Original article

Differences in fruit growth and ripening of early-, mid- and late-season maturing Japanese plum cultivars

Différences de croissance et de mûrissement des fruits de cultivars de prunier japonais précoce, de mi-saison et tardif

¹ Institute of Horticultural Sciences, University of Agriculture, Faisalabad, Pakistan
² Curtin Horticulture Research Laboratory, Faculty of Science and Engineering, Curtin University, Perth, WA, Australia

^* Corresponding author: ahmad_khan157@yahoo.com

Received: 18 June 2015
Accepted: 15 February 2016

Abstract

Introduction. Plum cultivars exhibit differences in their fruit quality; however, very little is known about the changes in fruit growth and quality of plum cultivars maturing in different seasons. This study was conducted to contribute to a better understanding of the fruit growth and ripening behavior of Japanese plum (Prunus silicina Lindl.) varieties according to their maturing season. Materials and methods. Three Japanese plum cultivars were studied: early- [‘Black Amber’ (BA)], mid- [‘Amber Jewel’ (AJ)] and late-season [‘Angelino’ (AG)] maturing. The increase in fruit weight and diameter was determined from days after full bloom (DAFB) to harvest, whilst changes in fruit pulp, skin and seed dry weights, fruit firmness, soluble solid contents (SSC), and titratable acidity (TA) were studied during days after stone hardening (DASH). Ethylene production, respiration rate, activities of 1-aminocyclopropane-1-carboxylic acid synthase (ACS) and 1-aminocyclopropane-1-carboxylic acid oxidase (ACO) enzymes, fruit firmness, fruit color, SSC, TA, ascorbic acid, total antioxidant and carotenoid contents were determined at alternate days during fruit ripening. Results and discussion. All plum cultivars exhibited three distinct phases of fruit growth and development in the DAFB. The AG fruit exhibited the longest duration of phase-III, about 64 days and 12 days more, as compared with BA and AJ fruits, respectively. Fruit skin dry weight (%) was higher for AG fruit, whilst, AJ and BA fruits exhibited the highest increase in seed and pulp dry weight (%) during DASH. The BA and AJ fruits showed climacteric fruit ripening with a sharp rise in ACS and ACO enzymes; whereas AG fruit showed suppressed climacteric ripening. During the fruit ripening period AG fruit remained more firm with higher SSC, and SCC:TA ratio as compared with BA and AJ fruits. The level of ascorbic acid (24.8 mg 100 g^-1) was higher in AG fruit. Whilst, total carotenoids (0.66 mg 100 g^-1) and total antioxidants (215 ¯mol Trolox 100 g^-1) were higher in AJ and BA fruit respectively. Conclusion. The physico-chemical changes during fruit ripening vary with cultivar and are associated with the level of endogenous ethylene production. Japanese plum cultivars exhibit varying levels of SSC, SSC:TA ratio, levels of individual and total antioxidants of their ripe fruits.

Résumé

Introduction. Les variétés de prunier présentent des fruits aux qualités distinctes; cependant, on sait très peu de chose sur les changements qui s’opèrent au cours de la croissance des fruits et de l’élaboration de la qualité entre les variétés de précocités différentes. Cette étude contribue à mieux comprendre le comportement variétal lors de la croissance et le mûrissement des fruits en fonction de la précocité du cultivar de prunier japonais (Prunus silicina Lindl.). Matériel et méthodes. Trois variétés de prunes ont été testées : précoce [«Black Amber» (BA)], de mi-saison [«Amber Jewel» (AJ)] et tardive [«Angelino» (AG)]. Les augmentations du poids et du diamètre des fruits ont été déterminés depuis la date de pleine floraison (DAFB) jusqu’à la récolte, tandis que les changements suivants ont été étudiés dans les jours qui ont suivi le durcissement du noyau (DASH) : poids sec de la pulpe, de la peau et du noyau des fruits, fermeté des fruits, teneur en matières solubles (SSC) et acidité (TA). La production d’éthylène, le taux de respiration, les activités enzymatiques de la 1-aminocyclopropane-1-carboxylique synthase (ACS) et de l’acide 1-aminocyclopropane-1-carboxylique oxydase (ACO), la fermeté des fruits, la couleur des fruits, SSC, TA, l’acide ascorbique, l’activité anti-oxydante totale et le contenu en caroténoïdes ont été déterminés tous les deux jours durant la période de mûrissement. Résultats et discussion. Tous les cultivars de prunier ont présenté trois phases distinctes de croissance et du développement des fruits sur DAFB. Les fruits d’AG présentaient la plus longue durée de la phase-III, environ 64 jours et 12 jours de plus, par rapport aux fruits de BA et d’AJ, respectivement. Le poids sec (%) de la peau des fruits était plus élevé chez AG, tandis que, chez AJ et BA, les poids secs du noyau et de la chair (%) des fruits présentaient la plus forte augmentation sur DASH. Les fruits de BA et d’AJ ont exprimé un mûrissement de fruit climactérique avec une forte augmentation des enzymes ACS et ACO; alors que les fruits d’AG ont montré une suppression du mûrissement climatérique. Au cours de la période de mûrissement, les fruits d’AG sont restés plus fermes avec un taux de matières solubles (SSC) plus élevé, et un rapport SSC:TA comparable à ceux des fruits de BA et d’AJ. La teneur en acide ascorbique (24,8 mg 100 g^-1) était plus élevée chez les fruits d’AG. Les teneurs en caroténoïdes totaux (0,66 mg 100 g^-1) et en anti-oxydants totaux (215 ¯mol Trolox 100 g^-1) étaient eux, plus élevées dans les fruits d’AJ et de BA, respectivement. Conclusion. Les modifications physico-chimiques lors du mûrissement des fruits varient avec le cultivar et sont associées à des taux de production d’éthylène endogène. Les cultivars de prunier japonais présentent des niveaux variables de matières solubles, du rapport SSC:TA, et d’antioxydants individuels et totaux de leurs fruits mûrs.