摘心對‘巨峰’葡萄生長及蔗糖和淀粉代謝的調控作用

賴呈純, 張富民, 賴恭梯*, 潘紅, 張靜, 潘若, 闕秋霞, 黃賢貴, 范麗華

摘心對‘巨峰’葡萄生長及蔗糖和淀粉代謝的調控作用

賴呈純1,2, 張富民3, 賴恭梯1,2*, 潘紅1,2, 張靜1,2, 潘若1,2, 闕秋霞1,2, 黃賢貴1, 范麗華1

(1. 福建省農業科學院農業工程技術研究所，福州 350003；2. 福建省農產品(食品)加工重點實驗室，福州 350003；3. 福建省福安市農業農村局，福建 福安 355000)

為揭示摘心對‘巨峰’葡萄(בKyoho’)生長發育、蔗糖和淀粉代謝的作用及其分子機理，采用不同留葉摘心方式，對葉片和莖段表型，果實可溶性固形物、蔗糖和淀粉積累特征，以及蔗糖和淀粉代謝相關基因的表達進行了研究。結果表明，摘心抑制‘巨峰’葡萄葉片生長和莖段增粗，但促進花序早期的快速增長，提高單果重、果穗重、株產量和可溶性固形物含量；2葉摘心提高生長發育后期葉片蔗糖、莖段蔗糖和淀粉的含量；2葉摘心促進蔗糖代謝基因、、的高表達，同時抑制淀粉代謝中的表達。因此，2葉摘心能夠調控和基因的表達進而促進蔗糖合成和淀粉積累，為果實成熟、新梢萌芽和開花奠定營養基礎。

葡萄；摘心；蔗糖；淀粉；糖代謝

葡萄()是葡萄科(Vitaceae)葡萄屬果樹，其適應性強，我國從北到南均有廣泛的種植。‘巨峰’葡萄(בKyoho’)是中熟類型的歐美雜交種，原產于日本，于1959年引入我國[1–2]，是我國種植面積最廣的品種之一，1984年在福建推廣[3]，是目前福建省栽培面積最廣的葡萄品種。‘巨峰’葡萄在南方通過避雨模式和有效栽培管理取得了良好的成效，但是仍然存在水肥配比不當、樹形多樣、修剪方式不統一、疏花疏果不到位、摘心時間和留葉數隨意等現象，導致種植管理成本高、果實品質均一性差等問題，因此，標準化栽培管理，是解決‘巨峰’葡萄產業發展瓶頸的方式之一。葡萄摘心，是栽培生產的重要措施，能夠有效平衡葡萄營養生長和生殖生長，通過抑制頂梢生長，避免與花穗或果實形成養分和水分的競爭, 促進保花保果和果實發育[4]。不同葡萄品種在栽培管理過程中所采用的摘心方式也不盡相同，應根據不同品種特點確定摘心時期和留葉數量，進而有效調節糖分的積累和運輸。葡萄漿果中的糖分以果糖和葡萄糖為主，通過源器官蔗糖、淀粉等積累長距離運輸并轉化而來[5]，其中蔗糖是植物糖分運輸的主要形式。蔗糖代謝關鍵酶主要有蔗糖磷酸合成酶、蔗糖合成酶和轉化酶，在果實成熟過程中，通過轉化酶的作用水解為果糖和葡萄糖, 在果實中貯藏，蔗糖合成、轉運和卸載與糖代謝相關合成酶、轉化酶具有密切的聯系[6]。淀粉是植物中最重要的儲藏多糖，淀粉的積累保證了充足的碳源儲備，在淀粉酶作用下的分解產物用于蔗糖合成。目前，葡萄中糖代謝的研究多集中在庫器官果實上[7]，而對于源器官葉片和莖段的蔗糖和淀粉代謝研究仍然不足，并且在不同摘心處理下的蔗糖、淀粉含量變化和分子調控機理不得而知。本試驗通過不同留葉摘心處理，研究‘巨峰’葡萄的生長變化特征，篩選獲得最佳摘心方式, 為生產應用提供理論依據；分析淀粉和蔗糖積累的動態變化；通過轉錄水平表達模式，明確淀粉和蔗糖積累與糖代謝相關基因的關系，進一步闡明不同摘心方式對‘巨峰’葡萄生長和糖代謝作用機理。

