赤霞珠葡萄生長發育過程中內源激素的變化及其與果實成熟的關系

高江曼，孟 瑩，劉 慶，王童孟，劉美迎，李汶冰，惠竹梅,2,*，張振文,2,

（1.西北農林科技大學葡萄酒學院，陜西 楊凌 712100；2.陜西葡萄工程研究中心，陜西 楊凌 712100）

赤霞珠葡萄生長發育過程中內源激素的變化及其與果實成熟的關系

高江曼1，孟 瑩1，劉 慶1，王童孟1，劉美迎1，李汶冰1，惠竹梅1,2,*，張振文1,2,

（1.西北農林科技大學葡萄酒學院，陜西 楊凌 712100；2.陜西葡萄工程研究中心，陜西 楊凌 712100）

為研究赤霞珠葡萄果實發育過程中不同組織（果皮、果肉和種子）內源激素的含量變化及其與果實成熟的關系，用高效液相色譜-質譜聯用技術測定果實發育過程中果皮、果肉以及種子中脫落酸（abscisic acid，ABA）、生長素（indole acetic acid，IAA）、赤霉素（gibberellin A3，GA3）、茉莉酸（jasmonic acid，JA）和水楊酸（salicylic acid，SA）的含量。結果發現，在葡萄果實生長發育過程中，葡萄果皮和果皮中ABA含量呈雙S型變化，花后20 d左右，ABA含量較高，隨著果實膨大開始下降，隨后開始上升，至轉色中期達到最大值，隨著果實的成熟緩慢下降；果皮、果肉和種子中GA3含量均是從果實膨大期開始上升，膨大后期下降，隨后在轉色初期又開始上升，隨后下降；JA含量的變化與GA3類似；果皮和果肉中IAA含量首先略微下降，在果實快速生長期迅速上升，并達到峰值，隨著果實進入轉色期，含量逐漸下降并保持穩定，果實膨大期之前，種子中IAA含量較高，隨著果實膨大降低，并維持在較低水平，SA含量的變化與IAA類似。結論：ABA、GA3、JA含量與赤霞珠果實成熟有關，IAA、GA3、SA、JA含量與赤霞珠果實生長有關。

植物激素；葡萄；調控；成熟；果皮；果肉；種子

近年來，由于葡萄和葡萄酒的保健功能，高質量的葡萄和葡萄酒的需求量越來越大。其中，葡萄中發揮保健作用的主要有酚類、有機酸、香氣、維生素和氨基酸等物質。這些物質不僅給葡萄和葡萄酒提供了營養，而且還提供了口感和香氣。其中，酚類物質為葡萄酒提供了顏色、口感上的收斂性[1]。釀酒葡萄中的香氣物質為葡萄酒提供了香氣基礎這些物質主要是在葡萄的生長發育過程中合成其中，花色苷和糖的積累于成熟期開始，因此，花色苷和糖的開始合成可能是葡萄漿果開始成熟的標志。據研究葡萄的成熟過程不僅被環境因子調控[2]，還被內源植物激素所調控[3-4]。

植物激素是一類不僅可以調節植物生長和代謝，又可以對生物逆境和非生物逆境進行調節的化合物[5]。植物激素是由植物體內的很多重要的代謝途徑中衍生出來的，并且低濃度的植物激素便可以調節植物生長和發育以及提高植物體對生物或者非生物脅迫的抗性[5]，是一類高效的生長調節物質。植物激素可以通過很多種水平來起作用，包括激素合成、代謝（失活）、轉運、感受和轉導[6]。

