkcyjnym na 12-letnich, silnie ciętych drzewach w 4 powtórzeniach po 2 drzewa na poletku. Po zbiorze część śliwek z drzew opryskiwanych i nie opryskiwanych etefonem umieszczano w szczelnych workach polietylenowych, w których wytwarzano gazowy inhibitor 1-metylocyklopropen (1-MCP) przez wstrzyknięcie wody do ściśle odważonej porcji preparatu Ethylblock, tak aby uzyskać stężenie 1 ppm tego gazowego inhibitora w worku. Po 20 h traktowania śliwek 1-MCP owoce po wyjęciu z worków umieszczano w komorze chłodniczej w temperaturze optymalnej dla prze-
Wpływ 1-metylocyklopropenu (1-MCP) na mięknięcie i jakość pozbiorczą... 365 chowywania śliwek, która wynosi 0,5 C (Crisosto i in. 1995, Plich 1998). Następnie, co dwa tygodnie, oceniano jędrność owoców, intensywność wytwarzania przez nie etylenu, podatność na rozpad wewnętrzny oraz zawartość ekstraktu. Etylen oznaczano metodą chromatografii gazowej. W tym celu 3 próby owoców (po 10 sztuk każda) zamykano na 8-10 h w szklanych słojach i po tym okresie mierzono zawartość etylenu w próbkach (1 ml) gazów pobieranych ze słojów, a następnie obliczano intensywność produkcji etylenu. Po zmierzeniu etylenu te same owoce służyły do pomiaru jędrności śliwek za pomocą aparatu Instron (średnica trzpienia 4 mm). Stopień rozwoju rozpadu wewnętrznego miąższu śliwek oceniano na 3 próbach owoców (po 60 sztuk każda) według umownej skali 0-3 na przekrojach poprzecznych śliwek, co 2 tygodnie w ciągu całego okresu przechowalniczego. W tabeli przedstawiono jedynie procent owoców przydatnych do konsumpcji, to jest całkowicie zdrowych lub z niewielkim zbrunatnieniem miąższu (mniej niż 1/4 powierzchni przekroju owocu). Uzyskane wyniki poddano ocenie statystycznej metodą analizy wariancji i istotność różnic określono testem Duncana. Wyniki i dyskusja Wpływ etefonu na mięknięcie śliwek na drzewie i po zbiorze w okresie dojrzewania w temperaturze pokojowej po różnym okresie ich przechowywania w chłodni Opryskiwanie drzew etefonem spowodowało szybsze dojrzewanie owoców na drzewach, a także po zbiorze, co przedstawia rycina 1. W zasadzie samo zerwanie owoców z drzew powoduje przyspieszenie tempa ich mięknięcia. W przypadku śliwek opryskiwanych etefonem mięknięcie było znacznie szybsze niż tych nie opryskiwanych. Owoce z drzew traktowanych etefonem po przeniesieniu ich po różnym okresie przechowywania w chłodni ( 0,5 C) do temperatury pokojowej (w okresie tzw. symulowanego obrotu ) traciły jędrność szybciej niż te z drzew kontrolnych (tab. 1, 2). 