基于摆动冲击试验的青香蕉碰撞损伤敏感性评估

    付函, 刘恩秀, 杨洲, 杨靖恺, 张汉尧, 谢博伟, 杜文迪, 段洁利

    付函, 刘恩秀, 杨洲, 等. 基于摆动冲击试验的青香蕉碰撞损伤敏感性评估[J]. 华南农业大学学报, 2021, 42(6): 100-108. DOI: 10.7671/j.issn.1001-411X.202107032
    引用本文: 付函, 刘恩秀, 杨洲, 等. 基于摆动冲击试验的青香蕉碰撞损伤敏感性评估[J]. 华南农业大学学报, 2021, 42(6): 100-108. DOI: 10.7671/j.issn.1001-411X.202107032
    FU Han, LIU Enxiu, YANG Zhou, et al. Evaluation of impact bruise susceptibility for green banana based on pendulum impact test[J]. Journal of South China Agricultural University, 2021, 42(6): 100-108. DOI: 10.7671/j.issn.1001-411X.202107032
    Citation: FU Han, LIU Enxiu, YANG Zhou, et al. Evaluation of impact bruise susceptibility for green banana based on pendulum impact test[J]. Journal of South China Agricultural University, 2021, 42(6): 100-108. DOI: 10.7671/j.issn.1001-411X.202107032

    基于摆动冲击试验的青香蕉碰撞损伤敏感性评估

    基金项目: 国家重点研发计划(2020YFD1000104);国家自然科学基金(51905179);财政部和农业农村部:国家现代农业产业技术体系资助(CARS-31-10)
    详细信息
      作者简介:

      付函(1986—),男,讲师,博士,E-mail: fuhan@scau.edu.cn

      通讯作者:

      段洁利(1973—),女,副教授,博士,E-mail: duanjieli@scau.edu.cn

    • 中图分类号: S225;S668.1

    Evaluation of impact bruise susceptibility for green banana based on pendulum impact test

    • 摘要:
      目的 

      评估一束适收期青香蕉果穗内梳层节点、节点嵌套的内外排层、果指表面区域和冲击水平对果实碰撞损伤敏感性的影响,为后续生产处理环节中确保果指质量的针对性防护提供参考。

      方法 

      嵌套、单因素和正交试验设计结合单因素及多因素方差分析,确定显著影响果实碰撞损伤敏感性的因素及主次关系。设计和搭建摆动冲击试验台,开展果实的碰撞损伤试验。通过测量碰撞部位的损伤体积和吸收能量,计算果实的碰撞损伤敏感性(单位吸收能量下的损伤体积)。

      结果 

      嵌套试验结果表明:梳层节点对损伤敏感性无显著影响;节点嵌套的排层对其影响极显著;根据多重比较分析结果节点嵌套排层的14个水平可分为4组。单因素试验结果表明:果指表面区域对损伤敏感性的影响极显著,近果顶端>果指中部>近果柄端;损伤敏感性随冲击水平的提高而显著增加。正交试验结果表明:影响果实碰撞损伤敏感性各因素的主次顺序为冲击水平>生长位置>果指表面区域。

      结论 

      一束香蕉梳层节点嵌套的内外排层及果指表面不同区域的碰撞损伤敏感性具有统计意义上的差异。

      Abstract:
      Objective 

      This study was aimed to evaluate the effect of nodes within a green banana bunch harvested in suitable period, inner and outer row layers nested in nodes, fruit finger surface area and impact level on fruit impact bruise susceptibility, providing references for targeted protection to ensure fruit finger quality in subsequent production and handling processes.

      Method 

      Nested, one-way and orthogonal experimental designs were combined with one-way and multi-way ANOVAs to determine the factors and primary-secondary relationship that significantly affect the bruise susceptibility of fruits. A pendulum impact bench was designed and constructed to carry out the impact damage test on fruits. The bruise susceptibility (bruise volume per unit absorbed energy) of fruits was calculated based on measuring bruise volume and corresponding absorbed energy.

      Result 

      The results of the nested test showed that the nodes within a banana bunch had no significant effect on the bruise susceptibility while the row layer nested in nodes had an extremely significant effect. The 14 levels of the row layers nested in nodes could be divided into four groups according to the results of multiple comparisons analysis. The results of the one-way test showed that fruit finger surface area had highly significant effect on the bruise susceptibility which was in order of near fruit apex >fruit middle >near fruit pedicel. The bruise susceptibility increased with the increase of impact level. The results of the orthogonal test showed that the order of the factors affecting fruit bruise susceptibility was impact level > growth location> fruit finger surface area.

      Conclusion 

      The impact bruise susceptibilities were significantly different between inner and outer row layers nested in nodes within a banana bunch, and among different fruit finger surface areas.