目前為止，已經有8 種植物激素被發現，分別是脫落酸（abscisic acid，ABA）、生長素（indole acetic acid，IAA）、赤霉素（gibberellic acid，GA）、茉莉酸（jasmonic acid，JA）、水楊酸（salicylic acid，SA）、油菜素內酯（brassinosteroid，BRs）、乙烯（ethylene）和細胞分裂素（cytokinin）。脫落酸在調控植物對逆境應答中起到重要作用[7]。并且外源ABA可以提高葡萄漿果中花色苷含量和抗氧化性[8]。除此之外，ABA還可以激發呼吸躍變型以及非躍變型果實的成熟[9-10]。IAA可通過促進細胞的垂直生長、原生質和細胞內含物的生成改善植物的生長。IAA還可促進植物根部生長和調控根系統結構[11]。不僅如此，IAA還能調節葡萄中激素的平衡并促進葡萄漿果的成熟[12]。報道稱，GA對于葡萄的成熟具有重要作用，比如，誘導漿果生長、增大穗質量并引起更好的穗形[13-14]，促進無核葡萄的生長[15]，降低葡萄果皮和果肉中酚類物質的含量和抗氧化性[16]并提高無核葡萄波爾萊特的產量和質量[17]。茉莉酸甲酯（methyl jasmonate，MeJA）和JA是一種對植物細胞很重要的調控因子，可以調節植物生長的很多方面，例如緩解生物以及非生物脅迫、種子發芽和葉片衰老。MeJA不僅可以調控躍變型果實的成熟，還可以調控非躍變型果實的成熟[18]。MeJA可以通過短暫地增加可溶性糖與可滴定酸之間的比值，花色苷的積累和變軟來促進草莓的成熟[18]。但是其他一些研究指出MeJA可能會降低或者抑制水果的成熟[19]。這些研究說明茉莉酸與果實的成熟有關，但是具體作用還存在爭議。SA是一類對植物生長貢獻很大的酚類物質，在調控植物生長發育中是一個很重要的角色。據報道，SA可以通過在特定路徑中激活黃酮醇合成酶（f l avonol synthase，FLS）的活性調控葡萄中黃酮醇的合成[20]，但是別的一些研究發現SA可能延遲果皮著色并且延遲成熟[21]。SA還可以提高弗雷無核葡萄的質量并延長其貨架期[22]。并且這些激素不是獨自作用，而是與一種甚至多種激素互作[5]。IAA可以促進GA3的合成[23]，并且外源GA3也可以增加內源IAA的含量[24-25]。JA可以刺激ABA合成并與ABA和乙烯互作[9,26]，并且ABA在調控躍變型果實成熟時與乙烯也有互作[27]。

基于這些激素對與植物的重要性，葡萄漿果中內源激素的變化趨勢及其與漿果成熟的關系對漿果生長發育很重要。但目前對于葡萄組織中內源激素的變化趨勢的研究較少，因此，本研究旨在探究赤霞珠葡萄漿果各組織中內源激素的變化趨勢及其與果實成熟的關系。

1 材料與方法

1.1 材料和試劑

實驗在山西省臨汾市鄉寧縣戎子酒莊東廒產區（N 34°95’，E 110°85’）進行，平均海拔1 050～1 110 m，屬溫帶大陸性季風氣候區，該區四季分明，全年日照時數在2 500 h 左右，年均氣溫9.9 ℃，降水量570 mm，年均無霜期為212 d。供試品種為歐亞種（Vitis vinifera L.）釀酒葡萄品種赤霞珠（Cabernet Sauvignon），2007年定植，每畝266 株，株行距1.0 m×2.5 m，東西行向，傾斜式獨龍干整形，常規管理。分別于2013年和2014年分別采樣，2013年從花后29 d（2013-07-08）開始采樣，每10 d采一次樣，隨機采樣，每次采樣兼顧陰陽面。2014年采樣從花后28 d（2014-07-05）開始采樣，采樣方法和2013年相同。2013年和2014年的采樣時間分別如表1所示。

表1 2013年和2014年采樣時間Table 1 Sampling time in 2013 and 2014

超純水（電阻小于18 MΩ）、甲醇（色譜純，純度≥99%） 美國天地公司；GA3（63492）、IAA（I3750，純度≥98%）、SA（S5922）、ABA（A1049，純度≥99%）、JA（J2500） 美國圣路易斯西格瑪化學試劑公司。

