光照強(qiáng)度對‘馬瑟蘭’葡萄果皮中內(nèi)源激素含量的影響

張澳寧，田雪純，豐勇青，李文芳，毛 娟，陳佰鴻，馬宗桓

（甘肅農(nóng)業(yè)大學(xué)園藝學(xué)院，甘肅蘭州 730070）

生長素（IAA）、赤霉素（GA3）、玉米素（ZR）和脫落酸（ABA）是植物重要的內(nèi)源激素[1]。有研究表明，IAA 對果實坐果及果實大小起到調(diào)節(jié)作用[2]，GA3主要在葡萄坐果期發(fā)揮作用，可以提高坐果率并使果實增大[3]，ZR 在一定程度上可以控制果實的糖分積累[4]，ABA 可促進(jìn)番茄果實中還原性糖的積累，促進(jìn)果實成熟[5]。

有研究表明，光不僅是植物光合作用的重要環(huán)境因子，還可以利用光受體信號基因通過內(nèi)源激素調(diào)控植物生長發(fā)育[6]。張東琴等[7]發(fā)現(xiàn)弱光對黃瓜幼果內(nèi)源激素的影響因材料不同而不同。劉小陽等[8]對碭山酥梨研究發(fā)現(xiàn)，高光強(qiáng)促進(jìn)碭山酥梨果實發(fā)育前期IAA、ZR 和ABA的合成?？梢?，光照強(qiáng)度對不同植物內(nèi)源激素的影響不同。光照可影響植物內(nèi)源激素的分配。馬書榮等[9]對長春花葉片研究發(fā)現(xiàn)，內(nèi)源激素和黃酮類化合物之間形成既相互制約又相互促進(jìn)的平衡關(guān)系；也有學(xué)者發(fā)現(xiàn)，葡萄果實的發(fā)育及次生代謝物的增加均與激素信號相關(guān)[10]。目前，有關(guān)光照強(qiáng)度對葡萄果皮內(nèi)源激素含量的影響鮮有報道，因此，探討不同光照強(qiáng)度對葡萄內(nèi)源激素IAA、GA3、ZR 和ABA 含量的影響，有利于明確光照強(qiáng)度與葡萄內(nèi)源激素的關(guān)系，為改善果實品質(zhì)提供理論依據(jù)。

‘馬瑟蘭’（Marselan）葡萄原產(chǎn)法國，親本為‘赤霞珠’（Cabernet Sauvignon）和‘歌海娜’（Grenache Noir）[11-12]，既有‘歌海娜’的耐熱性，又有‘赤霞珠’的細(xì)致感[11]，是優(yōu)良的中晚熟釀酒品種。朱磊等[13]研究了ABA 對葡萄酚類物質(zhì)的影響，發(fā)現(xiàn)在果實成熟中期ABA 可以顯著提高葡萄果皮的總酚含量，葡萄果皮是黃酮類物質(zhì)和酚類物質(zhì)含量最多的組織，而內(nèi)源激素參與了相關(guān)物質(zhì)的合成代謝。本試驗以‘馬瑟蘭’葡萄為試料，通過果實套袋改變果穗的光照強(qiáng)度，研究光照強(qiáng)度對葡萄果皮內(nèi)源激素含量的影響，為調(diào)節(jié)果實生長發(fā)育提供理論依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 材料與試劑

供試葡萄品種為‘馬瑟蘭’，樹齡為9 年生，株行距0.5 m×3 m。灌溉方式選用滴灌，年灌水量為4 800 m3/hm2。在萌芽前、新梢生長期以及果實膨大到成熟時果實體積的20%、30%和50%時，每1 hm2均施入160 kg N＋120 kg P2O5＋240 kg K2O，用雙管滴灌設(shè)備進(jìn)行灌溉。