    • 动物模型是科学研究不可缺少的工具,受到取材和伦理道德的限制,生物医学必须依靠动物模型进行广泛的试验和评估。小鼠等啮齿类作为经典的模式动物,一些致病突变在小鼠上引起的症状与在人类引起的症状截然相反,这让啮齿类动物模型无法满足人类疾病相关的研究。家兔是标准的生物医学研究动物模型,它繁殖快,体型适中,比小鼠能更真实地模拟人类疾病的发病机制,目前已经成为多种人类疾病模型和发育机制研究模型的首选动物。家兔疾病模型已被开发用于动脉粥样硬化、糖尿病、脂蛋白代谢和心血管疾病[1]、骨关节炎[2]、眼病[3]、病毒感染以及癌症等多种人类疾病的研究。家兔因其胎盘与人的相似性也经常被用作发育生物学的研究模型[4],比如发育毒性测试和孕期糖尿病等的相关研究[5]

      转录激活样效应因子核酸酶(Transcription activator-like effector nuclease, TALEN)技术已经取代锌指核酸酶(Zinc-finger nuclease, ZFN) 技术成为基因组定点靶向修饰的主流技术,并广泛应用于真核细胞以及多种模式生物的科学研究中。2010 年,Sun 等[6]将全序列合成的 Tale 蛋白与 Fok I 核酸内切酶融合组成TALEN,在人细胞系 HEK293 中对 NTF3CCR5这2个内源基因分别进行了定点敲除,敲除效率达到了39.9%;Tong 等[7]利用 TALEN 技术在大鼠胚胎干细胞中实现了对 BMPR2 基因的敲除;Carlson 等[8]在牛和猪中实现了TALEN 介导的多基因敲除;2013 年赖良学团队将 TALEN 技术应用于兔基因敲除研究,建立了世界首例免疫缺陷家兔疾病模型[9];2014 年,Liu 等[10]通过将 3 对 TALEN 的 mRNA 同时注射到食蟹猴胚胎中,成功获得1只Rett 综合症的雌性猴模型。TALEN技术的出现极大地促进了基因定点修饰动物的研究,为这些克隆效率低下又缺少全能胚胎干细胞物种的基因修饰开辟了新渠道。

      Tiki1基因在无翅基因 (Wingless/Int1,Wnt)信号通路中作为抑制因子而发挥作用[11]。在蛙上进行的试验证实了Tiki1在头部诱导过程中起着决定性的作用,Tiki1基因的表达模式与Dickkopf1(DKK1)基因和Goosecoid(Gsc)基因最为接近[12]Tiki1基因在小鼠上缺失,而在家兔上表达,Tiki1基因的错误调控还与人类的肿瘤等疾病相关[13]Tiki1基因是Wnt信号通路中新的抑制因子,Tiki1DKK-1Gsc 这3个基因之间,是否存在协同的相互作用,它们非重叠的那一部分又在生物发育中扮演着什么样的角色,这些问题都需要借助合适的动物模型进行更加深入和完整的研究。本研究拟利用TALEN技术建立Tiki1基因敲除兔模型,来研究Tiki1基因在家兔发育过程中的作用,以填补Tiki1基因在哺乳动物胚胎发育功能研究上的空白。

      分子试验相关试剂无特殊说明均购自TaKaRa 公司,细胞培养相关试剂无特殊说明均购自 Gibco公司,化学试剂无特殊说明均购自Sigma 公司。兔子为新西兰白兔Oryctolagus cuniculus,普通级,雌性6~8 月龄,体质量2.0~4.5 kg,购自南方医科大学实验动物中心,试验动物生产许可证为[SCXK(粤)2011—0015]。所有的动物试验均按照试验动物使用操作规程进行操作, 试验动物使用许可证为[SYXK(粤)2010—0063]。

      家兔Tiki1基因的mRNA由哈佛大学医学院神经学实验室提供,mRNA长度为1 518 bp,有7个外显子。根据Cermak等[14]给出的靶点设计原则,我们在Tiki1基因上设计了4对TALEN。

      按照Golden Gate TALEN试剂盒说明书组装如下:比照TALEN靶点序列,分别把Golden Gate TALEN试剂盒前10 个碱基相应的重复可变双残基(Repeat-variable di-residue, RVD)以及载体pFUS_A加入到1个反应体系中;把Golden Gate TALEN试剂盒11~15的碱基相应的RVD以及载体pFUS_B#15加入到1个反应体系中;下游靶点序列按照同样方式操作。

      为了减少未连接成环状的dsDNA片段的影响,在连接后向每个体系中加入Plasmid-Safe nuclease,将DNA片段消化掉。

      感受态细胞悬液解冻后立即置于冰上。加入上述连接质粒DNA溶液10 μL,42 ℃水浴中热击90 s,热击后迅速置于冰上冷却3~5 min。向管中加入500 μL LB液体培养基(不含Amp),混匀后37 ℃条件下振荡培养30 min。将上述菌液摇匀后取100 μL涂布于含Amp的筛选平板上,37 ℃条件下培养16~24 h。每个平板挑选1~3 个白斑,进行PCR检测,挑选正确的克隆过夜培养,小量提取质粒鉴定。