1.2 儀器與設備

-80 ℃超低溫冰箱 青島海爾特種電器有限公司、-40 ℃冰箱 沈陽北斗星制冷設備有限公司；AUW220D電子天平、LC-20AT高效液相色譜儀、Wondasil? C18柱子（4.6 mm×150 mm，5 μm） 日本島津公司；5804R低溫冷凍離心機 德國Eppendorf公司；XB-70制冰機 美國格蘭特公司；DHG-9145A型電熱鼓風干燥箱 上海一恒科學儀器有限公司；R206旋轉蒸發儀 上海申生公司；QYC-2102C全溫搖床上海福瑪公司；KQ-300DE型數控超聲波 昆山市超聲儀器有限公司；Milli-Q超純水機 美國Millipore公司；API 2000?電噴霧串聯質譜儀 美國密爾沃基艾倫-布拉得利公司。

1.3 方法

1.3.1 赤霞珠葡萄漿果理化指標的測定

隨機取赤霞珠葡萄果實 150～200 粒，除去果皮表面水分和殘留物，擠出汁液混勻，用斐林熱滴定法測定還原糖含量，用國際葡萄和葡萄酒組織（OIV）方法測定可滴定酸含量。取100 粒葡萄果實，用電子天平測定葡萄果實的百粒質量。

1.3.2 植物激素的提取及測定

將赤霞珠葡萄漿果的果皮、種子和果肉分離，各組織用液氮速凍。并在液氮保護下進行研磨，研磨成粉之后，取0.4 g樣品用4 mL 80%甲醇（含0.02% 2,6-二叔丁基-4-甲基苯酚和0.05%一水合檸檬酸）置于搖床中（100 r/min、4℃）提取18 h。提取完之后在低溫離心機8 000 r/min離心15 min，分離上清液，4 mL 80%甲醇再提取兩次，每次1 h。合并上清液，減壓蒸發至5 mL，用1.5 倍石油醚萃取3 次，棄醚相。水相用一倍甲酸甲酯萃取3 次，收集酯相。旋蒸至干，用甲醇進行溶解，定容至1 mL，-40 ℃條件下保存備用，樣品進樣前用0.25 μm濾膜過濾，最后用高效液相色譜-質譜聯用儀對葡萄果肉、種子、果皮中的ABA、IAA、GA3、JA、SA進行測定。流動相A是含體積分數0.1%甲酸的甲醇溶液，流動相B是超純水。

1.4 數據處理

采用SPSS 20.0數據處理軟件對實驗數據的方差顯著性以及相關性進行分析，顯著水平為P＜0.05。所有實驗數據均為3 個重復，表示為±s。

2 結果與分析

2.1 赤霞珠葡萄漿果理化指標的變化

圖1 赤霞珠葡萄還原糖含量、可滴定酸含量及百粒質量的變化Fig. 1 Changes in reducing sugar concentration, titrable acid concentration, and 100-berry weight

2013年和2014年赤霞珠葡萄漿果的還原糖含量、可滴定酸含量以及百粒質量見圖1。從花后28 d開始，百粒質量便迅速上升，并在轉色后期上升緩慢，于成熟期達到最大值（2013年159.5 g，2014年134.8 g），呈單S狀上升。還原糖含量的變化趨勢與百粒質量的變化趨勢基本相同，于收獲期達到最大值（2013年和2014年分別是218.7 g/L和181.5 g/L）。相反，可滴定酸含量隨著漿果的生長下降，在成熟期達到其最低值（2013年和2014年分別是8.4 g/L和15.9 g/L）。

2.2 赤霞珠葡萄果肉、種子、果皮在生長發育過程中激素含量的變化

2.2.1 赤霞珠葡萄果肉、種子、果皮在生長發育過程中ABA水平的變化

2013年和2014年赤霞珠葡萄果肉、種子和果皮中ABA的水平見圖2。果肉、種子和果皮中ABA含量均有一個峰值（2013年和2014年果肉中176 ng/g（68 d）和199 ng/g（84 d），種子中232 ng/g（28 d）和304 ng/g（38 d），果皮中296 ng/g（68 d）和476 ng/g（73 d））。種子中ABA的水平從坐果開始下降，此后到漿果成熟一直保持在低水平，果肉和果皮中ABA的水平也是從坐果期開始下降，直到轉色期開始上升，至轉色中期達到最高值，然后開始緩慢下降。

