灌水量對限根栽培‘陽光玫瑰’葡萄果實發育與香氣物質積累的影響

張克坤，陳可欽，李婉平，喬浩蓉，張俊霞，劉鳳之，房玉林，王海波

灌水量對限根栽培‘陽光玫瑰’葡萄果實發育與香氣物質積累的影響

張克坤2，陳可欽2，李婉平2，喬浩蓉2，張俊霞2，劉鳳之1，房玉林2，王海波1

1中國農業科學院果樹研究所/農業農村部園藝作物種質資源利用重點實驗室，遼寧興城 125100；2西北農林科技大學葡萄酒學院/合陽葡萄試驗示范站，陜西楊凌 712100

【】通過分析不同灌水量處理對葡萄果實品質指標、香氣組分積累、香氣物質合成相關基因表達影響的差異，確定灌水模式與鮮食葡萄感官品質形成間的關系，為限根栽培葡萄最佳灌水量的確定提供參考。【】以鮮食葡萄‘陽光玫瑰’為試材，設置對照組CK、輕度水分虧缺組（DI-1）、重度水分虧缺組（DI-2），系統比較不同灌水量對葡萄果實外觀形態指標、色澤指標、香氣組分、萜烯合成相關基因表達水平等的影響。【】灌水量影響葡萄果粒的形態與質地特征，采收期時葡萄果粒的縱徑并未受到灌水量的顯著影響，而虧缺灌溉組果粒的橫徑、單粒重顯著降低（＜0.05）。葡萄果肉的硬度也受到虧缺灌溉的影響而下降，特別是DI-2組，葡萄果肉硬度明顯低于其他處理組。虧缺灌溉組DI-1、DI-2的葡萄果實中葡萄糖含量顯著高于對照處理，重度虧缺組DI-2果糖含量顯著高于其他處理，而輕度的虧缺灌溉（DI-1）并未對葡萄果實的可溶性固形物、可滴定酸含量產生顯著影響。虧缺灌溉處理下葡萄果皮中葉綠素、類胡蘿卜素含量均出現降低，DI-2組果皮中葉綠素與類胡蘿卜素含量的比值最低。灌水量影響到葡萄果實中香氣組分的積累，對于萜烯類物質，輕度虧缺灌溉DI-1處理的果實中檸檬烯、水芹烯、-蒎烯、-松油烯、（）--羅勒烯、萜品油烯、()-呋喃氧化芳樟醇、芳樟醇、二氫芳樟醇、-萜品醇、香茅醇、橙花醇、香葉醇等組分的含量最高，DI-1處理的果實中萜烯類物質總量也最高，DI-2組中萜烯類物質含量次之，而對照組最低。由酯類物質總量來看，DI-1組中酯類物質含量最高，對照組次之，而DI-2組含量最低；由醛類物質總量來看，輕度虧缺灌溉組DI-1中醛類物質明顯低于照組與DI-2組；由高級醇類物質總量來看，DI-1組含量最高，DI-2組含量次之，對照組含量最低。不同灌水量條件下萜烯合成相關基因的響應程度與表達趨勢存在差異，等基因均能響應水分虧缺而上調。【】綜合果實中香氣組分的積累量與感官品質，輕度水分虧缺（60%—70%田間最大持水量）更能促進‘陽光玫瑰’葡萄果實香氣品質的形成，有助于提高果實的商品價值。