      获得的TALEN质粒需要转录为mRNA并在末端加上Ploy (A),采用mMESSAGE kit、mMACHINE T7 和Poly(A) polymerase。具体转录步骤根据mMESSAGE kit说明书操作。

      按以下顺序加入用于加尾的试剂:20 μL mMESSAGE mMACHINE T7 Ultra reaction、36 μL Nuclease-free water、20 μL 5×E-PAP缓冲液、10 μL 25 mmol/L MnCl2溶液、10 μL ATP 溶液。

      加入4 μL E-PAP酶,轻轻混匀,37 ℃条件下孵育30~45 min,之后置于冰上。在加入E-PAP酶前先预留出2.5 μL的反应混合液,作为电泳检测是否加尾成功的对照。

      采用氯化铝沉淀的方式回收RNA。具体步骤如下:加入50 μL的LiCl沉淀液体中止加尾反应和沉淀RNA。4 ℃、12 000 r/min离心15 min,收集RNA颗粒。小心去除上清,用1 mL体积分数为70%的乙醇溶液清洗1次,4 ℃、12 000 r/min离心15 min。小心移去乙醇溶液,重悬于RNAse-free 0.1×TE缓冲液中。利用NanoDrop-1000检测质量浓度,将mRNA稀释到50 ng/μL,每10 μL分装1管储存于−80 ℃冰箱。

      为了验证TALEN的打靶效率,分别以设计的4对TALEN转染家兔胎儿成纤维细胞,转染48 h后,收取该细胞并提取基因组,然后扩增包含靶位点在内的序列,并用T7EⅠ内切酶酶切。

      对供体母兔注射100 IU的孕马血清促性腺激素(Pregnant mare serum gonadotropin,PMSG),注射72~120 h后与公兔合笼配种,对于配种成功的母兔进行耳缘静脉注射100 IU的人绒毛膜促性腺激素(Human chorionic gonadotropin,HCG),注射18~20 h后对母兔实施安乐死。取出卵巢和输卵管置于预热的1×PBS缓冲液中,然后用冲卵液从输卵管冲出受精卵,挑选原核期前后的受精卵置于胚胎培养液中,38.5 ℃、CO2体积分数为5%的饱和湿度的培养箱内孵育待用。

      固定针的制备:固定针要求外径为0.12 ~0.18 mm,内径为0.02~0.03 mm。具体操作:在酒精灯上加热玻璃管中部,变软后离开火焰并迅速拉开,在外径0.12~0.18 mm处用砂轮切断玻璃针;然后将针安装到锻针仪上,锻针端口受热后逐渐收缩至0.02~0.03 mm,停止加热;在距离针尖0.3~0.4 mm处靠近加热的玻璃球,使玻璃针受热后弯向玻璃球,弯至30°时停止加热。

      注射针的制备:胞质内注射针选择带有玻璃芯的玻璃管,利用程序拉针仪拉制,其针尖端封口。与固定管一样,在400 μm左右的位置烤成约30°的弯,便于操作。

      把原核期的受精卵放置在1个操作液滴中,用移液枪将约1 μL的Tiki1-TALEN mRNA沿注射针玻璃管内壁注射到底部,待气泡排出后,将注射针的针尖在固定针上撞开1个开口,调节mRNA流出的流速,可在透明带下调节。将注射针刺入受精卵的胞质内,注入适量的Tiki1-TALEN mRNA,可以看到胞质略有膨胀即可拔出注射针。

      每个囊胚用5 μL的 NP40裂解液在 PCR 仪中进行裂解,然后进行PCR或者巢式PCR来扩增目的片段,并测序鉴定各基因是否打靶。测序结果显示有2套或2套以上峰图的产物克隆到T载体后测序,以确定最终的基因突变情况。

      为了进一步获得Tiki1基因敲除兔,将50 ng/μL的Tiki1-TALEN mRNA注射到17个原核期的家兔受精卵胞质中,并将受精卵分别移植到2只受体兔体内,分别编号为1#和2#。统计仔兔出生情况,并检测仔兔的基因突变。

      根据哈佛大学医学院神经学实验室提供的人Tiki1基因序列,在家兔基因组序列中进行比对,找出家兔上的Tiki1基因,选择其最保守的第2外显子进行TALEN靶位点的设计(图1),根据GOLD GATE TALEN试剂盒说明书合成了4条TALEN,分别命名为L1、L2、R1和R2,这4条TALEN可以组合成4 对TALEN,TALEN组合命名为L1R1、L1R2、L2R1和L2R2。以此4对TALEN转染家兔胎儿成纤维细胞,T7EⅠ内切酶酶切图如图2所示,从图2中可以看出以L1R1组合转染家兔胎儿成纤维细胞提取的基因组扩增的PCR产物可以经T7EⅠ内切酶切出2条带,其他组合的未见明显条带,说明在这4种TALEN组合中,L1R1打靶效率最高。因此,选择L1R1对家兔Tiki1基因进行打靶研究。