圖2 2013年（A）和2014年（B）赤霞珠葡萄果肉、種子、果皮中ABA水平的變化趨勢Fig. 2 Changes in ABA contents in Cabernet Sauvignon grape pulp, seeds and skin harvested in 2013 (A) and 2014 (B)

與本實驗結果相同，轉錄組學研究發現，一些ABA合成關鍵基因的mRNA水平在授粉之后降低，同時ABA降解基因的表達量增加[27]。這可能就是ABA含量在果實發育的早期下降的原因。同時，ABA在果肉和果皮中的含量在坐果初期也很高，但是隨著果實的生長發育減少，在轉色期之前降低至最小值，這個結果和前人研究結果相同[28]。ABA是一種不僅能調控躍變型果實成熟[10]，由于其對花色苷合成的重要作用[8]，對非躍變型果實的成熟也很重要的一種激素。赤霞珠葡萄果皮中ABA只有一個峰值，這個唯一的峰值與赤霞珠葡萄的轉色有密切關系，這與前人研究中發現的ABA含量在各組織中達到峰值的時間是轉色中期是相同的。轉色期前，外源ABA的應用加速了糖積累的開始[28-29]。結合圖1和圖2可以看出，ABA達到峰值的同時，糖含量也在快速增加，這暗示了ABA和蔗糖之間的互作[9,30]。并且ABA可以顯著性地影響柑橘中葡萄糖、果糖和總糖含量[31]。這些發現可以解釋ABA含量在轉色期開始增加，在轉色中期達到其最大值。ABA的積累也被認為在調控西紅柿成熟和衰老[32]，以及在非躍變型果實黃瓜的生長和成熟中起了重要的作用[31]。赤霞珠葡萄種子中ABA的含量從果實生長初期開始降低并一直保持低水平直到漿果成熟時上升了一點（圖2）。Kondo等[33]的研究發現，果實中的植物激素都是來自于種子，并且種子中植物激素的含量會影響果肉和果皮中的激素含量。因此，在赤霞珠葡萄漿果轉色期前，需要大量ABA來維持赤霞珠葡萄漿果的成熟，因此，種子中的大量ABA被轉運至果肉和果皮中。轉色期后，漿果果肉和果皮中ABA含量開始下降，這個與Davies等[28]的研究結果相同。ABA在赤霞珠葡萄種子的形成以及赤霞珠葡萄漿果的成熟中起重要作用。

2.2.2 赤霞珠葡萄果肉、種子、果皮在生長發育過程中GA3含量的變化

圖3 2013年（A）和2014年（B）赤霞珠葡萄果肉、種子、果皮中量的變化趨勢Fig. 3 Changes in GA3contents in Cabernet Sauvignon grape pulp, seeds and skin harvested in 2013 (A) and 2014 (B)

果肉和果皮中GA3的含量變化有兩個峰值（圖3）。特別是2013年GA3含量的第1個峰值出現在花后58 d，第2個峰值出現在花后97 d。同樣的，2014年，兩個峰值分別出現在花后38 d和82 d。兩個峰值分別出現的時期為快速生長期和轉色期，并且第1個峰值出現的時期與IAA的峰值出現的時期重合。

GA3促進葡萄漿果的生長，例如誘導漿果增大和穗質量增加[13-14,34]。根據Kong等[35]的研究結果可以看出，外源GA3的應用可以使形成層部位內源IAA含量增加，并且發現，GA3含量被發現是與IAA含量呈正相關（R=0.712，P＜0.05）[36]。已經證明，IAA和GA3并不是單獨作用，而是一起促進葡萄漿果的生長。這合理解釋了GA3含量的第1個峰值與IAA峰值同時出現在果實快速生長期。另一方面，種子和果肉中GA3的含量在轉色期增加，但是GA3并沒有促進漿果的成熟的作用。根據Fuentes等[37]的研究結果，新合成的赤霉素會造成生長的抑制，這說明赤霉素可能是一個抑制生長的信號調控器。但是抑制生長的機制并不清楚，可能GA3通過降低IAA的含量抑制漿果的生長。因此，這可能是IAA含量在GA3含量開始上升的時候降低了的原因。GA3通過降低呼吸活性、延緩花色苷的合成和葉綠素的降解對草莓漿果的成熟發揮抑制作用[38]。因此，GA3不僅可以抑制成熟，還可以間接地促進成熟，GA3是一種可以調控漿果成熟的激素。