1 材料和方法

1.1 植物材料

‘巨峰’葡萄(בKyoho’)葉片和莖段采于福建省福安市溪柄鎮葡萄示范基地，樹齡10 a，樹形為傘狀，株行距1.5 m×2.6 m, 每畝種植約170株。試驗以不摘心處理為對照，摘心時間為開花前7～10 d，摘心位置為花序上留2葉摘心(重摘心)和留6葉摘心(輕摘心)，8次采樣時間為摘心處理后0、10、20、40、60、80、100、120 d，分別對應葡萄發育的開花前期、開花期、坐果期、果實快速膨大前期、果實快速膨大后期、硬核期、轉色期和成熟期。葉片和莖段表型數據以及可溶性固形物含量為現場測定，用于蔗糖、淀粉測定和熒光定量PCR分析的樣品取樣后立即置于干冰保溫盒中，帶回實驗室于液氮速凍后-80 ℃保存備用。

1.2 表型測定

葉片中脈長度、莖段節間長度、莖段粗度和花序(果穗)長度以游標卡尺進行測定，葉片中脈為基部向上第3葉的中脈長度，葡萄葉片中脈與葉面積呈線性回歸關系[8]，因此中脈長度可間接反映葉片大小。莖段節間長為基部向上第2葉至第3葉節間的長度，莖段粗度為基部向上第2葉至第3葉節間莖段的粗度，花序(果穗)長度為第一穗花序(果穗)的長度。選取9株生長一致間距均勻的‘巨峰’葡萄，每3株為1個重復，每株取6個新梢。單果質量和穗質量用電子天平稱量，果實可溶性固形物采用糖度儀進行測定。

1.3 蔗糖和淀粉含量測定

摘心處理后，對葉片和莖段的蔗糖及淀粉含量進行測定，蔗糖和淀粉含量的測定采用北京索萊寶科技有限公司提供的植物蔗糖含量檢測試劑盒(微量法)和淀粉含量檢測試劑盒(微量法)，具體實驗步驟按照說明書進行。

1.4 RNA提取及cDNA合成

取約0.1 g葉片和莖段于液氮中研磨成勻漿,采用天根生化科技有限公司(北京)的RNAprep Pure多糖多酚植物總RNA提取試劑盒進行總RNA提取，提取方法參照說明書；cDNA合成參照Prime Script TM RT reagent Kit with gDNA Eraser (Perfect Real Time)試劑盒(TaKaRa, 大連)進行，cDNA樣品于–80 ℃保存備用。

1.5 糖代謝基因序列及蛋白質特性分析

從Genoscope和NCBI數據庫下載糖代謝相關基因: 蔗糖磷酸合成酶基因(sucrose phosphate syn- thase,)、蔗糖合成酶基因(sucrose synthase,)、可溶性酸性轉化酶基因(soluble acid invertase,)、細胞壁不溶性酸性轉化酶基因(cell-wall binding acid invertase,)、中性轉化酶基因(neutral inver- tase,)。淀粉代謝酶基因分別為-淀粉酶基因(-amylase,)、-淀粉酶基因(-amylase,)、淀粉分支酶基因(starch branching enzyme,)，采用Grape Genome Browser、DNAMAN、Expasy對基因序列和編碼蛋白質進行特性分析，包括染色體位置信息、CDS長度、編碼蛋白質的氨基酸數目、蛋白質分子量、等電點和親水性系數。

1.6 實時熒光定量PCR分析

對不同摘心處理的葉片和莖段進行熒光定量PCR分析，目的基因和內參基因及其引物信息見表1。cDNA混合模板以2倍濃度梯度稀釋為7個濃度用于標準曲線制作，試驗于LightCycler?480 Soft- ware Version 1.5 (Roche)平臺進行，最后進行Cp (crossing point)值、熔解曲線、標準曲線及擴增效率分析，以上試驗均作3次重復。

表1 定量PCR引物

1.7 數據處理

熒光定量PCR試驗的目的基因表達水平計算采用雙內參基因分析方法，葉片組織的熒光定量PCR分析以和為內參，莖段組織的熒光定量PCR分析以和為內參[9–10]。采用Excel和GraphPad Prism 8進行數據的統計分析，通過Tukey多重比較進行顯著性分析。