1-MCP (inhibitor działania etylenu) zaaplikowany owocom w dniu zbioru zarówno w pierwszym, jak i w drugim terminie wyraźnie przeciwdziałał utracie jędrności przez śliwki uprzednio traktowane etefonem (źródło egzogennego etylenu), a także polepszał jędrność śliwek nie traktowanych w ogóle tym preparatem, a więc przeciwdziałał przynajmniej częściowo efektowi endogennego etylenu. Podobny hamujący wpływ 1-MCP na mięknięcie śliwek był obserwowany na innych odmianach (Skog i in. 2001, Menniti i in. 2004). Wpływ 1-MCP na produkcję etylenu przez śliwki traktowane i nie traktowane etefonem przed zbiorem W tabelach 3 i 4 podano intensywność produkcji etylenu przez śliwki (nl g -1 h -1 ) w dniu zbioru, a następnie w dniu wyjęcia z chłodni po 2, 4 i 6 tygodniach przechowywania oraz 1 i 3 dniach tzw. symulowanego obrotu (temperatura pokojowa). Po 3 dniach symulowanego obrotu różnice w ilości produkowanego etylenu między kombinacjami, jakkolwiek na pierwszy rzut oka zauważalne, okazały się nieistotne. Powodem była istniejąca zmienność między powtórzeniami (owocami). 1-MCP zastosowany w dniu zbioru spowodował znaczące obniżenie intensywności produkcji etylenu w okresie
366 H. Plich, M. Lewandowski Tabela 1 Jędrność (N) śliwek Stanley traktowanych na drzewie etefonem (29.08) na tydzień przed pierwszym zbiorem oraz 1-MCP w dniu zbioru po 2, 4 i 6 tygodniach przechowywania w temperaturze 0,5 C Firmness changes of Stanley plum treated with ethephon one week before 1st and 1-MCP just at after 2, 4 and 6 weeks of cold storage and 3 days of shelf life Dzień zbioru Day of (5.09) Okres przechowywania w chłodni (tygodnie) 2 + 3 dni (days) 4 + 3 dni (days) 6 + 3 dni (days) Kontrolne Control 36,6 a 19,0 b*** 21,8 a 24,2 a 1-MCP 1** 22,8 a 23,0 a 26,1 a Etefon 20* 30,7 b 15,3 c 14,4 c 21,5 b Etefon 20+ 1-MCP 1 19,1 b 18,5 b 27,0 a Etefon 100* 28,4 b 18,1 b 17,2 b 17,4 c Etefon100+1-MCP 1 22,3 a 22,5 a 22,5 b *Drzewa opryskano w sadzie etefonem 29.08 na tydzień przed zbiorem (5.09). **4 godziny po zbiorze śliwki zamknięto w workach polietylenowych i traktowano 1-MCP przez 20 h, a następnie po przewietrzeniu umieszczono w temperaturze 0,5 C i przechowywano przez 2, 4 i 6 tygodni. ***Średnie oznaczone różnymi literami różnią się istotnie oddzielnie dla każdej kolumny przy P = 0,05. *Spraying with ethephon on August 29, one week before (September 05). **4 h after picking fruits closed in polythene bags and treated 1-MCP for 20 h and then after 4 h airing were stored at 0.5 C for 2, 4, and 6 weeks. ***Means having different letters are significantly different at P = 0.05. symulowanego obrotu przez owoce pochodzące z drzew opryskiwanych etefonem zarówno 2 tygodnie, jak i tydzień przed zbiorem, niezależnie od stężenia tego inhibitora działania etylenu. Wpływ etefonu na zawartość ekstraktu w śliwkach w dniu zbioru oraz etefonu i 1-MCP na rozwój rozpadu wewnętrznego w czasie przechowywania w chłodni Opryskiwanie drzew etefonem zwiększyło zawartość ekstraktu w śliwkach, jakkolwiek nie miało większego wpływu na występowanie rozpadu wewnętrznego (tab. 5). Ważniejszym czynnikiem wydaje się być termin zbioru. Przy późniejszym zbiorze procent owoców porażonych tą chorobą był większy. Generalnie, lepszą jakością charakteryzowały się śliwki traktowane 1-MCP, były jędrniejsze.