      图  1  Tiki1基因TALEN靶位点
      加下划线的序列表示靶位点
      Figure  1.  Target sites for TALEN of Tiki1 gene
      The underlined sequences represent the target sites
      图  2  4 对TALEN打靶效率酶切检测电泳图
      NT为阴性对照;箭头所指为T7EⅠ内切酶切开的2个片段条带
      Figure  2.  Electrophoregram detecting targeting efficiency of four pairs of TALEN by enzyme digestion
      NT is negative control; The arrows point at two fragments generated by the T7E I endonuclease

      选取原核期受精胚胎,分别以10和50 ng/μL的质量浓度将Tiki1-TALEN mRNA注射到处于原核期的家兔受精卵的胞质内,统计发育到囊胚期的受精卵,计算囊胚率,检测注射的RNA对胚胎发育是否存在影响。结果见表1,当以10 ng/μL的质量浓度注射时,囊胚率为64%;当以50 ng/μL的质量浓度注射时,囊胚率为57%;对照组以相同量的H2O注射,囊胚率为82%。结果表明,试验组与对照组相比囊胚发育率稍有降低,但统计学差异均不显著,说明注射的mRNA对囊胚的发育会有影响但可以忽略,而且注射mRNA组的囊胚率都在50%以上,所以并不会影响基因修饰兔的建立。

      表  1  注射Tiki1-TALEN mRNA后家兔胚胎的体外发育结果
      Table  1.  Results of in vitro development of rabbit embryos after injection with Tiki1-TALEN mRNA
      ρ(mRNA)/
      (ng·µL−1)
      注射胚胎数
      No. of embryos injected
      囊胚数
      No. of blastocysts
      囊胚率/%
      Percentage of blastocysts
      P1)
      10 11 7 64 0.635 1
      50 14 8 57 0.208 7
      0 (H2O, CK) 11 9 82
       1)第5列为与CK组囊胚率比较的P值(Fisher’s精确检验)
       1)The fifth column shows P values when compared with the percentage of blastocysts in CK group (Fisher’s exact test)
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      基因打靶效率检测结果如表2所示。注射10 ng/μL Tiki1-TALENs mRNA后所获得的7 个囊胚中,有1个囊胚(14.3%)发生了基因打靶,进一步进行基因型的深度分析,发现该囊胚除了检测到该基因存在碱基缺失外,还能检测到野生型(WT)序列,为单等位基因敲除;注射50 ng/μL Tiki1-TALENs mRNA后所获得的8个囊胚中,100%发生了基因打靶,进一步进行基因型的深度分析,全部都只发生了单等位基因敲除,没有检测到双等位基因敲除。在以上9个发生基因打靶的囊胚中,存在5种基因突变方式,分别为缺失1、6、10、15和28 bp碱基,具体突变位置见图3。注射50 ng/μL Tiki1-TALEN mRNA试验组的囊胚基因修饰效率显著高于10 ng/μL注射组(P=0.001 4,Fisher’s精确检验)。综上,结合囊胚率和打靶效率考虑,我们选择以50 ng/μL质量浓度的Tiki1-TALEN mRNA注射家兔受精卵制备基因打靶兔。

      表  2  注射Tiki1-TALEN mRNA后家兔受精卵Tiki1基因修饰结果
      Table  2.  Modified results of Tiki1 gene in fertilized eggs of rabbits after injection with Tiki1-TALEN mRNA
      ρ(mRNA)/
      (ng·µL−1)
      囊胚数
      No. of
      blastocysts
      发生基因
      修饰囊胚数
      No. of modified blastocysts
      基因修饰
      效率/%
      Gene modification efficiency
      单等位基因
      敲除数
      No. of mono-mutant
      单等位基因
      敲除率/%
      Rate of mono-mutant
      双等位基因
      敲除数
      No. of alle-mutant
      双等位基因
      敲除率/%
      Rate of alle-mutant
      10 7 1 14.3 1 14.3 0 0
      50 8 8 100 8 100 0 0
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      图  3  注射Tiki1-TALEN mRNA后家兔受精卵Tiki1基因的碱基突变
      WT为野生型,P1~P5代表5种不同的基因突变型;短横线表示缺失的碱基,加下划线的序列表示靶位点
      Figure  3.  Base mutation of Tiki1 gene in fertilized eggs of rabbits after injection with Tiki1-TALEN mRNA
      WT is wildtype, P1-P5 represent five different types of gene mutation; The short dashes represent the missing bases, and the underlined sequences represent the target sites

