草莓(Fragaria×ananassa Duch.)属于蔷薇科草莓属多年生草本植物,是膳食抗氧化剂的重要来源,在我国和世界范围内广泛栽培。然而具有优良园艺特性的品种仍然较少,而且由于多年栽培品种退化的问题等,开发新品种仍然是非常必要的。草莓保鲜期短也是制约草莓产业发展的一个重要因素。短波紫外线(Ultraviolet-C,UV-C)照射作为一种无毒无污染,无残留,安全有效的物理方法,可以延长果蔬的货架期,提高抗氧化抗病能力,符合当前消费者追求安全、健康及天然食品的趋势。然而,大多数研究都是在采后阶段进行的。也有研究表明低剂量的UV-C非连续照射草莓植株可以有效控制草莓的真菌病害。由于草莓果质松软多汁,抗机械损伤能力弱,采后UV-C处理草莓,需要翻转果实来获得有效剂量的全部效应,不可避免的造成草莓表皮不同程度的损伤。部分研究表明通过UV-C处理获得的有益效应具有系统性,采前UV-C处理果蔬可以获得同采后处理相似的效果。本研究于2011年12月—2013年12月在加拿大食品农业部(Agriculture and Agri-Food Canada,AAFC)园艺研究与发展中心的L’Acadie试验基地温室和大田条件下进行。在温室有机栽培条件下,采用不同剂量的UV-C(0.25,0.5,0.75和1 kJ/m~2),从植株开花期到果实达到商业成熟期期间进行有规律的照射整个草莓植株(cv.‘Seascape’),研究了对植物生长和果实品质及相应的次生代谢的调节效应。通过不同剂量照射对植物生长和果实品质影响的效果,进一步采用0.6 kJ/m~2 UV-C,连续两个生长季照射3个草莓品种(cv.‘Albion’,‘Charlotte’和‘Seascape’),观测了UV-C,品种以及环境因子(光强)对果实品质和次生代谢产物及抗病性的影响,以及品种和环境条件对UV-C剂量效应的影响。此外,根据研究中心多年来利用杂交获得的11个草莓品系作为材料,并选择1个商业品种作为对照,对不同基因背景草莓果实的园艺特性和抗氧化特性及抗病性指标进行测定分析,比较了各品系间的果实特性差异,以期为新品种的选育评价提供技术依据。取得以下主要研究成果:1.不同剂量的UV-C非连续照射草莓植株后,对叶片中可溶性蛋白、超氧化物歧化酶(Superoxide dismutase,SOD)和过氧化物酶(Peroxidase,POD)没有显著影响。在最后一次UV-C处理后,0.75和1 kJ/m~2显著提高了CAT活性,0.5和0.75 kJ/m~2显著提高了可溶性糖的含量,1 kJ/m~2显著降低了总酚(Total phenolic content,TPC)和增加了丙二醛(malondialdehyde,MDA)的含量及提高了相对电导率。UV-C处理结束后两周,发现0.25,0.5,0.75和1 kJ/m~2显著增加了类胡萝卜素的含量,1 kJ/m~2显著降低了叶绿素含量,UV-C(0.5,0.75和1 kJ/m~2)照射增加了生物量和叶片数、叶面积,然而1 kJ/m~2的增加幅度较低。结果表明,0.5和0.75 kJ/m~2在一定程度上促进了植物生长,0.25和1 kJ/m~2处理的效果不明显。2.不同剂量的UV-C非连续照射植株后,降低了果实中可溶性固形物(Soluble solid content,SSC)、单糖、总糖、可滴定酸(Titratable acidity,TA)、有机酸和总酸的含量,可能延迟了果实的成熟。0.5和0.75 kJ/m~2显著提高了果实硬度以及增加了多酚单体化合物,尤其是0.5 kJ/m~2。此外,0.5 kJ/m~2显著增加了果面色差Hue(ho)值。与对照相比,所有的UV-C剂量并没有显著影响果实中TPC的含量以及抗氧化能力(Total antioxidant capacity,TAC)。因此,选择0.5和0.75 kJ/m~2或者其间的剂量值进行进一步的研究。3.应用0.6 kJ/m~2UV-C非连续照射3个草莓品种的植株,连续两个生长季进行观测,结果发现采前UV-C处理显著增加了3个品种的果实硬度,提高了果实的抗病性,延长了货架期。而且,UV-C显著增加了果实色差的a*值,表明了与对照相比,经过采前UV-C处理的果实颜色更红。UV-C增加了L*,b*,C(Chroma)和ho值,然而,显著性增加仅仅存在于第二个生长季品种‘Charlotte’的a*和C值。在第一个生长季,采前UV-C处理增加了3个草莓品种果实中的鞣花酸(Ellagic acid,EA)、山奈酚-3-葡萄糖苷酸(Kaempferol-3-glucuronide,K3Gr)、槲皮素-3-葡萄糖苷酸(Quercetin-3-glucuronide,Q3Gr)和槲皮素-3-葡萄糖苷(Quercetin-3-glucoside,Q3G)的含量,其中品种‘Albion’增加显著,然而并没有显著影响其他测定的酚类化合物(花青素)含量。此外,UV-C照射并没有显著影响果实的有机酸,单糖,SSC,TA,pH值,TPC和TAC,尽管在一些情况下,采前UV-C处理的果实参数值低于对照。结果表明,在大多数情况下,采前UV-C照射对果实品质及生物活性物质的潜在影响取决于品种的选择以及生长季或生长条件的变化。4.不同草莓品系之间的园艺特性,抗氧化以及抗病性之间存在显著差异。品系‘SJ069-3’产量高,果实个大,糖分高、酸度适宜,贮藏过程中的重量损失少、硬度较高,货架期长;此外,品系‘SJ069-3’的TAC也较强,因此,有可能成为鲜食市场上的新品种或作为优良育种的亲本材料。其次,品系‘SJ061-8’中多种单体酚类化合物显著高于其他品系,而且TAC也显著高于其他品系,可以作为杂交的亲本或者是食物加工中的添加剂以增加食物的TAC。通过相关性分析发现,花青素(Anthocyanins,ACY)与TAC、抗病性与TAC显著正相关,因此TAC高的品系,抗病能力强,货架期长。