Wpływ 1-metylocyklopropenu (1-MCP) na mięknięcie i jakość pozbiorczą... 367 Tabela 2 Jędrność (N) śliwek Stanley traktowanych na drzewie etefonem (05.09) na tydzień przed drugim zbiorem oraz 1-MCP w dniu zbioru po 2, 4 i 6 tygodniach przechowywania w temperaturze 0,5ºC Firmness changes of Stanley plum treated with ethephon one week before 2nd and 1-MCP just at after 2, 4 and 6 weeks of cold storage and 3 days of shelf life Dzień zbioru Day of (12.09) Okres przechowywania w chłodni (tygodnie) 2 + 3 dni (days) 4 + 3 dni (days) 6 + 3 dni (days) Kontrolne Control 35,9 a 18,8 ab*** 21,6 ab 19,3 b 1-MCP 1** 20,1 a 24,4 a 24,7 a Etefon 20* 32,0 b 13,2 d 20,3 bc 18,1 bc Etefon 20+ 1-MCP 1 16,6 bc 21,1 b 23,7 a Etefon 100* 30,0 b 13,6 c 17,1 c 15,6 c Etefon100+1-MCP 1 17,5 ab 19,1 bc 22,4 ab *Drzewa opryskano w sadzie etefonem 05.09 na tydzień przed zbiorem. **4 godziny po zbiorze śliwki zamknięto w workach polietylenowych i traktowano 1-MCP przez 20 h, a następnie po przewietrzeniu umieszczono w temperaturze 0,5 C i przechowywano przez 2, 4 i 6 tygodni. ***Średnie oznaczone różnymi literami różnią się istotnie oddzielnie dla każdej kolumny przy P = 0,05. * Spraying with ethephon on September 05, one week before. **4 h after picking fruits closed in polythene bags and treated 1-MCP for 20 h and then after 4 h airing were stored at 0.5 C for 2, 4, and 6 weeks. ***Means having different letters are significantly different at P = 0.05. Tabela 3 Produkcja etylenu (nl g -1 h -1 ) przez śliwki Stanley traktowane na drzewie (28.08) etefonem (1 oprysk) i 1-MCP w dniu zbioru po 7 dniach od oprysku po 2, 4 i 6 tygodniach przechowywania w temperaturze 0,5 C Ethylene production by Stanley plums treated on trees with ethephon on August 28 and 1-MCP at after 2, 4 and 6 weeks of storage at 0.5 C and 1and 3 days shelf life Zbiór Okres przechowywania w chłodni (tygodnie) Harvest (05.09) 2 4 6 dni days 1 3 1 3 1 3 1 3 Kontrolne Control 2,5 20,5 2,3 22,7 2,1 9,0 5,1 10,8 1-MCP 1 4,9 40,6 3,6 11,0 1,3 3,2 Etefon 20 3,5 20,6 1,2 48,7 5,2 30,8 7,3 10,9 Etefon 20+ 1-MCP 1 5,5 25,7 3,8 15,9 8,3 18,0 Etefon 100+ 17,4 70,0 1,6 48,9 4,9 25,8 4,9 15,6 Etefon100+1-MCP 1 2,8 45,2 5,1 14,6 8,3 17,0
368 H. Plich, M. Lewandowski Tabela 4 Produkcja etylenu (nl g -1 h -1 ) przez śliwki Stanley traktowane na drzewie (05.09) etefonem (2 oprysk) i 1-MCP w dniu zbioru (po 7 dniach od oprysku) po 2, 4 i 6 tygodniach przechowywania w temperaturze 0,5 C Ethylene production by Stanley plums treated on trees with ethephon on September 05 and 1-MCP at after 2, 4 and 6 weeks of storage at 0.5 C and 1and 3 days shelf life Zbiór Okres przechowywania w chłodni (tygodnie) Harvest (12.09) 2 4 6 dni days 1 3 1 3 1 3 1 3 Kontrolne Control 2,4 12,1 1,7 25,8 3,9 40,9 4,6 21,9 1-MCP 1 2,1 12,8 5,8 34,9 2,4 12,7 Etefon 20 4,8 24,1 3,1 36,0 6,4 50,0 7,3 27,9 Etefon 20+ 1-MCP 1 2,8 23,9 4,0 33,8 6,6 25,1 Etefon 100 3,7 33,7 2,9 22,0 2,0 21,1 1,3 15,4 Etefon100+1-MCP 1 6,2 35,6 3,2 11,4 7,8 19,0 Tabela 5 Występowanie rozpadu wewnętrznego (procent zdrowych owoców*) w śliwkach Stanley traktowanych na drzewie etefonem w 2 terminach: 2 tygodnie (29.08) i tydzień (5.09) przed zbiorem oraz 1-MCP w dniu zbioru po 2, 4 i 6 tygodniach przechowywania w temperaturze 0,5 C Occurrence of internal breakdown in Stanley plums treated (%) two or one week before with ethephon and 1-MCP at after 2, 4 and 6 weeks of storage at 0.5 C and 3 days shelf life Zawartość ekstraktu (%) w dniu zbioru Soluble solids content (%) at Okres przechowywania w chłodni (tygodnie) 2 + 3 dni (days) 22ºC zbiór I I zbiór II II 4 + 3 dni (days) 22ºC zbiór I I zbiór II II 6 + 3 dni (days) zbiór I I zbiór II II Kontrolne Control 17,8 99* 99 94 95 93 74 1-MCP 1 100 100 95 91 91 90 Etefon 20 20,1 100 86 95 85 88 75 Etefon 20+ 1-MCP 1 100-98 88 89 74 Etefon 100+ 19,2 99 80 95 77 86 63 Etefon100+1-MCP 1 99 90 95 77 88 68
