光照強度對‘馬瑟蘭’葡萄果皮中內源激素含量的影響

張澳寧，田雪純，豐勇青，李文芳，毛 娟，陳佰鴻，馬宗桓

（甘肅農業大學園藝學院，甘肅蘭州 730070）

生長素（IAA）、赤霉素（GA3）、玉米素（ZR）和脫落酸（ABA）是植物重要的內源激素[1]。有研究表明，IAA 對果實坐果及果實大小起到調節作用[2]，GA3主要在葡萄坐果期發揮作用，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 可促進番茄果實中還原性糖的積累，促進果實成熟[5]。

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

‘馬瑟蘭’（Marselan）葡萄原產法國，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’的細致感[11]，是優良的中晚熟釀酒品種。朱磊等[13]研究了ABA 對葡萄酚類物質的影響，發現在果實成熟中期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和酚類物質含量最多的組織，而內源激素參與了相關物質的合成代謝。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度，研究光照強度對葡萄果皮內源激素含量的影響，為調節果實生長發育提供理論依據。

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，用雙管滴灌設備進行灌溉。

甲醇，色譜純，美國Tedia 公司。

1.2 儀器與設備

滴灌帶壁厚0.2 mm，滴孔間距30 cm，單孔流水量3 L/h，大禹節水有限公司。果袋均為山東省萊通紙業有限公司生產，規格分別為棕色雙層、白色單層、單層條紋和棕色單層。冷凍離心機，Mikro200R，德國Hettich；旋轉蒸發儀，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 試驗區概況

試驗在甘肅省武威市林業科學研究院進行，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，葡萄生產期光照充足。年降雨量為191 mm，蒸發量2 130.8 mm。土壤性質見表1。

表1 土壤性質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 行進行試驗處理，兩側的兩行用作保護行。試驗區葡萄樹體修剪方式：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，內表面為黑色，內袋為紅色；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，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取樣。每個重復分別從果穗基部、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%的甲醇進行渦旋振蕩，再次離心后合并上清液。在38 ℃下旋轉蒸發掉80%的甲醇，用50%甲醇將含有濃縮液的蒸餾瓶再沖洗兩次，轉入2 mL 的離心管內，定容至1.5 mL，保存于4 ℃冰箱。上機測定前，待測樣品用0.22 μm 的有機濾膜過濾。

標準樣品：配制不同梯度IAA、GA3、ABA 及ZR 溶液，并以物質濃度為橫坐標，峰面積為縱坐標繪制標準曲線。

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；自動進樣，進樣量10μL；柱溫20℃。

1.6 數據處理

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

2 結果與分析

2.1 光照強度對‘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節作用[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，高光強有利于ZR 的合成。

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

2.4 光照強度對‘馬瑟蘭’葡萄果皮ABA 含量的影響

ABA 可促進果實中還原性糖的積累，促進果實成熟[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。說明高光強不利于ABA 含量的積累。

表5 光照強度對果皮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源激素動態平衡的變化[14]，IAA、GA3和ZR 為促進果實成熟的內源激素，ABA 為抑制果實成熟的內源激素。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，不同光強處理（IAA＋GA3＋ZR）/ABA 的總體表現為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，說明高光強條件下可以顯著提高果實成熟的內源激素IAA、GA3和ZR 的含量，減少抑制果實成熟的內源激素ABA 的含量，促進果實的成熟；低光強條件下，抑制類激素發揮主要作用，抑制果實的成熟。

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

3 討論與結論

‘馬瑟蘭’葡萄屬于中晚熟優良釀酒品種，研究發現，丹寧對葡萄酒的品質起著決定性作用[15]，而果皮中含有較多的單寧和色素，因此葡萄的生長發育與葡萄酒的質量密切相關。果實的生長發育受多種激素的共同調節。植物內源激素（IAA、GA3、ZR、ABA）是在特定環境信號誘導下產生的[16]，在植物的生長發育、形態建成和物質代謝等方面起著重要作用[17-18]。影響內源激素的環境因子有溫度[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源激素含量的研究發現，弱光處理降低了IAA 和GA3的含量，提高了ABA 的水平。

本研究結果表明，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育期均未檢測到GA3；高光強不利于ABA 含量的積累。在DAF100時，各遮光處理組ZR 含量均高于CK，且達到最高值，這與吳曉穎等[23]在雪茄煙葉上的研究結果相似，果實發育早期ZR 可提高蔗糖含量，這可能提供了果實發育所需能量物質，維持了碳水化合物的供應平衡。由此推斷低光強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，改善果實風味。各遮光處理果皮（IAA＋GA3＋ZR）/ABA 的比值顯著低于CK，結果表明高光強條件下可以顯著提高促進果實成熟的內源激素IAA、GA3和ZR 含量的增加，減少抑制果實成熟的內源激素ABA 的含量；低光強條件下，抑制類激素發揮主要作用，抑制果實的成熟。因此，葡萄果皮通過不同內源激素間平衡來適應低光強。