葡萄；灌水量；香氣；基因表達

0 引言

【研究意義】香味性狀是評價葡萄果實品質優劣的重要指標之一，葡萄香氣物質的積累可受栽培技術的影響，分析不同灌水量對葡萄果實品質發育與香氣物質積累的影響，可為制定科學的葡萄灌水方案，開發品質提升配套節水灌溉措施提供理論依據。【前人研究進展】葡萄果實中的香氣物質主要包括萜烯類、C13-降異戊二烯衍生物、C6醛和醇類、甲氧基吡嗪、揮發性硫化物等組分[1-3]，其中萜烯類組分特別是單萜化合物大多可賦予果實花香與果香[4]。葡萄香氣物質積累受到栽培措施影響，不同栽培架勢[5]、砧木品種[6]、套袋[7]、激素應用[8]等均會改變葡萄果實香氣組分與含量。水分是影響葡萄產量與品質形成的重要生態因子，前人研究表明，適度干旱處理有助于增加果實香味[9]。Song等[10]發現，干旱處理有助于增加‘美樂’葡萄果實中萜烯類組分的含量，降低C6組分的含量。Savoi等[11]發現，水分虧缺能夠改變白色葡萄品種‘Tocai Friulano’果實中萜烯類物質合成基因的表達模式，促進萜烯類物質的積累。與不灌溉處理相比，灌溉降低了‘哥德羅’葡萄中反式芳樟醇氧化物（吡喃）、香茅醇等的含量[12]。對‘維奧涅爾’葡萄果實發育前期進行適度干旱處理有助于萜烯類物質的合成[13]。【本研究切入點】以往有關灌水量對葡萄香氣物質積累影響的研究主要以露地栽培模式的釀酒葡萄品種為主，而有關灌水量對其他栽培模式下鮮食葡萄香氣類物質積累影響的研究則較少；限根栽培是目前葡萄栽培生產中常見的一種栽培模式，灌水量對限根栽培葡萄果實中香氣組分合成代謝路徑的調控機制有待深入研究。【擬解決的關鍵問題】在限根栽培模式下，通過對比、分析不同灌水量處理對葡萄果實品質指標、香氣組分積累、香氣物質合成相關基因表達影響的差異，確定灌水量與鮮食葡萄感官品質形成間的關系，為葡萄最佳灌水量的確定提供參考。

1 材料與方法

1.1 試驗時間與地點

本試驗采樣時間為2021年。葡萄園為單棟塑料拱棚，拱高3.8 m，跨度8.0 m，長度60 m，葡萄采用限根栽培模式，限根池長1.8 m、寬1.8 m、高0.5 m、深0.5 m。葡萄品種為4年生自根‘陽光玫瑰’，水平棚架，“H”型整形方式，單臂長2.0 m，新梢間距0.2 m，每個新梢保留一個果穗，每棵樹控制產量為60穗。限根池內的土壤為壤土，pH 6.72，容重為1.39 g?cm-3，田間最大持水量為24.12%。限根池內覆蓋黑地膜，膜下滴灌，其他管理同常規。

1.2 試驗設計

按照灌水量差異設置3個處理：分別為常規灌溉CK、虧缺灌溉DI-1、虧缺灌溉DI-2。參照房玉林等[14]、龐國成等[15]方法并做調整，常規灌溉CK組土壤持水量設置為田間最大持水量的70%—80%，輕度虧缺灌溉DI-1設置為60%—70%，重度虧缺灌溉DI-2為50%—60%。灌水試驗從葡萄生理軟化期開始，到果實采收期結束，共持續30 d，分別在處理后15和30 d采樣測定相關指標。通過探頭每2 d檢測一次土壤相對含水量的變化，當含水量低于每個處理的最低閾值時進行灌水，達到各處理的最高閾值時灌水停止，每個處理設置3個重復。

1.3 測定指標及方法

1.3.1 生理指標測定 縱橫徑使用游標卡尺測定，單粒重使用萬分之一精準天平稱量，可溶性固形物采用手持式PAL-1型折光儀測定；可滴定酸采用0.1 mol?L-1NaOH進行測定，含量以酒石酸表示；果肉硬度通過英國Stable Micro System公司生產的單臂質構儀進行測定。

1.3.2 葉綠素及總類胡蘿卜素 稱取0.5 g經液氮研磨過的果皮，加入預冷的丙酮6 mL，避光浸提24 h后，8 000 r/min離心20 min，提取上清液后分別測定663、645和470 nm下的吸光值。

1.3.3 糖組分測定 參照筆者團隊前期的研究方法[16]，采用高效液相色譜HPLC（Agilent，USA）檢測可溶性糖組分與含量。采用Agilent Zorbax Carbohydrate色譜柱分離糖組分，檢測器為G1362A示差折光儀檢測器（RID，Agilent，USA），流動相（75%乙腈﹕25%水，v/v）的流速設置為1 mL·min-1，柱溫35℃，進樣量10 μL。葡萄糖、果糖、蔗糖標準品購自上海碧云天生物技術有限公司。