Wpływ 1-metylocyklopropenu (1-MCP) na mięknięcie i jakość pozbiorczą... 369 Literatura Abdi N., McGlasson W.B., Holford P., Williams M., Mizrahi Y. (1998): Responses of climacteric and supressed-climacteric plums to treatment with propylene and 1-methylcyclopropene. Post. Biol. Technol. 14: 29-39. Blankenship S.M., Dole J.M. (2003): 1-Methylcyclopropene: a review. Post Biol. Technol. 28: 1-25. Crisosto C.H. (1983): Post factors affecting fruit quality and post deterioration. Perish. Handl. Newsl. 75: 2-5. Crisosto C.H., Johnson S., Day K.R. (1995): Stone fruit internal breakdown. 126th Ann. Rep. St. Horticult. Soc. MSU: 25-29. Dong L., Lurie S., Zhou H.W. (2002): Effect of 1-methylcyclopropene on ripening of Canino apricots and Royal Zee plums. Post Biol. Technol. 24:135-145. Garner D., Crisosto C.H., Otieza E. (2001): Control atmosphere storage and aminoethoxyvinylglycine post dip delay post cold storage softening of Snow King peach. Hort. Technol. 11: 598-601. Menniti A.M., Gregori R., Donati I. (2004): 1-Methylcyclopropene retards post softening of plums. Post Biol. Technol. 31:269-275. Plich H. (1998 a): The effect of storage condition and date of picking on storability and quality of some plum (Prunus domestica L.) fruit cultivars. Acta Hort. 485: 301-307. Plich H. (1998 b): Post market life potential of some plum (Prunus fruit cultivars domestica L.) grown in Poland. Acta Hort. 478: 119-125. Plich H. (2000): Rozpad wewnętrzny główną przyczyną niskiej trwałości owoców śliw przechowywanych w chłodni. Zesz. Nauk. Inst. Sadow. Kwiac. Skiern. 8: 371-382. Plich H. (2006): Ethylene production and storage potential in Cacanska Najbolja plums. J. Fruit Ornam. Plant Res. 14, Suppl. 2: 229-236. Sisler E.C., Serek M. (1997): Inhibitors in plants of ethylene responses at the receptor level: recent developments. Physiol. Plant. 100: 577-582. Skog L.J., Schafer B.H., Smith P.G. (2001): 1-Methylcyclopropene preserves the firmness of plums during post storage and ripening. Acta Hort. 533: 171-172. Valero D., Martinez-Romero D., Valverde J.M., Guillen F., Serrano M. (2003): Quality improvement and extension of shelf life by 1-methylcyclopropene in plum as affected by ripening stage at. Inno. Food Sci. Emerg.Technol. 4:339-348. ETHYLENE PRODUCTION, RIPENING AND STORAGE PERFORMANCE IN PLUMS (PRUNUS DOMESTICA L.) CV. STANLEY TREATED WITH ETHEPHON BEFORE HARVEST AND WITH 1-MCP AFTER HARVEST Summary Spraying plum trees cultivar Stanley with ethephon one week before picking slightly accelerated plum fruit softening on the tree and it had a considerable effect on their post softening during storage at 0.5 C. 1-MCP treatment of fruits just after picking inhibited slightly softening of untreated (control) plums during shelf life period after 2, 4 and 6 weeks of cold storage but it had a considerable effect on the post firmness maintenance in plums treated with ethephon in pre time. However, 1-MCP treatment did not have any influence on internal breakdown development in those plums.