      将50 ng/μL的Tiki1-TALEN mRNA注射到17枚原核期的家兔受精卵胞质中,分别移植到2只受体兔体内,共计出生3个活的仔兔,编号为1#-1、2#-1和2#-2(表3)。测序分析其基因型发现1#-1和2#-2仔兔在靶位点处出现双峰(图4),说明发生了基因打靶;2#-1仔兔测序结果为单峰(图4),进一步比对该测序结果发现其为WT型,说明未发生基因打靶。回收测序结果在靶位点附近存在套峰的2只仔兔(1#-1和2#-2)的PCR 产物,与T载体连接测序,再与WT序列进行比对。结果表明,对于仔兔1#-1,Tiki1基因除了检测到WT型序列外,还在靶位点发生了基因敲除,具体突变方式为插入1 bp的同时删减了9 bp;对于仔兔2#-2,Tiki1基因除了检测到WT型序列外,还在靶位点发生了基因敲除,具体突变方式为删减22 bp(图5)。以上结果表明,我们建立了Tiki1基因敲除兔模型,但是这些基因敲除兔仍存在正常的Tiki1基因序列,说明这些打靶兔可能是单基因敲除或者是嵌合体。

      表  3  基因打靶仔兔出生统计
      Table  3.  Birth summary of gene targeted baby rabbits
      受体编号
      Recipient No.
      ρ(mRNA)/
      (ng·µL−1)
      移植胚胎数
      No. of embryos transferred
      出生仔兔数
      No. of newborn rabbits
      基因修饰兔数量
      No. of gene-modified rabbits
      基因修饰兔占比/%
      Percentage of gene-modified rabbits
      双等位基因敲除兔数
      No. of rabbits with biallelic knockout
      1# 50 7 1 1 100 0
      2# 50 10 2 1 50 0
      合计 Total 17 3 2 67 0
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      图  4  仔兔Tiki1基因测序峰图
      Figure  4.  Sequencing peak map of Tiki1 gene in baby rabbit
      图  5  仔兔Tiki1基因的碱基突变
      WT为野生型,1#-1和2#-2为仔兔编号;短横线表示缺失的碱基,蓝色小写字母表示插入的碱基,加下划线的序列表示靶位点
      Figure  5.  Base mutations in Tiki1 genes of baby rabbits
      WT is wildtype, 1#-1 and 2#-2 are indentifying numbers for baby rabbits; The short dashes represents the missing base, the blue lowercase letter represents the inserted base, and the underlined sequences represent the target sites

      Tiki1基因是哈佛大学儿童医学院贺熹教授团队发现在Wnt信号通路中作为抑制因子而发挥作用的一个基因,抑制其表达会导致蛙胚中头部发育的缺失[11]Tiki1基因在小鼠体内缺失,因而无法在小鼠体内研究其功能,而家兔中该基因能够表达[15]。基于Tiki1基因的特殊性,即Tiki1基因在啮齿类动物,如小鼠、大鼠体内缺失,使用小鼠作为研究人类 Tiki1基因缺失的疾病模型这一传统途径被阻断,而兔由于心血管系统与人类非常相似,因此成为研究 Tiki1 基因极佳的哺乳动物。

      本研究利用自身常年做基因编辑兔的技术优势试图探索Tiki1基因对兔早期胚胎发育的影响。我们首先基于TALEN系统设计了靶向兔Tiki1基因的打靶载体,然后分别将10和50 ng/μL的Tiki1-TALEN mRNA注射到原核期的家兔受精卵胞质中,并进行囊胚率和基因修饰效率的统计,检测所设计的Tiki1-TALEN mRNA对胚胎发育是否存在影响以及能否高效地对胚胎进行基因修饰。结果表明,当以10 ng/μL的质量浓度注射时,囊胚率为64%,对照组以相同量的H2O注射,囊胚率为82%,试验组与对照组相比囊胚发育稍差但无明显统计学差异。当以50 ng/μL的质量浓度注射时,囊胚率为57%,该试验组与对照组相比囊胚发育稍差,但无明显统计学差异,说明注射的mRNA对囊胚的发育没有明显影响,而且后续只要在胚胎移植时多移植几枚胚胎不影响获得想要的基因修饰兔。注射50 ng/μL mRNA试验组的囊胚率(57%)与注射10 ng/μL mRNA试验组的囊胚率(64%)相比影响不大,但注射50 ng/μL mRNA试验组的囊胚基因修饰效率(100%)与注射10 ng/μL mRNA试验组的囊胚基因修饰效率(14.3%)相比显著提高,这有助于提高后续获得阳性的Tiki1基因修饰兔子的效率,所以后续试验选择了以50 ng/μL的质量浓度注射来高效获得基因修饰兔,后续将进一步获得纯合子以检测其是否影响胚胎的后期发育或者成体发育。

    • 图  1   香蕉果穗和果实的形态和结构组成

      1:果轴;2:节点;3:内排果指;4:外排果指;5:果柄;6:果顶

      Figure  1.   Morphology and structure of banana bunch and fruit

      1: Peduncle; 2: Node; 3: Fruit at inner row; 4: Fruit at outer row; 5: Pedicel; 6: Apex

