藍莓Vaccinium spp.作為一種新興果樹，是近年許多國家發(fā)展十分迅速的優(yōu)良果樹之一，尤其是歐美國家。英國權威營養(yǎng)學家將藍莓列為15種健康食品之首，聯(lián)合國糧農(nóng)組織也將藍莓列為人類五大健康食品（蘋果Malus spp.，杏Prunus spp.，香蕉Musa spp.，黑莓Rubus spp.，藍莓）之一。1906年，美國Coville率先進行了藍莓野生資源的選育工作。自1937年美國首次對篩選出的15個藍莓品種進行商業(yè)性栽培至今，其栽培歷史不足百年。目前，美國、加拿大、波蘭、荷蘭、挪威等國家在藍莓的育種、栽培、加工及物流等方面已取得突出成就。中國吉林農(nóng)業(yè)大學郝瑞教授于20世紀80年代初對中國長白山地區(qū)的野生篤斯藍莓Vaccinium uliginosum資源進行系統(tǒng)調查工作為開端，至今不過30余年。1983年，吉林農(nóng)業(yè)大學李亞東‘73率先在中國開展了藍莓引種栽培工作。繼吉林農(nóng)業(yè)大學之后，中國科學院南京植物所于1988年也開始了藍莓栽培研究，并篩選出適合中國南方地區(qū)栽培的優(yōu)良品種，如兔眼藍莓Vaccinium ashei及南高叢藍莓Vaccinium corymbosum品種‘引。本文綜述了藍莓的生物學特性，以及近年來有關藍莓生理生化特性和分子生物學特性方面的最新研究進展，以期能為藍莓的相關科研工作以及栽培管理工作提供啟示。

1  藍莓生物學特性

1.1  藍莓主要栽培種類

藍莓為杜鵑花科Eficaceae越橘屬yacc inium植物，全世界約有400余種，分布子北半球的溫帶和亞熱帶。中國約有91個種28個變種，主要分布于東北和西南地區(qū)。目前，主栽品種有高叢藍莓Vac-cinium corymbosum，矮叢藍莓Vaccinium chamaebuxus和兔眼藍莓Vaccinium ashei等3個種類。高叢藍莓主產(chǎn)于北美溫帶、亞熱帶，是目前全世界人工栽植面積最大的藍莓種類，它又可分為北高叢藍莓、南高叢藍莓和半高叢藍莓。北高叢藍莓適宜栽植在低溫休眠期稍長的北方；而南高叢藍莓需要低溫休眠的時間短，適合南方栽植；半高叢藍莓是高叢藍莓與矮叢藍莓的雜交種，適宜栽植在休眠期較長、寒冷的北方。矮叢藍莓主要分布于美國東北部和加拿大東部沿海地區(qū)，以野生資源為主，適宜栽植在北方寒冷地區(qū)。兔眼藍莓原產(chǎn)北美洲亞熱帶地區(qū)，樹勢旺盛，抗逆性強，豐產(chǎn)，對土壤pH值的要求幅度較寬，休眠期與需水期均較短，適合中國南方地區(qū)栽培。藍莓為喜光樹種，且須栽植在排水性良好，并富含有機質的酸性土壤(pH 4.2-5.5)上。

1.2藍莓形態(tài)特征

藍莓為叢生灌木，樹體高度因種類不同存在著較大差異。高叢藍莓通常為2.0-3.0 m，矮叢藍莓為0.7-1.5 m．而兔眼藍莓通常為2.0-5.0 m，最高甚至可達10.0 in。常綠或落葉，單葉互生，葉全緣或有鋸齒。花冠常呈壇形或鈴形。花瓣基部聯(lián)合，外緣4裂或5裂，白色或粉紅色。雄蕊為8-10個，嵌入花冠基部圍繞花柱生長，較花柱短，由昆蟲或風媒授粉，花序多為總狀花序。多數(shù)品種果實成熟時呈藍黑色，有的品種為紅色，果實有球形、橢圓形、扁圓形或梨形等不同形狀，平均單果質量為0.5-2.59，果肉細軟，多漿汁，內(nèi)含較多且細的種子。根系多而纖細，無根毛，分布淺。