2.2.3 赤霞珠葡萄果肉、種子、果皮在生長發育過程中IAA含量的變化

圖4 2013年（A）和2014年（B）赤霞珠葡萄果肉、種子、果皮中IAA含量的變化趨勢Fig. 4 Changes in IAA contents in Cabernet Sauvignon grape pulp, seeds and skin harvested in 2013 (A) and 2014 (B)

2013年和2014年IAA的含量變化趨勢見圖4。果皮和果肉中IAA含量從果實生長期開始上升，并在果實快速生長期達到峰值，在轉色初期開始下降。種子中IAA含量從漿果快速生長期開始下降，此后直到漿果成熟期一直保持低水平。

種子中IAA的含量隨著漿果的生長一直在下降，這與種子中ABA含量變化趨勢是相同的，并且變化的原因也是相同的，激素在種子中合成之后，會被轉運到作用器官。本結果中赤霞珠葡萄漿果果肉和果皮中IAA的倒V字型變化趨勢與之前的研究中赤霞珠葡萄漿果果肉和果皮中[3]以及栗子葉片中IAA的變化趨勢[39]是相似的。IAA抑制葡萄果實的成熟[40-41]，人工合成的生長素延遲草莓的成熟[42-43]。這很好地說明了果肉和果皮中IAA的含量在轉色期開始下降的原因。種子中IAA的含量在花后20～40 d時高于果肉和果皮中的，但是之后開始下降。這可能因為種子只是生長素的合成器管，不是IAA的作用器官。生長素在種子中被合成，之后被轉運到果肉和果皮中促進葡萄漿果的生長[44]。漿果果皮和果肉中IAA含量的峰值與GA3的第1個峰值同時出現，并不是巧合。從Li Xingjun等[25]的研究結果可以發現，外源GA3的使用可以使內源IAA的含量升高，并且有規律的GA合成需要IAA的存在[23]，同時GA3參與IAA的信號轉導以及轉運[45]。很多生長素-GA互作的因子被找到，其中有一個是IAA應答因子（ARF）-SlARF7，這是受精后GA信號途徑的一個激活劑，并且控制其表達[27]。IAA和GA在赤霞珠葡萄漿果快速生長期合作地調控漿果的生長。然而，GA3也抑制漿果的生長[27]，同時IAA的含量激素下降。可以假設為GA3抑制IAA的合成或者通過與IAA互作調控漿果的成熟，同樣的結果在McAtee等[27]的研究里面也可以看到。

2.2.4 赤霞珠葡萄果肉、種子、果皮在生長發育過程中JA含量的變化

圖5 2013年（A）和2014年（B）赤霞珠葡萄果肉、種子、果皮中JA含量的變化趨勢Fig. 5 Changes in JA contents in Cabernet Sauvignon grape pulp, seeds and skin harvested in 2013 (A) and 2014 (B)

由圖5可知，JA的含量有兩個峰值，并且最高值出現在漿果的快速生長期，第2個峰值出現在轉色初期。2013年種子中JA的含量從果實生長期開始下降至0，但是在2014年，種子中JA含量在轉色期有一個峰值。

