葡萄轉色期乙醇處理對其成熟特性及內源激素含量的影響

彭小慧 石 美 賈 旭 張航航 于建娜，2*

（1 塔里木大學生命科學學院，新疆 阿拉爾843300）

（2 湘潭大學化工學院，湖南 湘潭411105）

鮮食葡萄在世界外貿果品中占有舉足輕重的地位，由于葡萄采收期較集中，葡萄果實成熟時間及采收期直接影響果實的銷售價值。乙醇是植物天然產生的次生代謝物質之一，這種非激素類小分子代謝產物能夠影響植物的代謝通路。相關研究表明，不同濃度乙醇處理可影響植物的生理代謝及成熟進程［1，2］，并且抑制或促進果實的成熟。乙醇處理番茄可以抑制不同成熟度果實的成熟，且不影響果實成熟時的品質感官［3］。此外，乙醇雖不影響櫻桃果實的成熟，但它能抑制果實中花色素苷的形成，果實著色延緩［4］。用2. 5%、5. 0%和10. 0%乙醇處理會減少‘赤霞珠’葡萄果實花青素的含量［5］。有研究表明，用較高含量的1 mol·L-1CaCl2在番茄幼苗時期處理，在收獲時與對照相比明顯抑制了呼吸作用，保持了果實的硬度并延緩了果實成熟［6］。KEREAMY［7］等發現，采前低劑量5%乙醇噴施處理‘赤霞珠’葡萄果實，促進了果實的成熟，提高了花青素的含量，表明，乙醇處理能夠［8］促進果實的成熟。綜上所述，乙醇處理能夠影響葡萄果實的成熟。

果蔬成熟的調控生理機制一直以來都是研究的熱點，果實成熟過程實質上是激素調控的發育過程。植物內源激素是一種天然存在于植物體內的有機化合物，參與細胞分裂與伸長、組織與器官分化、植物的開花與結果、植株的成熟與衰老、種子的休眠與萌發以及離體組織培養等生理過程，分別或相互協調地進行著調控植物果實的整個生長發育過程。本研究通過在葡萄果實轉色期進行乙醇噴施處理，明確乙醇處理對葡萄果實成熟期間品質特性與著色進程的影響，同時測定果實不同部位內源激素含量，分析葡萄果實成熟期間內源激素含量與果實發育和成熟的關系，為今后進一步探究葡萄果實成熟的生理與分子調控機制奠定基礎。同時，也為解決新疆葡萄經濟產業問題提供理論依據。

1 材料與方法

1.1 試驗材料

試驗在新疆阿克蘇地區阿瓦提縣豐收一場某果園內進行。隨機選取生長一致、樹勢健壯、無病蟲害、樹形規范的5 年生‘紅地球’葡萄為試材，共計20株葡萄，每個處理5 株。采用完全隨機設計，掛牌標記。葡萄栽培株行距為1 m×5 m，籬架式栽培，每株留果穗數為30～40 串，整形修剪與肥水管理等其他栽培同常規管理。

1.2 試驗方法

試驗共設4 個處理，分別是R1:1%氯化鈣（Ca-Cl2），R2:15%乙醇（EtOH）中溶入1%氯化鈣（CaCl2），R3:15%乙醇（EtOH），以清水噴施作為對照(CK)。

在葡萄果實轉色期（2018 年7 月31 日）進行噴施處理。每個處理5 株葡萄，重復2 次，時間間隔一天。采用手持噴霧器進行噴施，均勻噴施在果穗各個部位。從2018 年8 月2 日開始定期取樣，直至葡萄成熟(10月21日)。每7 d采一次樣，共采樣12次。采樣時從各處理株的上、中、下三個部位的5～6個的果穗上采摘大小均勻的80 粒果實，立即帶回實驗室進行生理品質指標測定，其余果粒于保鮮袋中放置在-80 ℃超低溫冷凍儲藏。