1.3藍莓生長、開花和結實習性

藍莓枝梢生長量大，在一個生長季內(nèi)有2次生長高峰，第1次是在5月至6月，第2次是在7月中旬至8月中旬。兔眼藍莓還可以有第3次生長高峰。幼苗定植后的第3年，新枝萌發(fā)力增強且生長旺盛，年生長量達LO m以上。當年生枝頂端多形成花芽，以向基的方式進行分化，每一枝條分化的花芽數(shù)量與品種及枝條粗度有關。高叢藍莓一般每根枝條花芽數(shù)4—7個，兔眼藍莓3-6個。藍莓花芽分化時期因品種而異，矮叢藍莓和高叢藍莓一般在7月至8月開始花芽分化，兔眼藍莓從6月中旬開始分化；10月份花芽形態(tài)分化基本完成。從形態(tài)上看，藍莓花芽肥大，呈橢圓形或近球形。花芽以下為一些窄尖的營養(yǎng)芽和休眠芽。

藍莓花期因氣候和品種而異，中國南方3月上、中旬開花，而北方為4月至5月，花期一般為15~20 d，最長可達40 d。花著生在一個伸長的軸上，構成總狀花序。開花的同時營養(yǎng)芽開始發(fā)育成營養(yǎng)枝，營養(yǎng)枝生長到一定程度便停止生長，頂端最后一個細尖的幼葉變黑形成黑尖，黑尖維持2周后脫落。2-4周后，位于黑尖下的營養(yǎng)芽長出新枝，并具有頂端優(yōu)勢，即實現(xiàn)枝條的轉軸生長，這種轉軸生長在南方1年有3-5次。夏季最后一次轉軸生長時頂端緊挨黑尖的一個芽原始體逐漸增大發(fā)育成花芽，占據(jù)了頂端的位置。花芽在第2年春天開花并結果，結果后的短小枝秋后逐漸干枯、脫落，下部葉芽萌發(fā)新梢并形成花芽。

藍莓多為異花授粉。高叢藍莓自交可孕，但可孕程度因品種而異，且異花授粉可大大提高結實率；而兔眼藍莓和矮叢藍莓一般自交不孕。因此，在生產(chǎn)上須考慮多品種搭配建園，以提高產(chǎn)量。藍莓的花受精后，子房迅速膨大，約持續(xù)1個月。之后，漿果停止生長并保持綠色，持續(xù)約1個月。然后漿果的花托端變?yōu)樽霞t色，而綠色部分呈透明狀。當漿果進入變色期與著色期，增大迅速，果徑可增長50%。之后，漿果還能再增長20%，且甜度和風味變得適中。同一果穗上的果實不同時成熟，以頂部、中部的果實先熟，成熟時間一般在6~8月。同一品種和同株樹上的果實成熟期一般持續(xù)30 d左右。在貴州麻江和江蘇南京，兔眼藍莓早熟品種6月中旬開始成熟，晚熟品種7月上、中旬開始成熟。