2 結果和分析

2.1 摘心方式對生長的影響

通過對‘巨峰’葡萄葉片中脈長度、莖段節間長度、莖段粗度和花序(果穗)長度的測定，研究不同留葉摘心處理對‘巨峰’葡萄營養生長的影響(圖1)。葉片中脈長度和莖段節間長在不同摘心處理下變化模式趨于一致，均為處理后10 d (開花期)內急劇增長，而10 d后，增長趨于平緩和停滯。不摘心的葉片中脈長度最長，其次為2葉摘心，最后為6葉摘心的，方差分析表明，在摘心10、20、80和100 d時，不摘心的葉片中脈長度顯著長于6葉摘心，而莖段節間長在不同時間不同摘心下沒有顯著性差異。因此，摘心抑制葉片生長。

莖段粗度的增長模式與中脈長度和莖段節間長度不同，隨著生長期的延長，莖段粗度呈現緩慢增加而后下降的趨勢，觀察發現莖段粗度減小的原因主要是由于生長中后期莖段木質化引起，在摘心處理后第80天(硬核期)，果實種子硬化和莖段木質化趨于同一階段進行，此時，3個處理方式的莖段粗度均達到最高值，分別為11.09、9.94和9.15 mm,不同處理下的粗細大小順序為不摘心>2葉摘心>6葉摘心，方差分析表明，不摘心的莖段粗度顯著大于6葉摘心(摘心0 d除外)。因此，摘心抑制莖段增粗。

圖1 摘心處理對‘巨峰’葡萄表型的影響

隨著生長時間的延長，3個處理下的花序(果穗)長度逐步增長，于摘心后第80天開始趨于停滯。不同摘心處理對比下，2葉摘心處理的花序(果穗)長度總體長于不摘心和6葉摘心。雖然在生長后期(80～ 120 d)不同摘心處理沒有顯著差異，但是在生長前期(20～60 d)，2葉摘心處理顯著長于不摘心和6葉摘心處理，因此，2葉摘心促進‘巨峰’葡萄生長前期的花序(果穗)快速增長，有利于座果。

2.2 摘心方式對果實產量和品質的影響

不同摘心處理后，對‘巨峰’葡萄單果質量、果穗質量、株產量和可溶性固形物進行測定(圖2)。3個摘心處理下的單果質量均在9 g以上，其中2葉摘心處理的達10.63 g，其次是6葉摘心，不摘心的單果質量最低，2葉摘心的單果質量顯著高于不摘心和6葉摘心。2個摘心處理的果穗質量顯著高于不摘心的，不摘心、2葉摘心和6葉摘心的果穗質量分別為297.90、381.08和360.27 g。2葉摘心的株產量最高(8.86 kg), 不摘心和6葉摘心的分別為7.05和8.35 kg，2葉摘心的株產量顯著高于不摘心，重摘心的株產量高于輕摘心。因此，2葉摘心處理顯著提高單果質量、果穗質量和株產量，顯著提高果實產量。

摘心60 d后對果實可溶性固形物含量進行測定, 2葉摘心和6葉摘心處理的可溶性固形物(TSS)含量總體高于不摘心。在60和70 d時，3個處理的TSS含量總體相當，在80 d時，摘心處理的TSS含量大幅提高，并在90～110 d時顯著高于不摘心的。而在120 d的果實成熟期，2個摘心處理的TSS含量升高趨勢停滯，雖然2葉摘心和6葉摘心的TSS含量高于不摘心，但并無顯著差異。因此，摘心處理促進果實發育中后期(果實轉色期前后)的TSS快速積累，其中2葉摘心處理的促進作用更顯著。因此，摘心處理可以促進果實發育中后期的糖分快速積累，促進葡萄果實的成熟，2葉摘心的作用最顯著。

2.3 摘心方式對蔗糖和淀粉含量的影響

蔗糖和淀粉是葡萄中糖分運輸和貯存的重要形式，葉片蔗糖的積累遠高于莖段(圖3)，葉片中蔗糖的積累最高為7.70 mg/g，而莖段中的最高僅為4.43 mg/g，因此蔗糖主要在葉片中合成并積累。在果實發育前期，葉片和莖段中蔗糖含量受摘心方式的影響較小，但是從摘心60 d的果實膨大后期開始, 3個處理的蔗糖積累在葉片和莖段中均呈現分化趨勢，2葉摘心的蔗糖積累含量均最高，其次為6葉摘心，最低為不摘心的。結果表明2葉摘心促進蔗糖在葉片和莖段中的積累，并且葉片蔗糖的積累量高于莖段。

