葉面調節劑對新疆鮮食葡萄著色及品質的影響

陳 寬，史蛟華，安夢潔，王曉麗，王開勇

(石河子大學農學院，新疆石河子 832003)

0 引 言

【研究意義】我國2014年的鮮食葡萄產量920×104t，消費量達900×104t[1]。根據果皮顏色葡萄可以分為紅、白兩類，而花色苷是影響葡萄顏色變化的主要因素，花色苷的積累不完全會導致葡萄表面的異色斑塊[2]。紅地球葡萄，屬晚熟歐亞種，是新疆鮮食葡萄產區的主要栽培品種之一[3]。新疆光照、溫度、濕度等氣候因子變化幅度較大，存在葡萄果實后期存在著色不良現象，影響果實外觀質量和商品價值[4]。噴施含有植物激素的調節劑促進其轉色，短時間內多次噴施轉色劑，轉色未成功，而果實掉落率增加，果實品質也下降[5]。植物葉面調節劑，是一種利用植物生長調節物質來改善作物生長的農藥，包括生物中提取的天然植物激素和后期人工合成的具有相同效果化合物，正確使用調節劑，在不傷及品質及提高品質的情況下，對增加葡萄轉色能力有實際意義。【前人研究進展】調節劑可有效調控植物的正常代謝和生長[6]。市常售的植物調節物質包括：脫落酸(Abscisic acid，ABA)、萘乙酸(Naphthalene acetic acid，NAA)、乙烯利(Ethephon，ETH)、茉莉酸類物質(jasmonates，JAs)、赤霉素(Gibberellic acid，GA)、油菜素內酯類化合物(Brassinolides，BRs)等。研究表明，葉面調節劑可有效促進國光蘋果花色苷的積累[7]；使陽光玫瑰葡萄果實無核率及品質均有顯著提高[8]。茉莉酸(JA)是一種內源植物激素，廣泛分布于植物的幼組織、花和發育中的生殖器官中[9]。涉及生長發育，如加速葉片脫落，促進果實成熟等[10]。JA能促進葉綠素a和b的降解，抑制植物光合作用，加速葉片衰老[11]。JA還促進蘋果的去綠，并在果實顏色發育中發揮作用[12]。油菜素甾體類化合物(Brs)以其在生長、發育和對非生物脅迫的抗性增強等的作用而聞名[12-13]。外源油菜素內酯對植物生長、色素含量、光合效率和抗氧化活性均有促進作用[14-15]。【本研究切入點】新疆鮮食葡萄存在著色不完全及不合理使用調節劑造成品質下降的問題，目前市售調節劑眾多，其效果參差不一，對葡萄著色與品質的效果也大不相同。研究葉面調節劑對新疆鮮食葡萄著色及品質的影響。【擬解決的關鍵問題】采用自主研發的葉面調節劑與市售調節劑及葉面肥作對比，研究葡萄的轉色期內葡萄果實著色與品質的變化，為新疆鮮食葡萄的增色提質提供依據及參考。

1 材料與方法

1.1 材 料

試驗地為石河子市147團4連，供試葡萄品種為當地葡萄種植合作社提供的5年生葡萄紅地球，以東西行向“廠”字型栽培，株行距為0.8 m×2.4 m，葡萄果實性狀表現均為均勻一致，設施栽培常規管理。

供試材料為市售葡萄著色劑，專用葉面肥及自主研發葉面調節劑，其中自主研發調節劑中添加二氫茉莉酸丙酯、油菜素內酯，在改性聚類化合物材料中加入微量元素、天然多糖及表面擴散劑，具有提高作物抗逆性，補充微量元素，提高果實品質的功能。

1.2 方 法

1.2.1 試驗設計

試驗于2019年5月進行。選擇架構、長勢基本一致的紅地球樹體作為試材，正常的水肥管理。

試驗共設置5個處理：(1)對照處理(CK)，只噴施清水；(2)市售著色劑(ZS)；(3)多微量元素葉面肥(YS)；(4)漿果專用膨大劑(PD)；(5)自主研發葉面調節劑(AUT)。

在盛花期結束后1周左右(7月1日)，轉色期前1周左右(7月10日)，挑選晴朗無雨的天氣，果穗選擇無蟲害、病害，長勢均一的10株，向果穗均勻噴施5種處理，并懸掛吊牌做好標記。