1.3 測定項目與方法

1.3.1‘紅地球’葡萄果實品質指標的測定

隨機選取30 粒果實，用手動榨汁機擠出汁液混合后用糖酸一體機測定可溶性固形物含量和可滴定酸含量，重復3次。

果實表面色澤度（色相角）使用色差儀（Ultra-Scan PRO，HunterLab）測定，色澤度值表示為CIE L*a*b*系統。L*值表示顏色的亮度；a*正值表示紅色程度，a*負值表示綠色程度；b*正值表示黃色程度，b*負值表示藍色程度，并通過公式hab=tan-1（b*/a*）［9］換算為色度角h°，每7 d 測定1 次。每處理用果10個，每個果實在赤道部位相對應的兩個面測定2次。

1.3.2‘紅地球’葡萄不同部位內源激素含量的測定

樣品激素ABA、IAA、GA、ZR和BR的測定采用酶聯免疫吸附法（ELISA），酶聯免疫試劑盒購于中國農業大學農學與生物技術學院。

1.4 數據分析

所有數據采用Excel 2016和SPSS 21.0軟件進行處理，用Origin 軟件作圖；利用Duncan 新復極差法進行差異顯著性分析。每組數據重復3 次，數值用“平均值±標準誤”來表示。

2 結果與分析

2. 1 轉色期乙醇與氯化鈣處理對‘紅地球’葡萄果實成熟特性的影響

圖1 采前乙醇和氯化鈣處理對葡萄發育過程中可溶性固形物含量(A)和可滴定酸含量(B)的影響

2. 1. 1 對葡萄果實可溶性固形物（TSS）、可滴定酸（TA）含量的影響

葡萄果實中糖含量的上升和酸含量的下降預示著果實的成熟階段。由圖1A 可以看出，各處理果實中TSS 含量呈穩定上升趨勢，對照組果實TSS 含量始終高于處理組。轉色期至盛花后122 d 各處理組的TSS 含量與對照組無顯著差異。盛花后122 d 至果實成熟期間，處理組的TSS含量一直顯著（p＜0.05）低于對照組，處理組有效延緩了TSS的積累。對照組果實采收時TSS含量為21.3%，R1、R2、R3分別為20.1%、20.6%、20.4%，均低于對照組。延遲約14 d 后，R1、R2、R3 組TSS 含量分別為21. 3%、22. 7%和22. 1%，對照組采收時TSS 含量21.3%。表明各處理均可延緩葡萄果實成熟過程中可溶性固形物含量的累積。

可滴定酸（TA）含量在葡萄果實成熟期間一直處于下降趨勢（圖1B）。轉色期至盛花后101 d，對照組TA含量顯著低于各處理組的，盛花后101 d至果實成熟，TA 含量緩慢降低。對照組采收時（10 月7 日）TA含量為0. 74%，R1、R2 和R3 含量分別為0. 76%、0.75%和0.77%，與對照組無顯著差異（p＞0.05）。由此可得出，各處理組雖延緩了‘紅地球’葡萄果實轉色期后可滴定酸含量的下降幅度，但對成熟后期TA 含量影響不大。

2.1.2 對葡萄果實色澤的影響

圖2 采前乙醇和氯化鈣處理對葡萄發育過程中果實色澤〔L＊值(A)、ho值(B)〕的影響

L*值表示果皮亮度，果皮亮度越高表明果面的光潔度越高，L*值隨著果實成熟而降低。如圖2A 所示，隨著果實成熟果皮亮度L*值逐漸下降。葡萄果實進入轉色期后，果皮L*一直呈明顯的下降趨勢。對照組L*值在成熟期間始終低于處理組，對照組采收時（10 月7 日）L*值達到最低為31.9±0.58，顯著（p＜0.05）低于各處理組，果實成熟度最高。延遲約14 d后，R1、R2和R3處理采收時（10月21日）L*值分別為32.01±0.52、31.85±0.46 和32.7±0.67，與對照組L*值相近。結果表明，各處理可顯著延緩L*的下降，保持較高的果實亮度。Hue Angle（ho）值常用來表示果實的顏色，是果實成熟最直觀的表征，值越大表示果實的顏色越綠。在葡萄果實整個成熟期間對照組ho始終顯著低于各處理組。從圖2B 可以看到，各處理對果實轉紅均有抑制作用。處理組在采收期延遲約14 d 后L*值和ho值達到與對照組持平。測定結果表明，各處理對果實成熟期間色澤轉紅均有不同程度的抑制作用。