圖2 摘心處理對‘巨峰’葡萄果實產量和可溶性固形物的影響。ns: 無顯著差異；柱上不同字母表示差異顯著(P<0.05)。

不同摘心處理，葉片淀粉含量的變化趨勢呈先升高后趨于穩定狀態，在果實快速膨大前(摘心后10～40 d)，淀粉積累快速，葉片淀粉含量在果實膨大前期出現1個峰值，達20 mg/g以上，隨后葉片淀粉含量維持在較高水平。與葉片積累淀粉的模式不同，莖段的淀粉含量總體呈逐步上升的趨勢，但是在硬核期，淀粉含量出現小幅下降，隨后又逐漸升高，摘心處理的淀粉含量高于不摘心的，其中2葉摘心莖段的淀粉含量在成熟期最高，為21.76 mg/g,顯著高于不摘心和6葉摘心。結果表明摘心促進莖段中淀粉的積累，2葉摘心的淀粉含量更高。

2.4 糖代謝相關基因的結構和蛋白質理化特性分析

參考‘黑比諾’葡萄基因組信息，對8個糖代謝基因進行序列分析，包括5個蔗糖代謝基因和3個淀粉代謝基因，分別為、、、、、、和，8個基因位于不同染色體上, 其CDS序列長度為1 275～3 177 bp，平均2 102.63 bp。對蛋白質基本理化性質進行分析，8個基因編碼蛋白由424～1 058個氨基酸組成，平均699.88個；蛋白質分子量為47.2～117.9 kD，平均78.6 kD；CWI蛋白的等電點為9.32，其他7個為4.59～6.13，平均6.17；親水性系數為–0.51～–0.159，平均-0.332,屬于親水蛋白。

圖3 摘心處理對‘巨峰’葡萄蔗糖和淀粉積累的影響

表2 蔗糖和淀粉代謝的相關基因

2.5 葉片蔗糖和淀粉代謝基因的表達

蔗糖和淀粉代謝基因的表達模式見圖4, 隨著葡萄生長和果實的成熟，葉片蔗糖磷酸合成酶基因()的表達變化總體先呈平穩狀態而成熟期急劇上調，2葉摘心處理的表達高于不摘心和6葉摘心，2葉摘心促進的表達。葉片基因表達模式與不同，葉片基因在不同摘心處理的表達水平相當，表達量在開花前期最大,隨后急劇下調，坐果期又上調，果實發育后期呈急劇下調趨勢，處于較低水平。不同摘心處理的具有相同的表達模式，隨著果實的生長發育，葉片基因的表達水平呈下降趨勢，在果實生長后期幾乎檢測不到的表達。的表達模式總體呈先升后降，在果實硬核期之前,處于低水平表達，在硬核期表達水平上調，此時，不摘心和6葉摘心的表達量達到峰值，而2葉摘心的表達量仍繼續升高，并在轉色期時達到最大值(3.68倍)。葉片表達量總體亦呈先升后降趨勢，不摘心和6葉摘心的處于低水平表達模式，但是2葉摘心的在果實膨大前期達到峰值，隨后快速下調，的表達水平總體遠高于其余2組處理。這表明2葉摘心促進、和在葉片中的表達。

本研究檢測了葉片淀粉代謝相關基因、和，葉片和的表達模式相似, 總體呈“升-降-升”的表達趨勢，在開花期和果實成熟期均出現表達高峰，并且表達水平相當。不同摘心處理下，2葉摘心的葉片在開花期并未出現表達高峰，6葉摘心的葉片在轉色期出現高表達。葉片的表達水平呈連續波動，總體呈先升后降的表達模式，3種摘心處理的均在硬核期達到峰值。結果表明，不同摘心處理下，淀粉代謝相關基因的表達模式相近，葉片中淀粉代謝相關基因表達可能受摘心方式的影響較小。