      图  2   摆动冲击试验台示意图

      1:计算机;2:高速相机;3:升降台;4:仿形部件;5:香蕉果指;6:木锤;7:摆臂;8:角度传感器;9:数据采集卡与卡槽;l:摆臂长度; l1:木锤中心到转动中心距离

      Figure  2.   Schematic of the pendulum impact test device

      1: Computer; 2: High-speed camera; 3: Lifting platform; 4: Profiling part; 5: Banana finger; 6: Wooden bob; 7: Pendulum arm; 8: Angular transducer; 9: Data acquisition card and card slot; l: Pendulum arm length; l1: Distance from the wooden mallet to the center of rotation

      图  3   香蕉果指不同截面损伤情况示例

      Figure  3.   Illustration of bruised banana finger in different sections

      图  4   香蕉损伤面积测量方法示意图

      Figure  4.   Schematic of the method for measuring bruise area on banana

      图  5   用于计算损伤体积的变量示意图

      S(y):沿长度方向任意位置横截面的损伤面积;Smax:在y=0处的S(y);b:损伤长度;h:损伤深度

      Figure  5.   Schematic of the definition of the variables for calculation of bruise volume

      S(y): Bruise area of a cross section at any position along the length direction; Smax: S(y) at y=0; b: Bruise length; h: Bruise depth

      图  6   香蕉果指表面被撞位置标记示例

      1:果柄;2:近果柄端;3:果指中部;4:近果顶端;5:果顶

      Figure  6.   Illustration of the impact zones on a banana finger

      1: Pedicel; 2: Near fruit pedicel; 3: Fruit middle; 4: Near fruit apex; 5: Apex

      图  7   外排香蕉果指不同表面区域的损伤敏感性

      冲击能量为0.52 J;柱子上方的不同小写字母表示差异显著(P<0.05, Duncan’s法)

      Figure  7.   Bruise susceptibility of different surface positions of the banana finger in the outer row

      The impact energy is 0.52 J; Different lowercase letters on bars indicate significant differences(P<0.05, Duncan’s method)

      图  8   不同冲击水平下香蕉内排果指近果顶端的损伤敏感性

      冲击位置为近果顶端;柱子上方的不同小写字母表示差异显著(P<0.05,Duncan’s法)

      Figure  8.   Bruise susceptibility near apex of the banana finger in the inner row under different impact levels

      Impact area is the near fruit pedicel; Different lowercase letters on bars indicate significant differences(P<0.05, Duncan’s method)

      表  1   嵌套试验因素和水平

      Table  1   Nested test factors and levels

      水平
      Level
      梳层节点(A)
      Node
      排层[B(A)]
      Row
      1 首梳(A1)
      The first node
      外排[B1(A1)] Outer row
      内排[B2(A1)] Inner row
      2 第2梳(A2)
      The second node
      外排[B1(A2)] Outer row
      内排[B2(A2)] Inner row
      3 第3梳(A3)
      The third node
      外排[B1(A3)] Outer row
      内排[B2(A3)] Inner row
      4 第4梳(A4)
      The fourth node
      外排[B1(A4)] Outer row
      内排[B2(A4)] Inner row
      5 第5梳(A5)
      The fifth node
      外排[B1(A5)] Outer row
      内排[B2(A5)] Inner row
      6 第6梳(A6)
      The sixth node
      外排[B1(A6)] Outer row
      内排[B2(A6)] Inner row
      7 尾梳(A7)
      The last node
      外排[B1(A7)] Outer row
      内排[B2(A7)] Inner row
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      表  2   正交试验因素和水平

      Table  2   Orthogonal test factors and levels

      水平 Level 生长位置(B′) Growth location 果指表面区域(C) Fruit surface area 冲击水平(D/J) Impact level
      1 B1 近果柄端 Near fruit pedicel 低水平 (0.52) Low level
      2 B2 果指中部 Fruit middle 中水平 (0.88) Medium level
      3 B3 近果顶端 Near fruit apex 高水平 (1.17) High level
      4 B4
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      表  3   不同生长位置香蕉果指碰撞损伤敏感性均值的多重比较结果1)

      Table  3   Multiple comparisons of average bruise susceptibility of banana finger at various growth positions