甲醇，色譜純，美國Tedia 公司。

1.2 儀器與設(shè)備

滴灌帶壁厚0.2 mm，滴孔間距30 cm，單孔流水量3 L/h，大禹節(jié)水有限公司。果袋均為山東省萊通紙業(yè)有限公司生產(chǎn)，規(guī)格分別為棕色雙層、白色單層、單層條紋和棕色單層。冷凍離心機(jī)，Mikro200R，德國Hettich；旋轉(zhuǎn)蒸發(fā)儀，IKARV10，德國IKA；渦旋振蕩器，VORTEX-5，紹興上虞艾科儀器。Agilent 1260 高效液相色譜儀，配UV檢測器。色譜柱為Agilent ZORBAX SB-C18（4.6 mm×150 mm，5 μm），上海安帕特實驗室儀器有限公司。

1.3 試驗區(qū)概況

試驗在甘肅省武威市林業(yè)科學(xué)研究院進(jìn)行，地理位置102°42′E，38°02′N，海拔1 632 m。年平均溫度6.9 ℃，年平均日照時數(shù)2 724.8 h，≥10 ℃的有效積溫在2 800～3 200 ℃，年無霜期160 d，葡萄生產(chǎn)期光照充足。年降雨量為191 mm，蒸發(fā)量2 130.8 mm。土壤性質(zhì)見表1。

表1 土壤性質(zhì)Table 1 Soil properties

1.4 試驗方法

在試驗基地每120 株葡萄定植一行，選擇相鄰的7行作為實驗材料。對中間5 行進(jìn)行試驗處理，兩側(cè)的兩行用作保護(hù)行。試驗區(qū)葡萄樹體修剪方式：保留5 個主枝，每個主枝保留2 穗果實。套袋處理時期選在開花后45 d 至采收期，套袋后不再摘除，取樣時將果穗與果袋一起剪下。A 處理：透光率為0 的雙層紙袋，外袋外表面為棕色，內(nèi)表面為黑色，內(nèi)袋為紅色；B 處理：透光率為5%的棕色單層紙袋；C 處理：透光率為15%的黃色與棕色條紋紙袋；D 處理：透光率為50%的白色單層紙袋；對照試驗（CK）為不套袋果。

每個處理選取長勢基本一致、無病蟲害的葡萄植株30 株，每10 株為一個重復(fù)，取樣時期分別為花后90 d（DAF90）、花后100 d（DAF100）和花后125 d（DAF125），每次取樣時，在同一株葡萄植株上不重復(fù)取樣。每個重復(fù)分別從果穗基部、中部和頂部摘取15 粒果實混勻，剝離果皮放在液氮中速凍，保存于-80 ℃冰箱中。

1.5 內(nèi)源激素水平的測定

將保存在-80 ℃冰箱中的葡萄果皮樣品取出，稱取1 g，加入液氮速凍并快速研磨，用80%的甲醇10 mL 將果皮粉末分2 次轉(zhuǎn)入離心管中，置于4 ℃冰箱中冷浸過夜，每隔3 h 搖勻離心管中的液體，然后在8 000 r/min 下離心10 min，所得上清液保存于4 ℃冰箱中。殘渣離心后加入10 mL 80%的甲醇進(jìn)行渦旋振蕩，再次離心后合并上清液。在38 ℃下旋轉(zhuǎn)蒸發(fā)掉80%的甲醇，用50%甲醇將含有濃縮液的蒸餾瓶再沖洗兩次，轉(zhuǎn)入2 mL 的離心管內(nèi)，定容至1.5 mL，保存于4 ℃冰箱。上機(jī)測定前，待測樣品用0.22 μm 的有機(jī)濾膜過濾。

標(biāo)準(zhǔn)樣品：配制不同梯度IAA、GA3、ABA 及ZR 溶液，并以物質(zhì)濃度為橫坐標(biāo)，峰面積為縱坐標(biāo)繪制標(biāo)準(zhǔn)曲線。

液相條件：色譜柱Agilent ZORBAX SB-C18（4.6 mm×150 mm，5 μm）；流動相為A（甲醇）∶B（磷酸緩沖液pH=3.5）=45∶55；流速1 mL/min；檢測波長為0～3.2 min，265 nm；3.0～4.5 min，212 nm；4.5～6.5 min，218 nm；6.5～13.0min，265nm；自動進(jìn)樣，進(jìn)樣量10μL；柱溫20℃。