1.3.4 香氣組分提取與含量測定 采用頂空固相微萃取方法提取香氣組分，稱取50 g葡萄果實，加入2 g聚乙烯吡咯烷酮（PVPP）、0.5 g D-葡萄糖酸內酯，于液氮中研磨成粉末。將混合物于4℃低溫環境下浸漬4 h制備成葡萄勻漿，隨后將其轉入50 mL離心管中進行離心，轉速為8 000 r/min，時間為10 min。取2 mL上清果汁、1 g NaCl和10 μL內標4-甲基-2-戊醇（1.0083 g?L-1，Sigma-Aldrich）置于10 mL進樣瓶，再將進樣瓶放入全自動進樣器中。樣品經40℃全自動振蕩加熱30 min后，再頂空萃取30 min，隨后萃取頭插入GC進樣器中解析8 min。

參照筆者團隊前期研究方法[17]，配備有Agilent 5977B質譜聯用儀、7683自動進樣器（Agilent, Santa Clara, CA）和HP-INNOWAX色譜柱（60 m×0.25 mm×0.25 μm，Agilent J & W, Santa Clara, CA）的安捷倫GC 7890型儀器用于香氣組分分析。進樣口溫度為250℃，載氣流速（氦氣，＞99.999%）為1 mL·min-1。柱溫在50℃下保持1 min，以3℃·min-1的速度升至220℃，并保持5 min。MS界面和離子源溫度分別為280℃和230℃。在m/z 20–350的掃描范圍內記錄70 eV的電子撞擊光譜。每個樣品分析3個技術重復。

參照基于偶數正構烷烴（C7–C24）（Supelco, Bellefonte, PA, USA）的保留指數、標準品的質譜以及NIST 11標準譜庫對揮發性化合物進行定性分析。對于有標準品的化合物，利用其標準曲線進行定量，對于無標準品的化合物，利用化學結構相似、碳原子數相近、官能團相似的標準品半定量，結果以μg·L-1表示。

1.3.5 香氣合成相關基因表達的測定 采用CTAB法提取葡萄果實RNA，采用Takara反轉錄試劑盒反轉錄成cDNA，實時熒光定量PCR引物使用Prmier 6.0設計，引物序列見表1[18]。所有引物均采用PCR擴增、電泳條帶分析和溶解曲線測試以保證引物特異性。使用CFX96實時熒光定量PCR系統進行定量表達分析，反應體系按照SYBR Green PCR Master Mix試劑盒說明書進行。以為內參基因，采用2-ΔΔCT公式計算相對表達量。

1.3.6 感官品評 參照筆者團隊前期的方法[17]，由品評小組成員根據以下描述通過10分評分系統對葡萄香氣品質與果實綜合品質進行評分，A：外觀（高分偏黃、低分偏綠）；B：香氣濃郁度；C：果肉堅實度；D：甜度；E：果肉咀嚼性；F：綜合評價。在評分過程中對照組果實的各性狀均設定為5分。

表1 實時熒光定量PCR引物序列

1.4 數據分析方法

使用SPSS 22進行數據統計分析，使用Excel 2020進行圖表繪制，采用鄧肯多重比較進行單因素方差分析，圖表中不同的字母代表差異顯著（＜0.05）。

2 結果

2.1 不同灌水量對葡萄果實形態指標的影響

隨著葡萄果實在生理軟化期后的發育，果粒的縱徑與橫徑出現明顯增長，但不同灌水量處理條件下葡萄果實的縱徑與橫徑變化趨勢出現差異（圖1-A、B）。果粒縱徑并未受到灌水量的顯著影響，而果粒的橫徑出現顯著差異，在處理后30 d，對照組CK的橫徑顯著大于虧缺灌溉DI-1組和DI-2組。由圖1-C可知，葡萄的單粒重也受到了灌水量的顯著影響，處理后15 d，虧缺灌溉組DI-2的質量顯著低于其他處理（＜0.05）；處理后30 d，不同處理間的差距明顯增加，對照組的質量最高，而DI-2組的質量最低，DI-1組介于兩者之間。表明灌水量、灌水持續時間均可對果粒質量的增加產生顯著影響。由圖1-D可知，葡萄果肉的硬度也受到灌水量的影響，虧缺灌溉條件下葡萄果肉的硬度降低，DI-2組果肉硬度顯著低于其他處理，表明重度虧缺灌溉條件下，果肉的質地明顯變得松軟。綜上，虧缺灌溉處理降低果粒粒徑、質量與硬度。