2. 2 轉色期乙醇與氯化鈣處理對‘紅地球’葡萄果實成熟期間內源激素（ABA、IAA、GA、ZR、BR）含量的影響

2.2.1對ABA含量變化的影響

由圖3 可知，葡萄果皮、種子和果肉中的ABA 含量在轉色期后變化趨勢是不同的。種子中ABA 含量最高，主要集中在400～850 ng/g FW 之間，果皮中的含量主要在350～650 ng/g FW 之間，果肉中的含量最低，主要集中在200～350 ng/g FW之間。

如圖3A 所示，果皮在轉色期后至采收期間各處理的ABA 含量均有一個峰值，R1、R2 和R3 處理ABA含量的峰值分別是564.91 ng/g FW、725.22 ng/g FW和1 019. 78 ng/g FW（122 d），對照組為496. 17 ng/g FW（101 d），處理組與對照組相比，峰值延后了21 d，且分別比對照組含量高13. 85%、46. 16%和105.53%。R1、R2和R3處理果皮中的ABA含量在盛花后122 d 達到峰值，隨后14 d 內開始迅速下降。轉色期后至122 d 期間對照組ABA 含量總體低于各處理組的，隨后緩慢上升，采收時（10 月7 號）達到最大值且顯著（p＜0.05）高于各處理組的。

轉色期后35 d（圖3B），種子ABA 含量總體呈下降趨勢。對照組的下降速度最快，達到最低值，含量為293. 03 ng/g FW（盛花后115 d），且顯著低于各處理組。成熟后期（盛花后115 d 之后），R1 處理和對照組均有一個峰值分別為1 117. 25 ng/g FW（盛花后143 d）和881. 67 ng/g FW（盛花后122 d），隨后ABA 含量逐漸降低直至采收。R2 和R3 處理的種子ABA 含量沒有出現明顯的峰值，始終保持較低水平。

果肉ABA含量（圖3C）較果皮和種子中的含量要低。轉色期后前42 d，各處理果肉中ABA 含量變化不明顯，對照組含量整體低于各處理組。盛花后122 d 后ABA 含量迅速上升，達到峰值含量為377.56 ng/g FW（盛花后129 d），隨后緩慢下降。R1、R2和R3整個成熟階段ABA 含量整體呈上升趨勢，僅有R1 處理在成熟后期有下降趨勢。R1、R2 和R3 的ABA 含量的峰值分別為394. 27 ng/g FW（盛花后150 d）、349.21 ng/g FW（盛花后136 d）和360.9 ng/g FW（盛花后157 d），與對照組比各峰值之間無顯著性差異。R1、R2 和R3 處理的ABA 含量峰值時間較對照組分別推遲了21 d、7 d和28 d。

2.2.2 對IAA含量變化的影響

如圖4A 所示，各處理組果皮中的IAA 含量在轉色期至盛花后129 d 無顯著變化，隨后各處理組IAA含量逐步上升且達到最大值。對照組采收時（10月7 日）IAA 含量為21. 19 ng/g FW。R1、R2 和R3 處理采收時（10 月21 日）IAA 含量分別為21. 19 ng/g FW、22. 08 ng/g FW 和20. 87 ng/g FW，與對照組差異不顯著。各處理組采收時峰值含量比對照組延遲了14 d。

種子IAA 含量在成熟期間各處理均出現一個峰值，分別為81.18 ng/g FW（盛花后101 d）、83.15 ng/g FW（盛花后101 d）、92.30 ng/g FW（盛花后122 d）和129. 79 ng/g FW（盛花后122 d），R3 處理延遲了IAA峰值，IAA 含量顯著高于對照組。與果皮變化趨勢相反，種子在成熟后期（盛花后122 d 之后）各處理IAA含量均呈下降趨勢，采收時含量最低，各處理組與對照組變化趨勢一致（圖4B）。