2次噴施處理后，每隔7 d取1次樣，共4次，直到果實顏色再無明顯變化。取樣時從不同果穗的上、中、下3個部位進行采摘果實，采摘的果實需帶有果柄，以防止果實水分缺失，造成品質下降，重復20次，共采摘60粒。葡萄果實樣品采摘后，選擇30粒長勢均一的果實，在干凈無雜質的環境下立刻剝離葡萄皮，獲得的葡萄皮立刻存放在液氮中，充分冷凍后放入-80℃冰箱中進行儲存，用于花色苷及其相關酶的測定。剩余果實放入帶有冰塊的冰盒中保存后帶入實驗室，測定其余指標。

1.2.2 測定指標

利用CR-400手持色差計測定果實的色澤指標(Konica Minolta,日本)，其中L*為表面亮度、a*值為紅綠色差、b*值為黃藍色差、CIRG為顏色參數；花色苷采用采用2%鹽酸甲醇浸泡法；果皮著色相關酶粗酶液參照王惠聰等[16]的方法進行提取，PAL、CHI活性的測定參考Lister[17]的方法并加以改進；DFR活性參考Lister[17]的方法；可溶性固形物的測定采用手持折光儀(ATAGO，PAL-36S，日本)；果實單粒重、縱橫粒徑的測定采用電子天平(PRACTUM124-1CN，Sartorius，德國)，縱橫粒徑采用游標卡尺(160-131，MITUTOYO，日本)測定；果皮硬度的測定采用數顯式拉力計(HG-2000，Grows，上海)測定拉力計探頭刺破果皮時的拉力數值。

1.3 數據處理

利用 Microsoft Excel 2007 軟件進行數據分析，SPSS19.0 進行鄧肯式檢驗，利用 Origin 9 軟件繪圖。

2 結果與分析

2.1 花色苷積累量與顏色參數的線性關系

研究表明，在葡萄的整個轉色期中，隨著處理時間的變化，CIRG呈逐漸上升的趨勢，花色苷含量也逐漸增加，隨時間變化，花色苷從最初與CIRG趨勢線的最大距離越來越接近CIRG趨勢線，從R2也可以這2個變量之間的關系為極顯著。圖1

圖1 CIRG與花色苷積累量的線性關系Fig.1 Linear relationship between CIRG and anthocyanin accumulation

2.2 葉面調節劑對葡萄果實表面色澤參數影響

研究表明，紅地球亮度基本處于上升下降后再上升的趨勢，L*值基本在14 d后開始下降，但是在21 d時達到了最小值，在21 d時葡萄亮度均為最低，在28 d時有一個上升的趨勢，在葡萄的生長后期，可溶性固形物的提高會改變果實的亮度，果實在生育后期時亮度才趨于穩定。

a*代表紅綠色差，在葡萄在7 d甚至14 d的時候a*為負值，葡萄表皮有綠色色差，但是隨時間變化，a*處于上升的趨勢，其綠色斑塊逐漸變小直到消失。在21 d時各處理均有一個下降的趨勢，在28 d時逐漸回升達到14 d時a*值，其中ZS處理在21 d前均處于較高水平，但是進入后期后沒有較大的上升波動，而YS、AUT處理上升幅度顯著，遠高于其它處理，其中AUT高于對照70.6%，AUT處理對不同品種葡萄的紅色色差有著積極的作用，并且作用時間較長。

b*值代表黃藍色差。各處理與對照色差指標b*值隨果實發育呈下降趨勢并且無負值，在7～14 d時，各處理之間均無顯著差異，在21 d時AUT處理相較于其它處理對紅地球葡萄黃色色差的下降幅度開始增加，在28 d時也處于最低。

顏色參數CIRG均處于逐漸上升的趨勢，在28 d后達到最大值，其在時期中已達到最深顏色。ZS處理在21 d前均處于一個較高的水平，尤其在21 d時，其顏色參數遠高于其它處理，其中高于對照41%，到生長后期對顏色參數的影響逐漸變小，其對短時間內葡萄顏色的變化有著顯著影響。圖2