圖4 摘心處理對葉片蔗糖和淀粉代謝相關基因表達的影響

2.6 莖段蔗糖和淀粉代謝基因的表達

對莖段中蔗糖和淀粉代謝相關基因進行轉錄表達分析(圖5)。在果實發育前期，莖段的表達量呈緩慢上調，進入轉色期后，表達量急劇上調, 2葉摘心的表達水平高于不摘心和6葉摘心, 因此莖段中在果實發育后期呈急劇上調模式, 其中2葉摘心對的表達具有較強的促進作用。莖段中的表達量總體呈下降趨勢，果實發育成熟期時，3種摘心處理的表達量均較低。莖段在果實發育前期急劇下調表達，中后期處于較低水平，果實成熟時幾乎檢測不到，不摘心的和表達水平總體高于摘心處理。莖段的表達量總體呈先升后降的變化趨勢，果實發育中期，摘心的表達量高于不摘心。莖段表達量在果實發育前期較低，從硬核期開始，急劇上調表達，在成熟期又下降并維持在較高的水平，2葉摘心在轉色期和成熟期分別是果實發育前期的3.36和2.22倍。因此，2葉摘心處理促進了莖段、和在果實發育后期的高表達。

圖5 摘心處理對莖段蔗糖和淀粉代謝相關基因表達的影響

本研究檢測了莖段淀粉代謝相關基因、和，隨著果實的生長發育，相對表達量呈先升后降的變化趨勢，3種摘心處理下，的表達水平在果實發育的后期呈現較大不同，摘心處理的表達量低于不摘心，不摘心的表達量在硬核期快速上調，6葉摘心的表達量變化平緩, 而2葉摘心時的表達大幅下調，在生長后期呈較低水平。莖段的表達模式在不同摘心處理下相同，在成熟期前處于較低水平，成熟期時急劇上調。莖段隨著果實發育總體呈上調表達，但是不摘心處理的在果實轉色期時表達量陡然升高，而后在成熟期下調。這表明2葉摘心抑制了的表達，不同摘心方式對莖段和的表達影響不顯著。

2.7 葉片和莖段中蔗糖和淀粉代謝基因的主成分分析

不同摘心處理下不同生長時期葉片蔗糖與淀粉代謝相關基因表達水平的主成分分析結果見圖6。葉片蔗糖和淀粉代謝基因的動態關聯被劃分為2個維度，變量的方差解釋為65%。隨著葡萄的生長和果實發育，摘心0 d，蔗糖代謝的、關聯性較高，而摘心后10 d，淀粉代謝的和關聯性較高，在生長中期(摘心后20～100 d)是和，摘心后120 d進入成熟期，此時起關鍵作用的基因為和。在莖段中，蔗糖和淀粉代謝基因的動態關聯被劃分為2個維度，變量的方差解釋為71.8%，在葡萄生長初期(摘心后0～10 d),和基因關聯性高，葡萄生長中期階段(摘心20～ 100 d)，占主導的基因是和，而在葡萄生長后期(摘心后120 d)，以、、、為主。因此，蔗糖和淀粉代謝相關基因在生長發育過程中具有不同的響應特征和相關性。

圖6 ‘巨峰’葡萄葉片和莖段中蔗糖與淀粉代謝相關基因表達模式主成分分析

3 結論和討論

3.1 2葉摘心促進花序生長和提高果實產量

栽培措施對葡萄植株生長和果實發育具有重要的作用，摘心是葡萄控產提質的關鍵栽培方式,不同摘心處理可以分為不同時期摘心和不同留葉數摘心，摘心時期的選擇多以花前摘心為主，并且也是葡萄栽培中廣泛推廣的方式。研究表明，早摘心促進藤稔葡萄果實增大和果實品質提高[11]，對山葡萄‘北冰紅’和‘雪蘭紅’進行花前摘心處理，可以提高坐果率、增加產量、降低生理落果率、提高霜霉病抗性[12–13]。雖然葡萄栽培上多采用花前摘心的方式，但是也有研究表明‘申豐’和‘信濃樂’在花前7 d摘心，導致更早出現卷須、消耗養分、對坐果不利, 適宜在初花期和盛花期進行摘心[4]。摘心留葉數的選擇也存在品種特異性，從1葉摘心到7葉摘心均在生產上應用，對于一年兩收栽培的‘夏黑’葡萄宜采用4葉或6葉摘心處理，可促進葡萄成花[14]。而‘巨峰’葡萄應采取重摘心和早摘心的方式，能夠促進花穗生長和基部葉片面積的擴增，利于營養器官和生育器官生長發育[15]。