1.6 數(shù)據(jù)處理

利用Excel 2010 整理數(shù)據(jù)，所有數(shù)據(jù)用SPSS 18.0 進(jìn)行顯著性分析，采用單因素方差分析法（one-way ANOVA）和Duncan 法進(jìn)行方差分析和多重比較（α=0.05）。

2 結(jié)果與分析

2.1 光照強(qiáng)度對‘馬瑟蘭’葡萄果皮IAA 含量的影響

IAA 對葡萄坐果及果實大小起到調(diào)節(jié)作用[2]。由表2可知，DAF90 和DAF100 各處理之間IAA 含量沒有明顯差異。DAF90 時，B 的IAA 含量最高，為10.59 μg/g，比A、C、D 和CK 各處理分別高5.58%、3.32%、3.52%和7.51%。DAF100 時，處理D 的含量最高，為10.21 μg/g，比CK 高5.48%。DAF125 時，B 的IAA 含量最高為9.24 μg/g，其次為CK，兩組均顯著高于處理A、C 和D，其中與A 處理（5.55 μg/g）的差異最大，比A 高66.49%。說明DAF125 時，透光率為0 時最不利于IAA 的積累。

表2 光照強(qiáng)度對果皮IAA 含量的影響（μg/g）Table 2 Effect of light intensity on IAA content in pericarp(μg/g)

2.2 光照強(qiáng)度對‘馬瑟蘭’葡萄果皮GA3 含量的影響

GA3主要在葡萄坐果期發(fā)揮作用，提高坐果率、使果實增大[3]。由表3 可知，在DAF90、DAF100 及DAF125 時，套袋處理未檢測到葡萄果皮GA3，推測低光強(qiáng)不利于GA3的合成，而CK 的GA3含量分別為160.23、82.33、51.85 μg/g，其含量隨著果實的成熟顯著降低。

表3 光照強(qiáng)度對果皮GA3 含量的影響（μg/g）Table 3 Effect of light intensity on GA3 content in pericarp(μg/g)

2.3 光照強(qiáng)度對‘馬瑟蘭’葡萄果皮ZR 含量的影響

ZR 在一定程度上可以控制果實的糖分積累[4]。由表4 可知，DAF90 時，CK 組的ZR 含量最高，為18.25 μg/g，處理A 含量最低，為14.66 μg/g，比CK 低了19.67%。DAF100 時，各處理的ZR 含量均高于CK，其中A、C 和D的含量與CK 相比提高了12.55%、10.13%和10.39%。DAF125 時，CK 組的ZR 含量最高，為11.54 μg/g，比D 處理（9.32 μg/g）高23.82%，差異達(dá)顯著水平，與其他處理間差異不顯著。說明在DAF90 和DAF125 時，高光強(qiáng)有利于ZR 的合成。

表4 光照強(qiáng)度對果皮ZR 含量的影響（μg/g）Table 4 Effect of light intensity on ZR content in pericarp(μg/g)

2.4 光照強(qiáng)度對‘馬瑟蘭’葡萄果皮ABA 含量的影響

ABA 可促進(jìn)果實中還原性糖的積累，促進(jìn)果實成熟[5]。由表5 可知，DAF90 時，處理A 的ABA 含量顯著高于其他處理，分別比B、C、D 和CK 高了15.31%、9.62%、357.84%和285.95%。DAF100 時，B 處理含量最高，比CK高了49.25%，各處理組含量均顯著高于CK。DAF125 時，B 的含量最高，其次為A，各處理組均高于CK。說明高光強(qiáng)不利于ABA 含量的積累。

表5 光照強(qiáng)度對果皮ABA 含量的影響（μg/g）Table 5 Effect of light intensity on ABA content in pericarp(μg/g)