2.3 葉面調節劑對葡萄花色苷含量的影響

研究表明，AUT處理在14 d時顯著高于其它處理，到了21 d時有一個極小的下降波動，短暫下降后進入28 d時繼續保持上升的趨勢，AUT處理對葡萄花色苷含量的提高是短暫的并附有階段性的。到后期28 d時ZS處理高于其它處理，其中ZS、AUT處理分別高于對照8.5%、2.1%。ZS>AUT>CK，ZS、AUT處理對葡萄果皮花色苷含量有顯著影響，其中ZS處理改變果皮著色能力略高于AUT處理。圖3

2.4 葉面調節劑對葡萄果皮中苯丙氨酸裂解酶(PAL)活性的影響

研究表明，在處理后7～21 d中PAL活性迅速上升，在轉色前期各處理之間差異并不顯著，在21 d時PAL活性快速上升并達到峰值，分別為58.69、86.21、70.58、84.53 mg/g，其中YS、AUT處理極顯著高于對照，隨著葡萄成熟度的變化，在28 d時PAL活性開始下降，在整個轉色期中AUT處理始終高于對照，AUT處理可有效促進PAL活性。圖4

圖2 不同葉面調節劑下葡萄色澤參數變化Fig.2 Effects of foliar regulators on grape color parameters

圖3 不同葉面調節劑下葡萄果皮中花色苷含量變化Fig.3 Effects of foliar regulators on anthocyanin content in grape peel

圖4 不同葉面調節劑下葡萄果皮中PAL活性變化Fig.4 Effects of foliar regulators on PAL activity in grape peel

2.5 葉面調節劑對葡萄果皮中查爾酮異構酶(CHI)活性的影響

研究表明，除YS處理外各處理中CHI活性均保持著先上升后下降的趨勢，在7～21 d中AUT處理下的CHI活性均保持著較高水平，并且在21 d時極顯著高于其它處理；整個轉色期內YS處理逐漸上升，在21 d時與ZS處理保持相同水平，到了后期逐漸超過ZS、AUT處理，并分別高于其17.4%、45.8%，其中對于紅地球品種CHI活性，處理之間的作用為YS>AUT>ZS。不同的調節物質均可以改變CHI活性，CHI活性和處理時間密切相關。圖5

2.6 葉面調節劑對葡萄果皮中二氫黃酮醇還原酶(DFR)活性的影響

研究表明，各處理的DFR活性均呈先上升再下降后上升的趨勢，ZS處理在7 d時為最低值，隨著時間的變化逐漸上升，并一直保持較高的水平，并且在14 d時達到峰值，高出對照13.1%。AUT處理，在前中期始終處于較低的水平，在21 d后DFR活性才開始超過對照，并在28 d時處于較高水平，與YS、PD處理無顯著性差異，AUT處理在紅地球品種上對DFR活性的影響并不顯著，ZS處理下DFR活性始終保持在較高水平。圖6

圖5 不同葉面調節劑下葡萄果皮中CHI活性變化Fig.5 Effects of foliar regulators on CHI activity in grape peel

圖6 不同葉面調節劑下葡萄果皮中DFR活性變化Fig.6 Effects of foliar regulators on DFR activity in grape peel

2.7 葉面調節劑對葡萄品質指標的影響

研究表明，葡萄的縱橫徑與單粒重是構成葡萄產量的主要因素。AUT處理在各項指標中均優于PD處理，并且是對照處理的1.3倍左右，尤其是單粒重，其分別是對照、PD處理的1.48、1.43倍，并且從縱橫徑的膨大率也可以看出，AUT處理下的膨大率顯著高于各處理(P<0.05)，在整個時期中AUT處理下的果實形狀均優于其他處理。果皮硬度主要決定了葡萄的口感與耐儲存性，對于鮮食葡萄，隨著葡萄的成熟，葡萄果皮會逐漸變軟，果粒的口感將會提高。YS處理下的果皮硬度始終保持著較高的水平，YS處理下的葡萄有較好的耐運輸性。PD、AUT處理下的葡萄果皮硬度均處于較低水平，并且二者無顯著差異，這2種處理下的葡萄擁有較好的口感，但耐儲存性、耐運輸性較弱，適合成熟后直接進入市場。AUT處理下的葡萄果實可溶性固形物達到了16.7，顯著高于其它處理(P<0.05)，AUT處理對可溶性固形物含量的積累有顯著的效果。表1