2.2 不同灌水量對葡萄果實糖、酸含量的影響

葡萄果實中可溶性固形物（TSS）與可滴定酸（TA）的含量受灌水量的影響。由圖2-A可知，隨著果實發育，生理軟化期后15 d、30 d，果實內TSS含量出現明顯升高。虧缺灌溉處理DI-2葡萄果實TSS含量顯著高于對照組，而DI-1組介于對照組與DI-2組之間，與兩者均無顯著差別。由圖2-B可知，生理軟化期后，‘陽光玫瑰’葡萄果實中TA含量逐漸降低，對比各處理組，DI-2組TA含量顯著低于對照，而DI-1組仍介于對照組與DI-2組之間，表明輕度的虧缺灌溉處理（DI-1組）并未對葡萄果實的可溶性固形物、可滴定酸含量產生顯著影響。

不同小寫字母表示不同處理組在P＜0.05水平差異顯著。下同

圖2 灌水量對葡萄果實中可溶性固形物和可滴定酸含量的影響

葡萄果實中果糖含量較高，生理軟化期后出現明顯增加，而蔗糖含量相對較低，軟化期后變化量較小。由圖3-A可知，灌水量影響葡萄糖的積累，虧缺灌溉組葡萄果實中葡萄糖含量顯著高于對照處理。采收時，DI-2組的糖含量最高。由圖3-B可知，葡萄果實果糖含量處理后15 d呈現顯著差異，在果實采收時，重度虧缺組DI-2果糖含量顯著高于其他處理，而DI-1組與對照無顯著差異。

2.3 不同灌水量對葡萄果皮葉綠素與類胡蘿卜含量的影響

‘陽光玫瑰’葡萄果實呈黃綠色，葡萄果皮的色澤主要受葉綠素與類胡蘿卜素含量的影響。果皮中葉綠素與類胡蘿卜素含量受到灌水量影響。由圖4-A、4-B可知，隨著果實的發育成熟，果皮中葉綠素a、葉綠素b含量降低。在處理后15 d，虧缺灌溉DI-1、DI-2組的含量顯著低于對照CK組；處理后30 d，虧缺灌溉DI-2組的含量最低，CK組最高，表明虧缺灌溉可促進葉綠素降解。由圖4-C可知，類胡蘿卜素的含量隨著果實發育也呈降低趨勢，虧缺灌溉影響類胡蘿卜素的降解速度，重度虧缺灌溉DI-2組中類胡蘿卜素含量最低。圖4-D為果皮中葉綠素含量與類胡蘿卜素含量的比值，在果實采收期，對照組的比值最高，而DI-2組最低，表明虧缺灌溉處理組的果實更偏黃色。

圖3 灌水量對葡萄果實中糖組分含量的影響

圖4 灌水量對葡萄果實中葉綠素與類胡蘿卜素含量的影響

2.4 不同灌水量對葡萄果實中游離態香氣組分積累的影響

本研究共檢測到45種游離態香氣組分，包括17種萜烯類、3種酯類組分、12種醛類、6種高級醇類、4種酮類、3種其他類組分。由表2可知，灌水量處理影響葡萄果實中香氣組分積累。

不同灌水量處理下，‘陽光玫瑰’果實中酯類組分含量呈現顯著差異，乙酸乙酯、水楊酸甲酯含量呈現顯著差異。輕度虧缺灌溉組DI-1中乙酸乙酯含量顯著高于其他處理，而DI-2組含量最低；水楊酸甲酯在DI-1組中的積累量也最大。由酯類物質總量來看，DI-1組中酯類物質含量最高，DI-2組含量最低。醛類物質組分不同，對灌水量變化的反應也不同，由表2可知，正己醛、庚醛、2-己烯醛、()-2-己烯醛、辛醛、()-2-庚烯醛、壬醛、2-甲基苯甲醛、2,4-二甲基苯甲醛的含量在不同處理組間呈現顯著差異。正己醛在輕度虧缺灌溉DI-1組的積累量最高，對照組含量最低。庚醛在虧缺灌溉組含量顯著高于其他處理，2-己烯醛在DI-1組含量最高，在DI-2組中含量最低。()-2-己烯醛的含量在對照組最高，在DI-1組含量最低。對照組辛醛含量顯著高于其他處理，DI-1組()-2-庚烯醛的含量最低。壬醛在對照組積累量最高，在DI-1組含量最低。2-甲基苯甲醛含量在DI-1組最高，DI-2組與對照組無顯著差異。2,4-二甲基苯甲醛在對照組含量最高，在DI-1組含量最低。由醛類物質總量來看，輕度虧缺灌溉組DI-1中醛類組分最低，對照組與DI-2組含量無顯著差異。以上結果表明，輕度虧缺灌溉有助于酯類物質積累，不利于醛類物質積累；重度虧缺灌溉不利于酯類物質積累。