2.5 光照強(qiáng)度對‘馬瑟蘭’葡萄果皮（IAA＋GA3＋ZR）/ABA 比值的影響

用（IAA＋GA3＋ZR）/ABA 來顯示葡萄果皮生長過程中內(nèi)源激素動態(tài)平衡的變化[14]，IAA、GA3和ZR 為促進(jìn)果實成熟的內(nèi)源激素，ABA 為抑制果實成熟的內(nèi)源激素。由表6 可知，套袋處理對葡萄果皮（IAA＋GA3＋ZR）/ABA 的比值具有降低作用，均顯著低于CK。DAF90 時，不同光強(qiáng)處理（IAA＋GA3＋ZR）/ABA 的總體表現(xiàn)為D 處理最高，A、B 和C 處理較低，且D 與A、B 之間差異顯著；DAF100 和DAF125 時，C 和D 處理的（IAA＋GA3＋ZR）/ABA 均顯著高于A 和B 處理，說明高光強(qiáng)條件下可以顯著提高果實成熟的內(nèi)源激素IAA、GA3和ZR 的含量，減少抑制果實成熟的內(nèi)源激素ABA 的含量，促進(jìn)果實的成熟；低光強(qiáng)條件下，抑制類激素發(fā)揮主要作用，抑制果實的成熟。

表6 光照強(qiáng)度對果皮（IAA＋GA3＋ZR）/ABA 比值的影響Table 6 Effects of light intensity on (IAA+GA3+ZR)/ABA ratio in pericarp

3 討論與結(jié)論

‘馬瑟蘭’葡萄屬于中晚熟優(yōu)良釀酒品種，研究發(fā)現(xiàn)，丹寧對葡萄酒的品質(zhì)起著決定性作用[15]，而果皮中含有較多的單寧和色素，因此葡萄的生長發(fā)育與葡萄酒的質(zhì)量密切相關(guān)。果實的生長發(fā)育受多種激素的共同調(diào)節(jié)。植物內(nèi)源激素（IAA、GA3、ZR、ABA）是在特定環(huán)境信號誘導(dǎo)下產(chǎn)生的[16]，在植物的生長發(fā)育、形態(tài)建成和物質(zhì)代謝等方面起著重要作用[17-18]。影響內(nèi)源激素的環(huán)境因子有溫度[19]、水分[20]和光照[21]等。朱延姝等[22]對弱光脅迫下番茄葉片內(nèi)源激素含量的研究發(fā)現(xiàn)，弱光處理降低了IAA 和GA3的含量，提高了ABA 的水平。

本研究結(jié)果表明，DAF90 和DAF100 時，CK 與各遮光處理組的IAA 含量沒有明顯差異，DAF125 時，A、C 和D 含量顯著低于CK；各遮光處理組在不同發(fā)育期均未檢測到GA3；高光強(qiáng)不利于ABA 含量的積累。在DAF100時，各遮光處理組ZR 含量均高于CK，且達(dá)到最高值，這與吳曉穎等[23]在雪茄煙葉上的研究結(jié)果相似，果實發(fā)育早期ZR 可提高蔗糖含量，這可能提供了果實發(fā)育所需能量物質(zhì)，維持了碳水化合物的供應(yīng)平衡。由此推斷低光強(qiáng)對葡萄果皮的影響首先是通過抑制IAA 和GA3的合成，從而降低了果實的增大速率；同時，通過促進(jìn)果皮中ABA 和ZR 的積累，提高花色苷和還原糖含量，改善果實風(fēng)味。各遮光處理果皮（IAA＋GA3＋ZR）/ABA 的比值顯著低于CK，結(jié)果表明高光強(qiáng)條件下可以顯著提高促進(jìn)果實成熟的內(nèi)源激素IAA、GA3和ZR 含量的增加，減少抑制果實成熟的內(nèi)源激素ABA 的含量；低光強(qiáng)條件下，抑制類激素發(fā)揮主要作用，抑制果實的成熟。因此，葡萄果皮通過不同內(nèi)源激素間平衡來適應(yīng)低光強(qiáng)。