圖3 采前乙醇和氯化鈣處理對葡萄發育過程中果皮(A)、種子(B)和果肉(C)ABA含量的影響

圖4 采前乙醇和氯化鈣處理對葡萄發育過程中果皮(A)、種子(B)和果肉(C)IAA含量的影響

由圖4C 可以看出，果肉IAA 含量與種子和果皮相比含量較低。果肉中IAA 含量在成熟期間變化不顯著，各處理組與對照組變化趨勢相似。

2.2.3 對GA含量變化的影響

由圖5 可知，葡萄剛開始進入轉色期時GA 含量較高，之后果皮、種子和果肉GA 含量隨著果實的成熟整體呈下降趨勢。其中種子內GA 含量最高，果皮和果肉中的含量相對較低。果皮和種子在轉色期后GA 含量呈明顯下降趨勢，對照組與各處理組變化趨勢一致。對照組果肉GA 含量在轉色期后28 d內有小幅度提升隨后緩慢下降，在轉色期至盛花后122 d，對照組GA 含量顯著高于其他處理組。結果表明，各處理降低了轉色期至盛花后122 d 果肉中GA 含量。

圖5 采前乙醇和氯化鈣處理對葡萄發育過程中果皮(A)、種子(B)和果肉(C)GA含量的影響

2.2.4 對ZR含量變化的影響

種子中的ZR 含量顯著高于果皮和果肉中的。果皮、果肉和種子內ZR 含量整體呈緩慢下降趨勢，各處理組與對照組相比變化趨勢一致。對照組果皮中ZR 含量在轉色期后7 d 顯著上升，種子內ZR 含量在轉色期后7 d 呈顯著下降。從整體趨勢來看，對照組與各處理組ZR含量無明顯差異（圖6）。

圖6 采前乙醇和氯化鈣處理對葡萄發育過程中果皮(A)、種子(B)和果肉(C)ZR含量的影響

2.2.5 對BR含量變化的影響

由圖7A 可知，果皮BR 含量在轉色期后14 d 迅速上升，隨后緩慢下降。對照組在盛花后94 d 至采收期間BR 含量始終高于各處理組。對照組采收時（10 月7 日）BR 含量為55. 23 ng/g FW，R1、R2 和R3處理BR 含量分別為23. 21 ng/g FW、15. 26 ng/g FW和10.26 ng/g FW，各處理組顯著（p＜0.05）低于對照組。采收時（10 月21 日），各處理組BR 含量與對照組相當。

種子內BR含量較高，轉色期時BR含量為155.52 ng/g FW（圖7B）。對照組BR 含量在盛花后122 d 達到峰值，含量為375. 28 ng/g FW，R1、R2 和R3 處理的BR 峰值含量分別為297. 42 ng/g FW（盛花后129 d）、464. 54 ng/g FW ( 盛花后136 d ) 和190. 1 ng/g FW (盛花后136 d )，各處理組與對照組相比均延遲了峰值期。

果肉BR 含量較低（圖7C），在成熟期間呈緩慢上升趨勢。對照組在盛花后94 d 至122 d 期間果肉內BR 含量均顯著低于R1、R2 和R3 處理。對照組采收時（10 月7 日）BR 含量為15. 23 ng/g FW。R1、R2和R3 處理采收時（10 月21 日）BR 含量分別為28.32 ng/g FW、27.32 ng/g FW 和16.32 ng/g FW，均高于對照組。

圖7 采前乙醇和氯化鈣處理對葡萄發育過程中果皮(A)、種子(B)和果肉(C)BR含量的影響

3 討論與結論

大量實驗研究證明，果實的生長發育及成熟進程受果實內源激素調控［10］作用的影響。ABA 在非躍變型果實的成熟過程中發揮著重要的調控作用。果實花色苷的合成受乙烯和ABA 調控［11］。高江曼［12］研究發現，‘赤霞珠’葡萄果實中ABA 含量在轉色中期達到峰值，之后開始下降，表明ABA 在‘赤霞珠’葡萄漿果的成熟中起重要作用。有研究發現，果實中植物內源激素主要集中在種子里［13］。為了維持葡萄果實的成熟，種子內大量ABA 會轉移至果皮和果肉中。因此，轉色期后，種子內ABA 含量迅速下降，果肉和果皮ABA 含量緩慢上升。本試驗結果發現，果肉和果皮在轉色期后ABA 含量有上升趨勢與前人研究結果一致［14］。