由表2可知，不同灌水量處理下‘陽光玫瑰’葡萄果實中萜烯組分含量呈現顯著變化。檸檬烯在輕度虧缺灌溉DI-1組含量最高，在對照組中的含量最低。水芹烯、-蒎烯在DI-1組含量最高，DI-2組與對照組間含量無明顯差異。-松油烯在DI-1組含量最高，在對照組中的含量最低。()--羅勒烯在DI-1組與DI-2組的含量顯著高于對照組。萜品油烯在DI-1組的含量最高，對照組含量最低。芳樟醇、()-呋喃氧化芳樟醇、二氫芳樟醇的含量呈現相似的差異，輕度虧缺灌溉組DI-1中含量最高，對照組含量最低。-萜品醇在DI-1中含量最高，在對照組與DI-2無明顯差異。()-吡喃氧化芳樟醇在DI-1組含量最低，在對照組與DI-2組含量無明顯差異。各處理中，香茅醇與橙花醇的變化趨勢相似，在DI-1組含量最高，在對照組與DI-2組無明顯差異。香葉醇在DI-1組含量最高，在對照組最低。橙花醚在DI-2組的含量顯著高于其他處理；p-傘花烴在DI-1組含量最高，在CK組含量最低。由萜烯組分的總量來看，虧缺灌溉DI-1組含量最高，對照組含量最低。以上結果表明，虧缺灌溉處理有利于萜烯組分積累，其中，輕度虧缺灌溉處理效果最顯著，萜烯組分含量增長幅度最大。

由表2可知，高級醇類、酮類、其他組分在不同灌溉處理組間也呈現差異。正己醇、()-2-已烯-1-醇變化趨勢相似，虧缺灌溉組DI-1中含量最高，DI-2組中含量最低。()-3-己烯-1-醇、苯甲醇含量變化趨勢相似，在DI-1組含量最高，對照組含量最低。1-己烯-3-醇在虧缺灌溉DI-2組含量最高，DI-1組含量最低。由高級醇類物質總量來看，DI-1組含量最高，對照組最低。6-甲基-5-庚烯-2-酮、大馬士酮、香葉基丙酮的含量在不同灌水量處理下差異顯著。6-甲基-5-庚烯-2-酮在對照組與DI-2組中含量無顯著差異，DI-1組最低；大馬士酮在DI-1組含量最高，而在DI-2組含量最低；香葉基丙酮在DI-1組含量最高。由酮類物質總量來看，DI-1組含量最高，而DI-2組含量最低。各處理組對比來看，乙酸、2,4-二叔丁基苯酚的含量呈現顯著差異。乙酸在DI-1組含量最高，CK組最低；2,4-二叔丁基苯酚在DI-2組含量最高，在對照組含量最低；由其他類物質的總量來看，DI-1組含量最高，而對照組含量最低。

綜上，虧缺灌溉處理下，各類組分含量受到顯著影響，果實的香氣組分構成出現變化。輕度虧缺灌溉處理有助于萜烯組分、酯類物質、高級醇類、酮類以及其他類組分的積累，不利于醛類物質積累；重度虧缺灌溉處理不利于酯類、酮類物質積累。