2  藍莓生理生化特性

2.1  藍莓抗性生理

2.1.1  藍莓抗旱性  干旱是制約農(nóng)林業(yè)可持續(xù)發(fā)展的一個重要因素。干旱脅迫下，藍莓葉綠素遭到破壞，光合速率下降，從而導致生長受到抑制。李亞東等對半高叢藍莓‘北空“Northsky’的水分脅迫研究發(fā)現(xiàn)，在持續(xù)干旱條件下，‘北空’的生理功能遭到破壞，表現(xiàn)為葉片光合強度、葉綠素質量分數(shù)以及光量子通量密度降低；氣孔導度和蒸騰強度升高；呼吸強度則表現(xiàn)為先升高后降低的趨勢，直至連續(xù)干旱31 d時，植株才出現(xiàn)少量葉片焦枯的癥狀。因此，半高叢藍莓‘北空’具有較強的耐干旱能力。Freeman等1研究了兔眼藍莓葉表面蠟質層的季節(jié)變化，發(fā)現(xiàn)藍莓抗旱機制與葉表面氣孔周圍的角質層形成有關。Erb等[17-18]采用盆栽試驗法對多個藍莓實生群體的抗旱性進行了評價，結果表明：南高叢藍莓和兔眼藍莓的抗旱性強于北高叢藍莓。張德巧等通過對藍莓葉片解剖結構的觀測，分析了葉片解剖結構指標與抗旱性的關系，為藍莓的抗旱性評估提供了科學依據(jù)，更為藍莓抗旱性品種的選育提供了便捷有效的方法。這些結果表明，不同品種藍莓具有不同的抗旱性，這可能與遺傳及栽培環(huán)境等因素均有關系。

2.1.2藍莓的抗寒性研究顯示：不同品種藍莓具有不同的抗寒性。Eck等研究發(fā)現(xiàn)，各種類藍莓中，抗寒能力以矮叢藍莓最強，半高叢藍莓次之，高叢藍莓最差。吳林等的研究結果與其完全一致。吳林等‘223還進一步利用藍莓葉片柵欄組織與海綿組織的厚度比值和葉肉組織結構疏松度(SR)值對18個供試品種的抗寒性進行分級研究，發(fā)現(xiàn)其與田間觀察結果基本一致，說明這2項指標與藍莓抗寒性有著較密切的關系，并且初步推斷藍莓葉片柵欄組織與海綿組織的厚度比值越大、SR值越小的品種抗寒性越強。Arora等研究發(fā)現(xiàn)，‘藍豐“Bluecrop’和‘維口“Weymouth’需冷量為1000 h，‘奧扎克藍’‘Ozarkblue’為800 h，‘梯芙藍“Tifblue’和‘萊格西“Legacy’為600 h，而抗寒性比較結果正是‘藍豐’和‘維口’>‘奧扎克藍’>‘梯芙藍’和‘萊格西’，這說明藍莓芽的抗寒性與需冷量大小之間存在正相關的關系。Rowland等‘241采用隨機擴增多態(tài)性DNA (RAPD)基因連鎖圖譜分析測定了2個藍莓野生雜交種（Vacciniu darrowii×y．elliottii和y．darrowii×V.caesariense）的需冷量與抗寒性差異，并通過分子標記連鎖基因結合電導率測定得出了抗寒品種與不抗寒品種在65，60和14 kD多肽蛋白存在明顯差異。

2.1.3  土壤pH值對藍莓的影響  藍莓通常適宜栽植在pH 4.2～5.2的土壤環(huán)境下，最適宜的pH 4.5-4.8；土壤pH值過高，通常會影響藍莓對鐵、鎂等元素的吸收，從而引起失綠癥；另一方面，土壤pH值過低(pH<3.2)又將導致葉片枯黃或枯萎；不同品種pH值適宜范圍也有所不同，但無論品種如何，在酸性土壤上均生長良好。周琳等研究發(fā)現(xiàn)，在大興安嶺暗棕壤土上，矮叢藍莓“美登”最適宜的pH 4.0-4.5，與李亞東等的研究結果相同；半高叢藍莓‘北村“Northcountry’最適宜的pH 4.5—5.0。土壤pH值在植物花色苷的積累方面起著相當重要的作用。王斌等口51研究發(fā)現(xiàn)，當土壤為pH 4.0-5.0時，藍莓果實中花色苷的量最多，特別當pH 4.5時藍莓花色苷的積累更是達到了最大值，此時的土壤酸堿環(huán)境不僅有利于花色苷的積累，而且對藍莓的生長也起到了明顯的促進作用。其原因是在微酸性條件下，花色苷所包含的酮類化合物中的羰基容易結合氫離子形成帶正電荷的羥基，從而有利于花色苷的合成。過低的土壤pH值容易破壞藍莓根部，使其脫水傷害植物；過高的土壤pH值則會抑制藍莓花色苷的積累。Spiere等在研究土壤中添加硫和石灰對兔眼藍莓的影響試驗中發(fā)現(xiàn)，當土壤pH>5.2時，不僅造成藍莓缺乏鐵、鎂離子，從而導致失綠癥狀，并且還會導致樹體中鈉、鈣離子積累過量而阻礙生長結果。李亞東等曾對半高叢藍莓‘北空’，矮叢藍莓‘美登“Blomidon’，高叢藍莓‘艾朗“Aron’等3個品種在不同pH值下進行栽培試驗，發(fā)現(xiàn)土壤pH值對這3個品種葉片中的鐵、錳、鈣等元素含量的影響明顯。