有研究表明，ABA 在果實成熟期含量較轉色期含量明顯降低，說明ABA 與果實成熟起始有關［15］，IAA 通過抑制ABA 的合成和積累，進而延緩果實的成熟［16］。有人推測IAA 在種子內合成，之后被轉運至果皮和果肉中并促進葡萄果實的發育［17］。大量實驗表明，ABA 能夠加速果實軟化和著色，促進果實成熟［18］。更有實驗證實，IAA 含量上升能夠抑制果實中ABA 的積累，進而延緩果實的成熟［19］。本研究中葡萄經15%的乙醇處理后提高了種子內源IAA 含量，由于激素的轉移，導致果肉和果皮中IAA 含量上升，抑制了ABA 的積累，從而推遲果實的成熟。本試驗中，果皮和果肉在成熟后期IAA 含量有增加的趨勢，表明，乙醇處理后果肉中IAA 含量的增加可能與果實體積增大有關［20］。同時，除乙醇處理外，種子中IAA含量在轉色期后整體呈下降趨勢。

GA 可促進果肉細胞的分裂，誘導漿果的發育［21，22］。幼果發育前期GA 含量較高，隨著果實不斷成熟含量逐漸下降［23］。果肉中的ABA 含量整體上升，GA 含量整體呈下降趨勢，這與赤霉素與脫落酸之間存在拮抗作用相吻合［24］。果肉組織處理組GA含量在轉色期后28 d 大幅度上升，對照組GA 含量始終顯著高于其他處理組（盛花后80 d～115 d）。而較高含量的GA 會促進果實的成熟和脫落，這可能是由于處理組降低了GA 含量導致成熟的延長所致。ZR與GA 有類似的作用，各處理組延遲了果皮ZR 的峰值期，這與延緩了果實成熟與脫落有關。

研究表明，在葡萄轉色期，油菜素內酯的合成酶（BR-6-ox 合酶和DWARF）基因以及B 受體-BIN1的表達量均有引人注目的增長，并且外源噴施BR 可以顯著地促進成熟［25-27］。BR 參與葡萄果實成熟過程中的調控作用，但機理目前仍不清楚。有研究發現，BR與ABA 之間存在拮抗作用，植物體內高水平的ABA含量會抑制BR 調節的應答［28］。有研究指出，BR 參與葡萄果實成熟進程的調控作用可能與IAA 和GA含量變化無關［29］。葡萄果實BR 和ABA 含量變化趨勢相似［29］，這與本試驗中果肉中ABA 與BR 含量的變化結果一致。對照組在盛花后94 d 至122 d 期間果肉內BR 含量均顯著低于處理組，處理組中種子BR含量與對照組相比延遲了成熟后期峰值時間，各處理組果實的BR 含量顯著低于對照組。較高BR 含量可促進果皮花色苷含量的積累［30］，本試驗結果表明處理組抑制了果皮的轉色，這與處理組降低了轉色期后果皮BR 含量有關。各處理組顯著降低了果肉BR的含量，延緩了果實的發育成熟。

本研究發現‘紅地球’葡萄種子內激素含量明顯高于果皮和果肉中的，這種變化特點與很多果樹植物上研究結果一致［12，31］。通常來講，高含量的內源激素含量有較強的調勻養分的作用，種子是激素源，而果肉就是一個營養庫［32］，各類激素在果實的生長發育中扮演著重要的角色。已有研究發現，不同濃度外源乙醇處理可以促進或抑制某些果實的成熟和果實后熟，而乙醇對果實成熟的抑制作用或促進作用是對濃度有依賴性的，隨果實初始成熟度的變化而變化［33］。本研究中的可溶性固形物、可滴定酸、亮度、色度角的測定數據為年份重復數據，結果表明，15%乙醇（EtOH）中溶入1%氯化鈣（CaCl2）和15%乙醇（EtOH）處理均能夠顯著抑制‘紅地球’葡萄果實可溶性固形物含量的積累，延緩轉色期后可滴定酸含量的下降和果皮的轉色，但對成熟后期可滴定酸含量無明顯影響，同時，顯著降低了果肉GA 與果皮BR的含量，延遲了果皮ZR 的峰值期，整體延緩了葡萄果實的成熟進程。