      梳层节点(A)
      Node
      排层[B(A)]
      Row
      损伤敏感性/
      (cm3·J−1)
      Bruise susceptibility
      首梳(A1)
      The first node
      外排[B1(A)1] Outer row 1.06 ± 0.03d
      内排[B2(A)1] Inner row 1.34 ± 0.08a
      第2梳(A2)
      The second node
      外排[B1(A)2] Outer row 1.07 ± 0.09d
      内排[B2(A)2] Inner row 1.31 ± 0.07a
      第3梳(A3)
      The third node
      外排[B1(A)3] Outer row 1.15 ± 0.07bcd
      内排[B2(A)3] Inner row 1.31 ± 0.07a
      第4梳(A4)
      The fourth node
      外排[B1(A)4] Outer row 1.19 ± 0.05abcd
      内排[B2(A)4] Inner row 1.32 ± 0.09a
      第5梳(A5)
      The fifth node
      外排[B1(A)5] Outer row 1.19 ± 0.16abcd
      内排[B2(A)5] Inner row 1.32 ± 0.07a
      第6梳(A6)
      The sixth node
      外排[B1(A)6] Outer row 1.13 ± 0.10cd
      内排[B2(A)6] Inner row 1.21 ± 0.02abcd
      尾梳(A7)
      The last node
      外排[B1(A)7] Outer row 1.29 ± 0.08ab
      内排[B2(A)7] Inner row 1.22 ± 0.07abc
       1)冲击能量为1.17 J;冲击位置为果指中部;表中数据为平均值±标准差;同列数据后的不同小写字母表示差异显著(P<0.05,Duncan’s法)
       1) The impact energy is 1.17 J; Impact position is the finger middle; Data in the table are means±standard deviations; Different lowercase letters in the same column indicate significant differences(P<0.05, Duncan’s method)
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      表  4   正交试验方案及结果1)

      Table  4   The scheme and result of orthogonal test

      编号
      No.
      生长位置(B′)
      Growth location
      果指表面区域(C)
      Fruit surface area
      空列
      Null column
      冲击水平(D)
      Impact level
      空列
      Null column
      损伤敏感性/(cm3·J−1)
      Bruise susceptibility
      1 4 3 1 1 1 0.52
      2 4 2 2 2 2 0.84
      3 4 1 3 3 3 1.16
      4 4 3 4 1 4 0.53
      5 3 3 2 3 4 1.19
      6 3 2 1 1 3 0.53
      7 3 1 4 1 2 0.48
      8 3 3 3 2 1 0.97
      9 2 3 3 1 2 0.57
      10 2 2 4 3 1 1.18
      11 2 1 1 2 4 0.93
      12 2 3 2 1 3 0.52
      13 1 3 4 2 3 1.03
      14 1 2 3 1 4 0.54
      15 1 1 2 1 1 0.50
      16 1 3 1 3 2 1.37
      k1 0.76 0.77 0.84 0.52 0.79
      k2 0.79 0.77 0.76 0.94 0.82
      k3 0.80 0.84 0.81 1.23 0.81
      k4 0.86 0.80 0.80
      R 0.10 0.07 0.08 0.71 0.03
      因素排列 Sequence of factors D>B'>C
       1):k1~k4 分别是碰撞损伤敏感性在不同因素和水平下的总和平均值,R为极差
       1): k1k4 are the total average value of bruise susceptibility under different factors and levels, R is range
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      表  5   正交试验方差分析

      Table  5   Variance analysis of orthogonal test

      变异来源
      Source of variation
      自由度
      Degree of
      freedom
      离差平方和
      Sum of squares
      of deviations
      平均离差平方和
      Sum of squares of
      mean deviations
      F P1)
      生长位置(B′) Growth location 3 0.11 0.04 7.37 0.00**
      果指表面区域(C) Fruit surface area 2 0.09 0.05 9.28 0.00**
      冲击水平(D) Impact level 2 7.12 3.56 724.12 0.00**
      误差 Error 72 0.36 0.01
      总和 Sum 80 59.31
       1)“**”表示显著性达到P<0.01的水平
       1)“**” indicates the significance at P<0.01 level
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    • [1] 中华人民共和国国家统计局. 年度数据: 香蕉产量 [EB/OL].[2021-07-03]. https://data.stats.gov.cn/easyquery.htm?cn=C01.
      [2] 王南南. 基于高光谱成像技术的多指标综合决策香蕉品质等级研究[D]. 广州: 华南理工大学, 2015.
      [3] 邓理, 侯义龙, 陈立东, 等. 香蕉机械伤的初步研究[J]. 北方园艺, 2002(1): 48-50. doi: 10.3969/j.issn.1001-0009.2002.01.033
      [4]

      VAN ZEEBROECK M, VAN LINDEN V, DARIUS P, et al. The effect of fruit properties on the bruise susceptibility of tomatoes[J]. Postharvest Biology & Technology, 2007, 45(2): 168-175.

      [5]

      DIENER R G, ELLIOTT K C, NESSELROAD P E, et al. Bruise energy of peaches and apples[J]. Transactions of the ASAE, 1979, 22(2): 287-290. doi: 10.13031/2013.35007

      [6]

      HUNG Y C, PRUSSIA S E. Effect of maturity and storage time on the bruise susceptibility of peaches (CV. red globe)[J]. Transactions of the ASAE, 1989, 32(4): 1368-1373.

      [7]

      OPARA L U. Bruise susceptibilities of 'Gala' apples as affected by orchard management practices and harvest date[J]. Postharvest Biology & Technology, 2007, 43(1): 47-54.

      [8]

      BLAHOVEC J, MARES V. Approximation of bruise spot volume in pears in plots against deformation parameters[J]. Research in Agricultural Engineering, 2003, 49(2): 50-55.