2.5 不同灌水量對葡萄果實中萜烯類物質合成相關基因表達的影響

‘陽光玫瑰’葡萄屬于玫瑰香型葡萄果實，其香味與果實中萜烯類物質的積累密切相關。由香氣組分變化來看，萜烯類組分含量受到灌水量影響發生顯著變化，因此，本研究分析萜烯類物質合成相關基因表達對灌水量差異的響應。圖5表示萜烯合成通路上游結構基因5-磷酸脫氧木酮糖合酶基因（和）、5-磷酸脫氧木酮糖還原異構酶基因（）、1-羥基-2-甲基-2-丁烯基4-二磷酸還原酶基因（）和香葉基焦磷酸合酶基因（）表達水平的變化。各基因的響應存在差異，調虧灌溉處理后的表達水平顯著上調，在采收期時DI-1處理的表達水平最高，而CK組表達水平最低。的表達水平與有所差異，果實軟化期后，DI-2組表達水平顯著高于其他處理。處理后15 d，虧缺灌溉組表達水平顯著下調，采收期DI-1組表達水平最高。處理后15 d，虧缺灌溉處理下表達水平顯著上調，與重度虧缺組對比來看，輕度虧缺組的表達水平最高。與其他基因的表達變化不同，在處理后15 d，DI-2組表達水平呈現下調。

表2 不同灌水處理下‘陽光玫瑰’果實中香氣組分的差異

續表2 Continued table 2

不同小寫字母表示不同處理組在＜0.05水平差異顯著。下同Different lowercase letters indicate significant differences at＜0.05 level. The same as below

圖5 灌水量對葡萄果實中萜烯組分合成相關基因表達的影響

部分萜烯合成酶基因表達的變化，分別與芳樟醇（）、羅勒烯（和）和香葉醇（）的合成相關。在處理后15 d、30 d，芳樟醇合成相關的均響應虧缺灌溉而顯著上調，輕度虧缺灌溉DI-1組表達水平最高，DI-2組表達水平次之。羅勒烯合成相關基因（和）表達水平在響應虧缺灌溉過程中存在差異，處理后15 d，表達水平顯著高于對照組；處理后30 d，DI-2組表達水平最高，表達水平最低。處理后15 d、30 d，香葉醇合成相關基因均能夠響應水分虧缺而顯著上調，DI-1組表達水平最高，DI-2組次之（圖6）。

圖6 灌水量對葡萄果實中萜烯合成酶基因表達的影響

綜上，萜烯合成相關基因表達受到灌水量影響，不同灌水量條件下各基因響應程度與變化趨勢存在差異。在虧缺灌溉處理后的表達水平上調，可能引起了萜烯組分積累。

2.6 不同灌水量對葡萄果實感官特性得分的影響

由圖7可知，不同處理下葡萄果實的感官特性得分存在差異。與其他處理相比，重度虧缺灌溉組DI-2處理的外觀色澤更偏黃色，果肉的堅實度得分最低，果肉咀嚼性得分最低。輕度虧缺組DI-1香氣濃郁度得分最高，果實的綜合評價得分也最高，果肉堅實度與果肉咀嚼性的得分與對照組CK較接近，這表明輕度的虧缺灌溉有助于提升果實香氣濃郁度，提高果實的感官品質。

3 討論

3.1 灌水量影響葡萄果實發育與品質形成

水分是影響葡萄果實發育與品質形成的重要生態因子，通過調節葡萄生長發育過程中的水分供應，能夠提高水分利用效率，改善葡萄果實品質。龐國成等[15]研究發現，不同發育期不同灌水量處理對葡萄果實品質指標的影響存在顯著差異，轉色期后60%—70%灌水方案最有利果實品質的形成。與其研究結果相似，本研究中輕度虧缺灌溉條件下果實香氣、甜度、可咀嚼性等均較好，果實綜合評價得分最高，果實生理軟化期（轉色期）輕度虧缺灌溉最有利品質形成。陳祖民等[19]發現水分脅迫不利于‘玫瑰香’葡萄果實粒重增加；趙陽等[20]對‘弗雷無核’葡萄進行不同灌水方案的比較發現，灌水量減少條件下葡萄果實縱橫徑、單粒重呈減少趨勢，可溶性固形物含量增加。本研究與前人研究結果相似，虧缺灌溉處理下‘陽光玫瑰’果實橫徑、粒重以及果肉硬度降低，可溶性固形物含量增加，重度虧缺灌溉DI-2組的形態指標明顯降低。與趙陽等[20]發現的灌水量減少時果實中糖含量降低結果不同，本研究中虧缺灌水處理中果實糖組分含量顯著升高，該差異可能是由試驗品種、灌水標準、栽培模式等方面的不同而引起。適度干旱處理與調虧灌溉能夠促進葡萄果實中花色苷的合成，全發育期與轉色期以前的水分虧缺處理有利于提高‘赤霞珠’葡萄果皮花色苷濃度，轉色期以后水分虧缺處理明顯提高黃烷-3-醇聚合物濃度[21]，而有關葉綠素、類胡蘿卜素在不同灌水量下變化趨勢的研究則較少。本研究中，虧缺灌溉處理下葡萄果實中葉綠素與類胡蘿卜含量、葉綠素與類胡蘿卜的含量比值均出現降低，表明虧缺灌溉處理加速了葉綠素與類胡蘿卜素的降解，果實更偏黃色。