2.2藍莓光合生理特性

據(jù)李亞東等測定，藍莓光合作用年變化呈雙峰曲線。高叢和半高叢藍莓第1次光合作用高峰出現(xiàn)在7月初，矮叢藍莓則出現(xiàn)在7月中旬；第2次光合作用高峰均出現(xiàn)在8月下旬。高叢、半高叢和矮叢藍莓春季展葉后光合強度較高，9月中旬以后隨著葉片變色老化而迅速下降。高叢藍莓和半高叢藍莓光飽和點和光補償點高，表現(xiàn)出喜光特性。而矮叢藍莓光飽和點和光補償點低，表明對弱光的利用能力強，對強光的利用能力弱。這一特點可為矮叢藍莓的林果間作提供生理依據(jù)。李亞東等還對不同類型藍莓葉片光合作用溫度特性進行了比較研究，發(fā)現(xiàn)藍莓春季光合作用的最適溫度范圍為15-28℃。光合速率在溫度高于30℃或低于15℃時迅速下降，呼吸強度隨溫度上升而增強，超過30℃則減弱。劉兆玲等測定了兔眼藍莓‘園藍’‘Gardenblue’及高叢藍莓‘夏普藍“Sharpblue'奧尼爾“O'Neal’等3個品種的光響應曲線和葉綠素熒光參數(shù)。結果表明：供試品種間各個熒光參數(shù)值均無顯著性差異，說明這3個品種的內(nèi)在光系統(tǒng)的差異不大；‘園藍’的最大凈光合速率(A～)和表觀量子效率(QE)最大，表明它的光合能力和抗逆性均最強；同時又具有較低的光飽和點(LSP)和較低的光補償點(LCP)，表明它利用弱光的能力較強。  ‘奧尼爾’在同等條件下光合能力最弱，抵抗不良環(huán)境的能力也最差。因此，“園藍”適宜栽培的范圍最廣，“奧尼爾”對環(huán)境的要求最嚴格。