      [9]

      MENESATTI P, PAGLIA G. pH—postharvest technology: Development of a drop damage index of fruit resistance to damage[J]. Journal of Agricultural Engineering Research, 2001, 80(1): 53-64. doi: 10.1006/jaer.2000.0669

      [10]

      BAJEMA R W, HYDE G M. Instrumented pendulum for impact characterization of whole fruit and vegetable specimens[J]. Transactions of the ASAE, 1998, 41(5): 1399-1405. doi: 10.13031/2013.17274

      [11]

      SCHOORL D, HOLT J E. Bruise resistance measurements in apples[J]. Journal of Texture Studies, 1980, 11(4): 389-394.

      [12]

      HADI S, AHMAD D, AKANDE F B. Determination of the bruise indexes of oil palm fruits[J]. Journal of Food Engineering, 2009, 95(2): 322-326. doi: 10.1016/j.jfoodeng.2009.05.010

      [13]

      BANKS N H, BORTON C A, JOSEPH M. Compression bruising test for bananas[J]. Journal of the Science of Food & Agriculture, 1991, 56(2): 223-226.

      [14]

      AKKARAVESSAPONG P, JOYCE D C, TURNER D W. The relative humidity at which bananas are stored or ripened does not influence their susceptibility to mechanical damage[J]. Scientia Horticulturae, 1992, 52(3): 265-268. doi: 10.1016/0304-4238(92)90027-A

      [15]

      KAJUNA S T A R, BILANSKI W K, MITTAL G S. Response of bananas and plantains to impact forces[J]. Journal of Texture Studies, 1997, 28(1): 71-85. doi: 10.1111/j.1745-4603.1997.tb00102.x

      [16]

      BUGAUD C, OCRISSE G, SALMON F, et al. Bruise susceptibility of banana peel in relation to genotype and post-climacteric storage conditions[J]. Postharvest Biology & Technology, 2014, 87: 113-119.

      [17]

      MAIA V M, SALOMAO L, SIQUEIRA D L, et al. Physical and metabolic alterations in "Prata Anã" banana induced by mechanical damage at room temperature[J]. Scientia Agricola, 2011, 68(1): 31-36. doi: 10.1590/S0103-90162011000100005

      [18]

      FERNANDO I, FEI J, STANLEY R. Measurement and analysis of vibration and mechanical damage to bananas during long-distance interstate transport by multi-trailer road trains[J]. Postharvest Biology and Technology, 2019, 158: 110977.

      [19] 中华人民共和国农业部. 青香蕉: NY/T 517—2002 [S]. 北京: 中国标准出版社, 2002.
      [20] 国家技术监督局. 香蕉: GB/T 9827—1988 [S]. 北京: 中国标准出版社, 1989.
      [21] 中华人民共和国农业部. 香蕉等级规格: NY∕T 3193—2018 [S], 北京: 中国标准出版社, 2018.
      [22]

      FU H, HE L, MA S, et al. ‘Jazz’ apple impact bruise responses to different cushioning materials[J]. Transactions of the ASABE, 2017, 60(2): 327-336.

      [23] 关济雨. 基于光学特性的水果损伤敏感性预测评估[D]. 无锡: 江南大学, 2016.
      [24]

      KOMARNICKI P, STOPA R, SZYJEWICZ D, et al. Evaluation of bruise resistance of pears to impact load[J]. Postharvest Biology & Technology, 2016, 114: 36-44.

      [25]

      CELIK H K, USTUN H, ERKAN M, et al. Effects of bruising of ‘Pink Lady’ apple under impact loading in drop test on firmness, colour and gas exchange of fruit during long term storage[J]. Postharvest Biology and Technology, 2021, 179: 111561.

      [26]

      ABEDI G, AHMADI E. Bruise susceptibilities of Golden Delicious apples as affected by mechanical impact and fruit properties[J]. Journal of Agricultural Science, 2014, 152(3): 439-447. doi: 10.1017/S0021859613000038

      [27]

      AHMADI E, GHASSEMZADEH H R, SADEGHI M, et al. The effect of impact and fruit properties on the bruising of peach[J]. Journal of Food Engineering, 2010, 97(1): 110-117. doi: 10.1016/j.jfoodeng.2009.09.024

      [28]

      DU D, WANG B, WANG J, et al. Prediction of bruise susceptibility of harvested kiwifruit (Actinidia chinensis) using finite element method[J]. Postharvest Biology and Technology, 2019, 152: 36-44. doi: 10.1016/j.postharvbio.2019.02.013

    • 期刊类型引用(1)

      1. 刘红,成艳君,周永红,李雪梅. 卵母细胞敲除Rictor对纺锤体和早期胚胎发育的影响. 生殖医学杂志. 2022(12): 1722-1727 . 百度学术

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    出版历程
    • 收稿日期:  2021-07-19
    • 网络出版日期:  2023-05-17
    • 刊出日期:  2021-11-09

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