JA含量的第一個峰值出現的時間是漿果的快速生長期，這與Kondo等[46]的研究結果相似，其結果顯示JA在快速生長期大量積累，這可能與細胞分裂有關。同時，之前的研究結果表明，低水平的JA可能影響細胞分裂[33]。赤霞珠葡萄漿果果皮和果肉中JA含量在漿果成熟開始時（也稱為轉色期）增長，這說明JA可能參與漿果的成熟。茉莉酸甲酯可能促進西紅柿和蘋果的成熟及其轉色[26]，此外，JA與光照結合可以提高葡萄懸浮細胞中花色苷的生物合成[47]。茉莉酸甲酯可以通過影響花色苷和成、細胞壁修飾和乙烯與JA的合成促進草莓的成熟[18]。然而，很多研究表明，茉莉酸甲酯可能延緩或者抑制草莓的成熟[19]。JA含量從轉色期開始增加（圖5），這說明，JA可能促進漿果成熟。同時，ABA也可以促進葡萄果皮上花色苷的積累[8]。Wang Shanshan等[36]的研究表明，JA的前體物質素馨酮可以激發ABA合成基因并提高內源ABA含量。并且茉莉酸甲酯含量的增加可以激活SDR基因的表達，最終導致高水平ABA積累[48]。這些充分說明，JA可以和ABA互作促進漿果的成熟，這與Zhang Yajian[9]的研究結果類似，即JA在柑橘果實的成熟過程中發揮重要作用，并且可能與ABA和蔗糖有互相作用。

2.2.5 赤霞珠葡萄果肉、種子、果皮在生長發育過程中SA含量的變化

2013年和2014年赤霞珠葡萄漿果果皮、果肉和種子中SA的含量見圖6，3 個組織中的SA含量均在漿果第一個快速生長期開始上升，并于轉色初期前開始下降，峰值出現在快速生長中期。

圖6 2013年（A）和2014年（B）赤霞珠葡萄果肉、種子、果皮中SA含量的變化趨勢Fig. 6 Changes in SA contents in Cabernet Sauvignon grape pulp, seeds and skin harvested in 2013 (A) and 2014 (B)

SA可以通過誘導抗氧化酶，例如過氧化物酶、過氧化氫酶以及超氧化物歧化酶，降低脂氧合酶活性延遲香蕉的成熟[49]。而SA處理可以抑制乙烯的產生、呼吸以及衰老。并且，轉色2～3 周之前給西拉葡萄中注射SA可以延遲果皮顏色積累并且可能延遲葡萄漿果成熟[21]。同時，SA在特定生長期可以通過激活FLS活性調控黃酮醇的生物合成[44]。SA在赤霞珠葡萄漿果生長過程中的作用還存在爭議，且SA在非躍變型果實的成熟過程中的作用不明確[28]。從圖4和圖6可以看出，兩年中果肉和果皮中SA含量的變化趨勢與IAA含量的變化趨勢相似，但是種子中的兩種激素變化是不同的。不同于IAA含量在增長期下降，種子中SA的含量和果皮和果肉中SA含量一樣，有峰值。相同的變化趨勢以及峰值時期說明，SA可能與IAA和GA3具有相似的作用。

2.3 赤霞珠葡萄漿果中激素與生化指標以及激素之間的相關性分析

表2 葡萄漿果中植物激素含量與理化指標之間的相關性分析Table 2 Correlation analysis between hormones and physiological properties in grape berries

由表2可知，2013年，果皮中GA3含量、種子中IAA含量、以及種子和果皮中JA含量都與漿果中還原糖含量顯著負相關（P＜0.05）。還原糖含量隨著葡萄漿果的成熟而增加，并且，IAA可以抑制漿果的成熟，因此，IAA間接地抑制漿果中還原性糖的合成。GA3與IAA協同作用促進漿果的生長，其與IAA對赤霞珠葡萄漿果的生長具有類似的效果，因此，GA3也間接抑制漿果中糖的合成。果皮中GA3含量以及種子和果皮中IAA和JA含量與赤霞珠葡萄漿果中可滴定酸含量有顯著的正相關性（P＜0.05），可滴定酸含量隨著漿果的成熟逐漸降低，和IAA峰值之后的變化趨勢類似，類似的相關性在2014年也能看到。果皮中GA3的含量以及種子和果皮中IAA和JA含量與漿果百粒質量有顯著的負相關性（P＜0.05）。漿果百粒質量隨著漿果的生長過程逐漸增加并且被類似IAA、GA3和SA之類的植物激素所誘導。2014年的漿果指標與激素之間以及激素之間的相關性不及2013年的相關性顯著。