圖7 不同灌水量處理下葡萄果實感官特性得分

3.2 灌水量影響香氣物質的合成代謝

‘陽光玫瑰’葡萄屬于玫瑰香型葡萄果實，葡萄花果香主要來源于萜烯組分[22]。葡萄萜烯類化合物的合成前體為異戊烯焦磷酸（IPP）和二甲基烯丙基焦磷酸（DMAPP），這兩種物質主要由甲羥戊酸途徑（MVA）和甲基赤蘚糖醇途徑（MEP）合成。MVA途徑發生于細胞質中，乙酰輔酶A經多種酶催化最終生成IPP。兩分子IPP和一分子DMAPP在法尼基焦磷酸合成酶（FPPS）的作用下生成法尼基焦磷酸（FPP），FPP在萜烯類物質合成酶（TPS）的催化下合成倍半萜。MEP途徑發生于質體中，丙酮酸（Pyruvic acid）和3-磷酸甘油醛（G3P）為該過程的起始底物。這兩種底物經多種酶催化最終生成IPP與DMAPP。在質體中，一分子IPP與一分子DMAPP在香葉基焦磷酸合成酶（GPPS）的催化下合成香葉基焦磷酸（GPP），GPP在TPS的催化下合成單萜。同時，三分子IPP與一分子DMAPP在香葉基香葉基焦磷酸合成酶（GGPPS）的作用下生成香葉基香葉基焦磷酸（GGPP），GGPP是合成二萜的底物。本研究中，對‘陽光玫瑰’葡萄虧缺灌溉處理后，葡萄果實中芳樟醇、香葉醇等萜烯類組分的含量顯著升高，而()-2-己烯醛等C6化合物的含量顯著降低，這與前人研究結果[10]相似，表明適度的虧缺灌溉處理同樣有助于鮮食葡萄‘陽光玫瑰’葡萄果實中玫瑰香的呈現。

葡萄果實中單萜前體物的積累與萜類途徑上游合成基因的轉錄水平升高有關，的轉錄水平在單萜前體物積累之前和期間被顯著上調，而單萜合成酶基因的轉錄水平在轉色后期才顯著升高[23]。Battilana等[24-25]將與單萜濃度密切相關的定位于5號連鎖群上，并發現了其氨基酸序列的多態性與單萜濃度間的關系。王慧玲等[26]在兩個不同的生長發育期共檢測到37個與單萜合成基因表達性狀連鎖的eQTL，主要定位于6號、10號、12號和14號染色體。Wen等[27]通過轉錄組數據結合代謝產物的含量測定發現，不同地域間自由態萜烯類物質的含量差異與的表達水平密切相關。萜烯合成酶（TPS）是葡萄果實萜烯類物質合成途徑的關鍵酶，與單萜、二萜、倍半萜等萜烯類物質的合成密切相關。萜烯合成酶家族成員眾多，Martin等[28]預測出了69條具有假定功能的TPS基因，其中30條屬于亞族（通常包含倍半萜與二萜合成酶），19條屬于亞族（通常包含被子植物單萜合成酶），17條屬于亞族（通常包含花香型無環單萜合成酶），2條屬于亞族與1條屬于亞族（后兩個家族通常包含參與激素代謝的TPS基因）。同時，Smit等[29]研究發現，的表達模式與存在形式決定了不同葡萄品種花序中特異性倍半萜類物質的產生。前人研究[11,30]發現，水分虧缺可上調葡萄果實萜烯合成相關基因的表達水平，并促進萜烯組分的積累。本研究發現，輕度水分虧缺與重度水分虧缺均可不同程度的促進等萜烯合成上游結構基因，以及等表達水平的上調。水分虧缺信號可能通過激活這些基因的表達促進了萜烯類物質的積累。