本研究以不摘心為對照，對‘巨峰’葡萄進行2葉和6葉摘心處理，摘心處理抑制葉片生長和莖段增粗，有趣的是，在‘巨峰’葡萄生產實踐中普遍發現，莖段過粗容易導致所在結果枝上的果實出現單性結實的現象，因此通過適當摘心可以減少葡萄第二年出現單性結實。此外，2葉摘心可促進花序(果穗)的早期快速生長，同時，2葉摘心方式顯著提高‘巨峰’葡萄單果質量、穗質量和單株產量，通過2葉摘心抑制營養生長而促進生殖生長，提高果質量和產量。因此2葉摘心能夠促進花序早期的快速生長, 并且提高果實產量，摘心處理可以一定程度抑制第2年果實出現單性結實的現象。

3.2 2葉摘心促進果實可溶性糖、蔗糖和淀粉的積累

與呼吸躍變型果實不同，葡萄屬于糖直接積累型果實，除早期在果實中以淀粉形式存在，后期大部分以可溶性糖的形式儲存在液泡中[16]。果實中糖分的來源除通過自身的合成外，大部分來自源器官的合成積累后轉運至果實中，蔗糖是葡萄韌皮部糖分運輸的主要形式[17]，在幼果期主要是轉化為糖、有機酸、結構物質等，成熟期時主要分解為葡萄糖和果糖。研究表明栽培措施對糖分調節和積累具有重要的影響，包括疏花疏果{孫慶揚, 2015 #49;趙文東, 2010 #51;周敏, 2012 #50}[14-16][14-16][18–19]、套袋[20]、環剝[17，18][21]、樹形[22]、根域限制[23]、外源施用[24–25]等。本研究中‘巨峰’葡萄果實可溶性固形物測定結果表明，摘心處理下果實在轉色期前后的可溶性固形物含量高于不摘心，說明摘心處理促進果實可溶性糖的積累，這與山葡萄摘心的試驗結果相似，山葡萄選擇中等摘心(3～4片葉摘心)，具有果穗大、含糖量高、總酸低的特點[26]。

葉片和莖段中的蔗糖和淀粉含量的測定結果表明，不同摘心處理的葉片和莖段中蔗糖含量有顯著差異，摘心處理下葉片中蔗糖含量在果實發育的后期顯著高于不摘心處理，其中2葉摘心的促進作用最大，此階段源器官蔗糖的高水平積累，為‘巨峰’葡萄的果實發育和成熟提供了充足的蔗糖供應，并在后期轉化為果實中的果糖和葡萄糖。淀粉代謝顯得更為復雜，呈現出合成和分解同時進行的動態進程[27–28]，莖段中淀粉含量在摘心處理下顯著高于不摘心處理，摘心處理利于淀粉在莖段中的積累，而葉片中淀粉的積累不受摘心方式的影響。‘巨峰’葡萄2葉摘心促進果實可溶性糖的快速積累，同時促進蔗糖在葉片和莖段中的積累，為果實成熟提供保障，此外還促進淀粉在莖段中的貯存，莖段中充足的淀粉積累為果實發育、新季度葡萄發芽和開花奠定重要的營養基礎。

3.3 2葉摘心調控糖代謝相關基因的表達進而調控糖代謝進程

葡萄中糖類物質的積累除需要轉運蛋白的運輸[29]，還受WRKY等轉錄因子的調控[30], 更直接受合成分解代謝相關基因的作用，進而參與糖代謝進程。在蔗糖合成方向，蔗糖磷酸合成酶(SPS)是蔗糖合成的關鍵酶，SPS的活性一定程度反映了蔗糖的合成能力[31]，‘巨峰’葡萄葉片和莖段中蔗糖含量在2葉摘心處理顯著高于其他處理，同時葉片和莖段中基因呈上調表達，2葉摘心處理促進的高表達進而促進蔗糖的合成。可分為合成和分解2個方向，不同物種的合成分解方向差異明顯, 在葡萄中SS常與轉化酶參與蔗糖的分解代謝[17,32], ‘美人指’葡萄的SS分解活性顯著高于合成活性[33]。在不同摘心方式下，‘巨峰’葡萄基因在葉片和莖段中的表達均呈下調模式，隨著果實的成熟，SS的活性逐漸降低。因此，2葉摘心促進的高表達，促進蔗糖的合成。