從表2可以看出，2013年果皮中GA3含量與還原糖含量以及果實百粒質量具有負相關性，但是與可滴定酸含量具有正相關性。并且2013年種子中IAA含量也是與還原糖含量以及百粒質量具有負相關性，與可滴定酸含量具有正相關性。JA恰巧與GA3和IAA相似。

植物激素在調控植物生長發育過程中有著極其復雜的互作，然而也是動態穩定的。2013年和2014年赤霞珠葡萄漿果果皮、果肉和種子中植物激素之間以及激素的比值之間的相關性系數分別見表3和表4。由表3可以看出，2013年赤霞珠葡萄種子中ABA含量與IAA含量及JA含量具有顯著的正相關性（P＜0.05，P＜0.01），果肉中JA含量與GA3的含量具有顯著的正相關性（P＜0.01），種子中JA含量也與IAA含量具有顯著的正相關性（P＜0.05）。此外，種子中SA的含量與GA3含量具有極顯著正相關性（P＜0.01），果皮中SA的含量與IAA含量具有極顯著的正相關性（P＜0.01）。

表3 2013年植物激素及其比值之間的相關性系數Table 3 Correlation coeff i cient between plant hormones and hormone ratio in grape berries harvested in 2013

在赤霞珠葡萄漿果的生長發育過程中，漿果中植物激素是平衡的，成熟調控激素和生長調控激素之間的比值可以表示為成熟因子。從表4可以看出，這些比值與各組織中ABA含量具有顯著性的正相關系數，但是表4中，2014年赤霞珠葡萄果肉和種子中ABA含量和ABA/GA3之間的相關性不顯著。2013年JA作為一個成熟調控激素，其在種子中的含量與ABA/GA3、ABA/（IAA+GA3）和（ABA+ JA）/（IAA+GA3+SA）這些比值之間都存在極顯著的正相關（P＜0.01）。而2014年果皮中SA的含量也與ABA/IAA和ABA/（IAA+GA3+SA）這兩個比值之間存在顯著性的正相關性（P＜0.05）。此外，果皮中GA3含量與ABA/IAA有顯著的正相關性（P＜0.05）。

從圖2和圖4可以看出，種子中ABA和IAA的含量從赤霞珠葡萄漿果的快速生長期開始下降，兩者的變化趨勢是一致的，因此，兩者呈顯著性正相關性。GA3與IAA可以合作地促進漿果生長[24-25]，并且IAA可以誘導GA3合成[25]。另一方面，外源GA3可以增加內源IAA的含量[24]。表3結果表明2013年果皮中IAA含量與GA3含量具有顯著的正相關性（P＜0.05），這與前人的研究結果相同。JA及其衍生物不僅參與果實成熟的過程[9,26]，例如花色苷積累和細胞壁修飾。這可能與其誘導ABA合成并與ABA和乙烯互作有關。同時另一方面，低水平的JA可以影響細胞分裂，這說明JA可能參與赤霞珠葡萄漿果中細胞的分裂[33]。目前為止，SA對于非躍變型果實的作用還存在爭議。一方面，SA可以加速葡萄漿果成熟3～5 d，另一方面，SA可以抑制衰老，乙烯的生成和呼吸。盡管如此，從圖6可以看出，SA在各組織中的含量在漿果快速生長期達到峰值，這說明SA可能調控葡萄漿果的生長。總的來說，可以將GA3、IAA和SA定義為生長調控激素，同時定義ABA和JA為成熟調控激素。2013年和2014年的激素比值之間都顯著正相關，這說明激素之間是平衡的。

表4 2014年植物激素及其比值之間的相關性系數Table 4 Correlation coeff i cient between plant hormones and hormone ratio in grape berries harvested in 2014