4 結論

灌水量可影響‘陽光玫瑰’葡萄果實的品質發育與香氣物質的積累。虧缺灌溉處理條件下，葡萄果實的粒重、硬度有所降低，果實更偏黃色，糖組分、萜烯類香氣組分的含量顯著升高。由果實的香氣品質與綜合表現來看，輕度水分虧缺（60%—70%田間最大持水量）更能促進‘陽光玫瑰’葡萄果實香氣品質的形成，有助于提高果實的商品價值。

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Effects of Irrigation Amount on Berry Development and Aroma Components Accumulation of Shine Muscat Grape in Root-Restricted Cultivation

ZHANG KeKun2, CHEN KeQin2, LI WanPing2, QIAO HaoRong2, ZHANG JunXia2, LIU FengZhi1, FANG YuLin2, WANG HaiBo

1Research Institute of Pomology, Chinese Academy of Agricultural Sciences/Key Laboratory of Biology and Genetic Improvement of Horticultural Crops (Germplasm Resources Utilization), Ministry of Agriculture and Rural Affairs, Xingcheng 125100, Liaoning;2College of Enology, Northwest A&F University/Heyang Viti-Viniculture Station, Yangling 712100, Shaanxi

【】The effects of different irrigation amounts on grape berry quality, aroma component accumulation, and the expression level of aroma compounds biosynthetic genes were studied to determine the relationship between irrigation patterns and sensory quality of table grapes, so as to provide a reference for choosing the optimal irrigation amount in root-restricted cultivation. 【】The table grape cultivar Shine Muscat was used as the test material, the control group (CK), the mild water deficit group (DI-1), and the severe water deficit group (DI-2) were set up to systematically compare the effect of different irrigation amounts on the morphological indicators, appearance color indicators, aroma components, and expression levels of terpene biosynthetic genes of grape berries. 【】Irrigation amount could affect the morphological and texture characteristics of grape berries. Comparing with other treatments, the longitudinal diameter of grape berries at harvest time was not significantly affected by irrigation amount, while the horizontal diameter and single berry weight of grape berries in deficit irrigation group were significantly reduced. The firmness of grape pulp also decreased under the influence of deficit irrigation, especially under DI-2 group, of which the pulp firmness was significantly lower than that under other treatment groups. Meanwhile, the glucose content in the grape berries under the deficit irrigation group DI-1 and DI-2 was significantly higher than that under the control treatment, and the fructose content under the severe deficit irrigation group DI-2 was significantly higher than that under other treatments. Mild deficit irrigation of DI-1 exerted little effect on the content of total soluble solids and titratable acid in grape berries. The contents of chlorophyll and carotenoids in grape skins were decreased under the deficit irrigation treatment, and the ratio of the chlorophyll content to carotenoids content in the skins of the DI-2 group was the lowest. Additionally, the amount of irrigation also affected the accumulation of aroma components in grape berries. The terpenes compounds reached the highest content in the berries of the DI-1 group, such as limonene, phellandrene,-pinene,-terpinene, ()--ocimene, terpinolene, ()-furanoxylinalool, linalool, dihydrolinalool,-terpineol, citronellol, nerol, and geraniol, followed by the content of terpenes under the DI-2 group, and the lowest under the control group. As for esters, the total content of those compounds under the DI-1 group was the highest, followed by the control group, and the content of the DI-2 group was the lowest. For the total amount of aldehydes, the content in the DI-1 group were significantly lower than those in the control group and DI-2 group. For the total amount of higher alcohols, the content of DI-1 group was the highest, followed by DI-2 group, and the control group was the lowest. There were differences in the expression patterns of terpene biosynthesis-related genes under different irrigation conditions. The expression ofandwere up-regulated in response to water deficit.【】According to the accumulation of aroma components and the comprehensive score of sensory quality, the mild water deficit (60%-70% of the maximum water holding capacity in the field) could better promote the formation of aroma quality of Shine Muscat grape berries and improve their commercial value.

grape; irrigation amount; aroma; gene expression

2022-03-21；

2022-04-15

農業農村部園藝作物種質資源利用重點實驗室開放課題（NYZS202003）

張克坤，Tel：15295573556；E-mail：zhangkekun1990@nwafu.edu.cn。通信作者王海波，Tel：13591963796；E-mail：haibo8316@163.com。通信作者房玉林，Tel：029-87092273；E-mail：fangyulin@nwafu.edu.cn

（責任編輯 趙伶俐）