表1 不同葉面調節劑下葡萄品質指標變化Table 1 Effects of foliar regulators on grape quality indicators

2.8 各指標主成分

研究表明，轉換為新的綜合指標，能夠代替15個單項指標的絕大部分信息，其中第一主成分(PC1)貢獻率為49.3%，第二主成分(PC2)貢獻率為21.6%，第三主成分(PC3)貢獻率為15.5%。PC1主軸正方向為AUT處理，負方向為CK處理。第一主成分PC1與葡萄果實CIRG、縱橫徑、可溶性固形物、花色苷、縱橫徑膨大率顯著相關，與CHI、PAL、L*、a*、單粒重的關系密切。AUT處理對CIRG、L*、a*的著色指標，可溶性固形物、縱橫徑、縱橫徑膨大率、單粒重的品質指標密切相關。圖7

圖7 不同葉面調節劑下葡萄各指標主成分(PC)Fig.7 Principal component(PC)analysis of grape indexes under foliar regulator

3 討 論

果皮中的顏色主要由花色苷、花翠素等花色素類累積而成的，而這類花色素通常以花色苷的形式存在[18-19]。通常以亮度、色差指標和顏色參數來直觀反映色澤程度，孫曉雯[20]發現，通過施加茉莉酸類調節物質京秀、圣誕玫瑰2種葡萄的L*、b*值都有下降趨勢，a*和CIRG都處于上升的趨勢，這與該次試驗得出的結果保持一致，尤其是ZS、AUT處理，可以加速a*的變化，使其從負值加速上升到正值，能加速表皮綠色過渡紅色的速率。對于實驗中深紅色葡萄品種紅地球，在果實即將成熟時會有一個幅度較小的上升趨勢后達到穩定值，而色澤參數穩定，并且ZS、AUT處理下的葡萄色澤指標都處于較高水平，其對果皮色澤的變化都有積極影響。果實色澤變化受到多種色素的影響，而花色苷作為色素合成的底物，其合成主要受到相關酶的調控[21]。實驗中，AUT處理下的葡萄果皮中花色苷在7～14 d時上升速率增加，使其花色苷含量顯著高于其它處理，隨時間變化速率下降，但是始終與ZS處理保持在各處理中較高的水平。AUT處理同時影響著PAL、CHI活性的上升，與實驗的結果相同；花色苷在14 d時增幅量最大，同時DFR活性也達到峰值，DFR的活性變化與花色苷含量密切相關。其中ZS、AUT處理對花色苷及著色相關酶的活性由顯著的促進作用，尤其是AUT處理中葡萄果皮的酶活性始終基本保持較高的水平，AUT處理可以通過調控酶的活性使花色苷更容易積累，對葡萄果皮的色澤變化有顯著的積極影響。

油菜素內酯可以有效提高釀酒葡萄的糖類化合物，使其可溶性固形物含量增加，并且果實品質提升[22-27]。并且施用油菜素內酯處理南果梨幼果可有效的提高南果梨的果實單顆重量與體積[28]。試驗中AUT處理過的紅地球果實可溶性固形物的平均含量可以達到16.7，顯著高于其它處理；PD處理與AUT處理對果實單粒及縱橫粒徑均有顯著的影響，但AUT處理對果實外觀影響依然顯著高于PD處理，并且從膨大率可以看出，AUT處理的反應速度較快，這與上述實驗結論相同。AUT處理下的葡萄果皮硬度也顯著低于其它處理，所以可以發現AUT處理能夠顯著提高紅地球可溶性固形物的積累量、單粒重及縱橫徑等外觀指標，降低葡萄果皮硬度，使葡萄果實獲得更好的口感與外觀價值。

4 結 論

施用自主研發葉面調節劑后，紅地球在整個轉色期可以很好的從綠色過渡為紅色，且色澤均勻，并使著色相關酶活性均有顯著的提升，有效的促進花色苷含量的累積，使花色苷平均含量達到0.481 mg/g，并且提高紅地球的果實膨大率，改善果實的外觀，提高可溶性固形物的累積量，平均可溶性固形物達到16.7，單粒重達到9.38 g，果實單粒在膨大的過程中，口感較好。