3 結 論

本實驗研究了赤霞珠葡萄漿果生長發育過程中組織里植物激素的變化趨勢及其與赤霞珠葡萄成熟度的關系。闡明了赤霞珠葡萄果皮和果肉中IAA、GA3、SA和JA含量從第1個快速生長期開始上升，并在轉色期前開始下降，說明這些激素促進赤霞珠葡萄漿果的生長。ABA、GA3和JA從轉色期開始上升，并在轉色中期開始緩慢下降，種子中ABA含量從坐果期開始下降，此后一直保持在低水平，這說明這些激素與赤霞珠葡萄漿果的轉色以及成熟有關。此外，種子中IAA、ABA、GA3和JA含量均從第1次快速生長期開始下降，此后一直保持在最低水平，這可能因為激素的合成器官是種子，但是作用器官不是種子，因此，激素在種子中合成之后，被轉運到其他作用器官中。

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Changes in Endogenous Hormones during the Development of Vitis vinifera L. cv. Cabernet Sauvignon and Their Relationship with Berry Ripening

GAO Jiangman1, MENG Ying1, LIU Qing1, WANG Tongmeng1, LIU Meiying1, LI Wenbing1, XI Zhumei1,2,*, ZHANG Zhenwen1,2
(1. College of Enology, Northwest A&F University, Yangling 712100, China; 2. Shaanxi Engineering Research Center for Viti-Viniculture, Yangling 712100, China)

To investigate the changes in endogenous hormone contents of various berry tissues during the development of Vitis vinifera L. cv. Cabernet Sauvignon and further to examine their relationship with berry ripening, abscisic acid (ABA), indole acetic acid (IAA), gibberellin A3(GA3), jasmonic acid (JA) and salicylic acid (SA) in grape seeds, skin and pulp were determined by high-performance liquid chromatography-tandem mass spectrometry (HPLC-MS/MS). The results indicated that the variation of ABA in grape pulp and skin showed a double S-shaped trend during the development of grape berries. At 20 days after anthesis (20 DAA), the ABA level was relatively high, and the ABA levels in pulp and skin decreased before veraison, and then increased until the middle of veraison, followed by a slow decrease until ripening. GA3and JA were changed in a similar pattern. Both of them fi rst increased rapidly followed by a decrease at the fruit expansion stage and then showed a bell-shaped trend during veraison. IAA contents in grape pulp and skin fi rst decreased slightly followed by a rapid increase until reaching a peak during the rapid developmental stage of grape berries, and then gradually decreased and remained stable during the subsequent veraison. IAA contents in grape seeds were high before the beginning of the fruit expansion stage, and then declined and remained at a low level after entering the fruit expansion stage. Similar changes were observed for SA. Conclusion: ABA, GA3and JA were related to the ripening of Cabernet Sauvignon, while IAA, GA3, SA and JA were related to the development of Cabernet Sauvignon.

hormones; grape; regulation; ripening; skin; pulp; seed

10.7506/spkx1002-6630-201707027

TS255.2

A

1002-6630（2017）07-0167-09

2016-05-09

國家現代農業（葡萄）產業技術體系建設專項（CARS-30-zp-9）；陜西省自然科學基金項目（2011JM3004）

高江曼（1989—），女，碩士研究生，研究方向為葡萄生理。E-mail：gjm269869490@163.com

*通信作者：惠竹梅（1969—），女，教授，博士，研究方向為葡萄學。E-mail：xizhumei@nwsuaf.edu.cn

高江曼, 孟瑩, 劉慶, 等. 赤霞珠葡萄生長發育過程中內源激素的變化及其與果實成熟的關系[J]. 食品科學, 2017, 38(7): 167-175. DOI:10.7506/spkx1002-6630-201707027. http://www.spkx.net.cn

GAO Jiangman, MENG Ying, LIU Qing, et al. Changes in endogenous hormones during the development of Vitis vinifera L. cv. Cabernet Sauvignon and their relationship with berry ripening[J]. Food Science, 2017, 38(7): 167-175. (in Chinese with English abstract)

10.7506/spkx1002-6630-201707027. http://www.spkx.net.cn