2.3藍莓花色苷功能及特性

藍莓花色苷具有抗氧化、清除自由基、抗癌和改善視力等生物活性，具有巨大的保健功能。李穎暢等研究發(fā)現(xiàn)，藍莓花色苷具有抗脂質體過氧化能力、還原能力以及清除羥基自由基、超氧陰離子自由基能力等。其抗脂質體過氧化能力強于抗壞血酸；還原能力和清除超氧陰離子自由基能力則不如抗壞血酸；低濃度時，花色苷清除羥基自由基的能力和抗壞血酸接近，高濃度時強于抗壞血酸。藍莓花色苷抗脂質過氧化、清除羥基自由基和超氧陰離子自由基的半抑制濃度(ic50)分別為165.97，141.12和345.71mg- L-l。據(jù)劉紅錦等測定，花色苷與自由基清除率的相關系數(shù)分別為0.8481和0.7852，與油脂氧化抑制率的相關系數(shù)分別為0.8902和0.8307，具有較強相關性，說明藍莓花色苷具有較強的抗氧化活性。李穎暢等用不同的溶劑對藍莓果中的花色苷進行了提取，確定了體積分數(shù)60%乙醇為最好的提取溶劑，這與劉紅錦等的研究一致?；ㄉ蘸懿环€(wěn)定，其結構對本身穩(wěn)定性影響很大。一般來說，2一苯基苯并吡喃陽離子結構中羥基數(shù)目增加則穩(wěn)定性降低，而甲基化程度提高則有利于提高其穩(wěn)定性。孟憲軍等對不同條件下藍莓花色苷特征吸光值變化進行了研究，結果表明：藍莓花色苷對酸堿度、溫度、光照、氧化劑以及還原劑非常敏感，對食品添加劑的穩(wěn)定性較好，高質量分數(shù)的葡萄糖、蔗糖、防腐劑對藍莓花色苷有較明顯的護色作用。金屬離子中Na ，K ，Zn2 ，Mg2 ，Ca2 ，Cu2 ，F(xiàn)e3 對該花色苷有不同程度的護色效果，而Ap 對其穩(wěn)定性有明顯的破壞作用。然而，李穎暢等m1的研究結果與其不盡相同。他們的研究發(fā)現(xiàn)，K 不能使花色苷的吸光度增加，對花色苷的穩(wěn)定性也無顯著影響；Ca2*，CH2 ，AI3 具有增色作用，但對花色苷的穩(wěn)定性無顯著影響；高質量分數(shù)Na ，Znz ．Mn2 具有增色作用，而且能夠增強花色苷的穩(wěn)定性；Fe2 ，F(xiàn)e“，pb2 對花色苷具有破壞作用，使花色苷的穩(wěn)定性下降。

3  藍莓分子生物學特性

3.1  藍莓營養(yǎng)物質代謝相關基因

3.1.1  藍莓單脫氫抗壞血酸還原酶基因  抗壞血酸是植物細胞中一種重要的抗氧化劑。抗壞血酸一谷胱甘肽活性氧清除系統(tǒng)在抗氧化脅迫反應中起著關鍵的作用。單脫氫抗壞血酸還原酶是抗壞血酸代謝循環(huán)中的關鍵酶，它能夠催化脫氫抗壞血酸還原為抗壞血酸。Harb等在藍莓中分離得到的一個編碼433個氨基酸的單脫氫抗壞血酸還原酶，其序列與豌豆Pisum sativum和葡萄Vitis Vinifera等植物中的單脫氫抗壞血酸還原酶基因序列同源性較高。結構同源性分析表明：該基因有保守的結構域：FAD或NAD(P)H的ADP結合區(qū)域和FAD的黃素結合區(qū)域。Northern雜交表明不同儲藏條件下藍莓果實的單脫氫抗壞血酸還原酶基因表達具有明顯的差異，這與藍莓抗壞血酸含量的變化相一致。與剛采收的藍莓鮮果相比較，不同儲藏條件下藍莓果實的單脫氫抗壞血酸還原酶基因表達均有明顯的下降，表明藍莓果實不耐儲藏。Wang等測定了不同品種藍莓果實中抗氧化酶活性和非酶保護劑的量，結果表明：不同品種藍莓果實具有不同的抗氧化酶活性和非酶保護劑的含量，其中兔眼藍莓果實的單脫氫抗壞血酸還原酶活性最高，

其次是北高叢藍莓。

3.1.2藍莓黃酮類物質代謝相關基因  藍莓果實中含有較高的黃酮類物質。Zifkin等對藍莓生長發(fā)育過程中黃酮類物質的生物合成、基因定位和分子功能進行了研究。實時定量聚合酶鏈式反應(PCR)分析表明：黃酮類物質的生物合成遵循一個受到嚴格調控的雙向性模式，而且基因表達譜與3個主要類型的黃酮類物質的含量相符。編碼花青素還原酶與白花色素還原酶的基因主要在幼果和果實內(nèi)的種子和中軸胎座表達?；ㄇ嗨鼐酆衔锲骄?.0到8.5個亞基，其含量在藍莓發(fā)育過程中比較穩(wěn)定。黃酮類物質的變化和花青素相類似，其B環(huán)羥基化結構與黃酮一37．羥基化酶的表達量有關。相比之下，花青素主要在成熟后期積累，這與黃酮-3-0-糖基轉移酶和黃酮一3757．羥基化酶表達水平達到最高相一致。編碼花青素合成轉錄調節(jié)子R2R3-MYB的VeMYBPA1基因在整個發(fā)育階段都有表達，對花青素的合成起到主要的調控作用。