轉化酶調控葡萄中蔗糖代謝的分解方向，包括SAI、NI和CWI，不可逆地將蔗糖轉化為以葡萄糖和果糖為主的己糖[34]，前人[35–36]研究表明SAI在果實中具有較高的活性，是蔗糖轉化分解的關鍵酶,但是‘巨峰’葡萄葉片和莖段中的表達均呈急劇下調模式，并且在果實發育中后期處于極低的水平，顯然，葉片和莖段的表達模式與前人報道的果實不同。摘心處理的葉片和莖段中和的表達水平總體高于不摘心處理，其中2葉摘心在果實發育后期的作用最顯著。因此，2葉摘心促進轉化酶基因和的表達調節蔗糖的轉化分解。

淀粉在、和等降解酶協同作用下，降解為麥芽糖、葡萄糖，隨后用于合成蔗糖、植物代謝和生長發育[37–38]。葉片中淀粉代謝相關基因、和的表達受摘心方式的影響較小，莖段中和也有類似結果，但是摘心處理能夠抑制莖段在果實發育后期的表達, 減弱淀粉降解進程從而促進莖段淀粉積累，其中2葉摘心的抑制作用最強。因此，‘巨峰’葡萄2葉摘心提高和的表達，促進蔗糖合成和果實發育后期蔗糖的分解轉化，此外，通過抑制莖段的表達進而促進莖段淀粉的積累。

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Effect of Shoot Pinching on Growth, Sucrose and Starch Metabolism in ‘Kyoho’ Grape

LAI Chengchun1,2, ZHANG Fumin3, LAI Gongti1,2*, PAN Hong1,2, ZHANG Jing1,2, PAN Ruo1,2, QUE Qiuxia1,2, HUANG Xiangui1, FAN Lihua1

(1. Institute of Agricultural Engineering and Technology, Fujian Academy of Agricultural Sciences,Fuzhou 350003, China; 2. Fujian Key Laboratory of Agricultural Products (Food) Processing,Fuzhou 350003, China; 3. Fuan Bureau of Agriculture and Rural Affairs,Fuan 355000, Fujian, China)

To reveal the effects of shoot pinching on the growth, sucrose and starch metabolism in ‘Kyoho’ grape (×) and its mechanism, the phenotype of leaves and stems, accumulation characteristics of soluble solids, sucrose and starch in fruits, and expression of genes related to sucrose and starch metabolism were studied by different ways of shoot pinching. The results showed that shoot pinching inhibited leaf growth and stem enlargement of ‘Kyoho’, but promoted the rapid growth of inflorescence in early stage, and increasing fruit weight, ear weight, plant yield and soluble solid content. The contents of sucrose in leaves, sucrose and starch in stems increased in late stage under 2-leaf pinching, and the expression of,andin sucrose metabolism enhanced, while that ofin starch metabolism inhibited. Therefore, it was suggested that 2-leaf pinching could regulate the expression of,,andgenes, and promoted sucrose synthesis and starch accumulation, laying a nutritional foundation for fruit ripening, germination and flowering.

; Shoot pinching; Sucrose; Starch; Glycometabolism

10.11926/jtsb.4566

2021-11-12

2022-02-24

福建省公益類科研院所專項(2021R10320013)；福建省農業科學院自由探索科技創新項目(ZYTS2021008)；福建省農業科學院科研項目(B2017-1)資助

This work was supported by the Special Project for Public Welfare Research Institutes in Fujian (Grant No. 2021R10320013), the Project for Freely Explore Science and Technology Innovation in Fujian Academy of Agricultural Sciences (Grant No. ZYTS2021008), and the Project for Science Research in Fujian Academy of Agricultural Sciences (Grant No. B2017-1).

賴呈純(1975生)，男，副研究員，研究方向為果樹生理與生物技術。E-mail: lccisland@163.com

. E-mail: laigt4769@163.com