3.2藍莓抗寒基因

為了了解藍莓在寒冷環(huán)境下基因表達的變化，Dhanaraj等利用‘藍豐’品種在寒冷環(huán)境下和非寒冷環(huán)境下的花芽構建了2個eDNA文庫，從2個cDNA文庫中分別鑒別出了430個和483個獨立的轉錄本。在全部的轉錄本中，只有4.3%是2個cDNA文庫所共有的，這說明在寒冷與非寒冷環(huán)境下藍莓基因表達明顯不同。通過對已知功能的同源基因進行分類，主要分為細胞信號轉導、細胞生長、衰老與死亡、細胞分化與植物成熟等。其中有2個基因衰老相關單加氧酶和脫水蛋白在寒冷條件下比在對照條件下表達高10倍，表明它們都與冷積累有關。Northern雜交表明，脫水蛋白在寒冷處理之前的花芽中表達較低，但是寒冷處理明顯促進脫水蛋白高表達。另有光誘導蛋白、細胞周期蛋白和淀粉酶在寒冷條件下比在對照條件下表達高4倍，表明它們也是寒冷響應基因。Dhanaraj等還發(fā)現(xiàn)藍莓在越冬的時候，體內(nèi)65 kDa，60 kDa和14 kDa的脫水素會積累在花芽中，并且這些脫水素的含量與抗寒性有關。他們根據(jù)藍莓花芽內(nèi)編碼14 kDa脫水素的RNA反轉錄得到了cDNA，并對其進行了測序。此cDNA全長為653 bp，包括55 bp 5’非翻譯區(qū)(UTR)，303 bp開放閱讀框(ORF)，213 bp 3'UTR和82 bp poly A。他們發(fā)現(xiàn)14 kDa脫水素在寒冷脅迫下大量產(chǎn)生，且耐寒品種的14 kDa脫水素基因表達量更高。趙鑫等將胚胎成熟基因(LEA)轉入半高叢藍莓‘北陸“Northland’中，并對其抗寒性進行了研究。他們通過逆轉錄，聚合酶鏈式反應(RT-PCR)發(fā)現(xiàn)，轉入的LEA基因大部分都能正常表達。他們還發(fā)現(xiàn)，LEA基因的過量表達能夠提高藍莓在低溫條件下體內(nèi)的超氧化物歧化酶(SOD)和過氧化物酶(POD)活性，并且降低體內(nèi)的丙二醛(MDA)質量分數(shù)。

4  展望

中國對藍莓的研究正飛速發(fā)展，但起步較晚，起始于20世紀80年代初。因此，對于藍莓各方面的研究還不夠深入。藍莓的土壤pH值適應范圍為何如此狹窄的生理生化方面問題以及藍莓同一枝條上的果實不同時期成熟的分子生物學方面問題都值得我們進一步地研究。藍莓作為一種營養(yǎng)豐富，具有巨大保健功能和極高經(jīng)濟價值的果樹，必將在人民生活水平不斷提高的今天受到越來越多的關注。隨著科學的不斷發(fā)展和技術的不斷革新，藍莓的研究必將逐步深入，其潛在的功效將被不斷得到開發(fā)和利用，為人類的健康增添風采。

方仲相1，胡君艷1，江  波1，方  佳1，何勇清1，盧偉民2，鄭炳松1（1．浙江農(nóng)林大學亞熱帶森林培育省部共建國家重點實驗室培育基地，浙江臨安311300;2．浙江農(nóng)林大學后勤集團，浙江臨安311300）

浙江農(nóng)林大學學報．2013，30(4): 599 - 606

馬桂蓮、張琴采集；俞美蓮、姚佳編譯；姚利根、姚佳編輯上傳；江洪濤審核。

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