廣西腺枝葡萄‘桂黑珍珠3號’果實品質差異解析

李洪艷，成果*，吳代東*，梁翡翠，張勁，謝林君，譚宗琨，楊鑫，韋志勇，蒙仙

（1.廣西農業科學院葡萄與葡萄酒研究所，廣西南寧 530007；2.廣西氣象研究所，廣西南寧 530022；3.羅城縣農業農村局，廣西羅城 547000；4.羅城縣東門農業技術推廣站，廣西羅城 547000）

釀酒葡萄產區的風土條件和栽培管理方式是影響果實風味物質和葡萄酒風格的重要因素[1-2]。不同品種對栽培土質、水分、溫度和光照條件的要求存在差異，在相對適宜栽植區域其品質表現更佳[3-6]。廣西河池市羅城縣（簡稱羅城）地處亞洲東南部，屬亞熱帶氣候，山巒縱橫，具有典型的喀斯特巖溶山區地形地貌，是世界葡萄家族東亞種群葡萄屬的主要起源地之一。腺枝葡萄（Vitis adenocladaHand.-Mazz）是我國特有的野生葡萄種類，廣泛分布于湖南、福建和廣西等長江以南省區，在分類上屬于東亞種群毛葡萄組[7-8]。

本研究團隊自2011年起在羅城縣水源野生葡萄基地開展腺枝葡萄選育工作，迄今已獲得以‘桂黑珍珠3號’為代表的系列腺枝葡萄優系，命名為‘桂黑珍珠’系列[9]。‘桂黑珍珠3號’表現生長勢強，根系發達，耐濕熱，結實力強，適應南方地區高溫、高濕、多雨、寡日照等氣候環境，特別是在喀斯特巖溶山區進行人工栽培的表現為果實低糖高酸、澀味重、果皮厚、皮孔明顯。經2～3年的田間觀察，該品種與目前廣西主栽的加工型品種‘野釀2號’相比具有抗性好、穗形整齊、果粒大小和松緊度適中、著色好等優點，屬于優質釀酒原料。近年來本團隊利用廣泛靶向代謝物檢測方法闡明了‘桂黑珍珠3號’的代謝物特征[9]，公布了‘桂黑珍珠6號’高質量染色體級別基因組序列[10]，為我國原生葡萄種質資源精準化開發利用奠定了堅實的理論基礎。

目前，圍繞腺枝葡萄開展的研究主要集中于資源鑒定和抗病性評價方面[11-12]，有關果實品質特征尤其是風味物質與氣候因子相關性的研究鮮見報道。因此，分析‘桂黑珍珠3號’在廣西不同產地的品質表現，對探索不同氣候條件下優質生產具有重要意義。

‘桂黑珍珠3號’已通過扦插、嫁接方式在羅城和南寧市武鳴區（簡稱武鳴）試種。通過觀察該品種在兩地的物候期，測定其果實理化指標和揮發性化合物含量，為進一步開發和利用我國東亞種葡萄資源，優化廣西地方特色釀酒葡萄品種結構提供參考。

1 材料與方法

1.1 試驗地概況

廣西南寧市武鳴區（108.06°E，23.25°N），地表特征為旱坡地，土壤肥力中等；羅城縣四把鎮里樂村毛葡萄基地（108.72°E，24.69°N），屬丘陵山地，土質為粘壤，肥力中等，肥水管理中等。兩地的株行距均為3.5 m×4.0 m。

1.2 試材及氣象數據

武鳴、羅城兩地毛葡萄樹齡均在6年以上，平棚架式，露天栽培，其他管理模式均一致。

兩地2020年4—9月的氣象資料均來源于廣西氣象研究所統計數據。水熱系數K=∑P/∑t×10，其中，∑P和∑t分別指降水量與有效積溫。

主要儀器設備：小型氣象站、雨量收集器。

1.3 試驗方法

1.3.1 試驗設計

試驗于2020年4—9月進行。自萌芽起追蹤記錄兩地‘桂黑珍珠3號’的物候期進程，發育期編號采用E-L系統[13]，分別在果實轉色初期（E-L35）、轉色結束（E-L37）和成熟采收期（E-L38）進行樣品采集。選擇樹體生長狀況相對一致的9株葡萄作為采樣株，每3株為一個生物學重復。

1.3.2 指標測定及方法

每個發育期隨機剪下100粒漿果（即每個樣品300粒），兼顧果穗的各個部位，采樣后立即用冰盒保存帶回實驗室。其中，150粒果實樣品（每個生物學重復50粒）用于果實質量、果皮鮮質量、可溶性固形物和可滴定酸含量測定，其余樣品-80 ℃冰箱保存，用于測定揮發性代謝物種類。

色度色調利用色度計（Konika Minolta CR-10，Japan）測定。白藜蘆醇測定參照雷紹榮等[14]的方法，單寧含量測定參照聶繼云等[15]的方法。

揮發性代謝組檢測委托邁維生物科技有限公司采用GC-MS進行測定、分析。前處理方法及色譜質譜采集條件如下：從-80 ℃冰箱中取出樣品進行液氮研磨（球磨儀，MM400Retsch），渦旋混合均勻，每個樣本稱取1.0 g（液體1.0 mL）于頂空瓶中，分別加入1～2 mL飽和NaCl溶液，加入內標溶液：[2H5]-2-甲氧基苯酚（CAS：20189-11-1）10 μL。全自動頂空固相微萃取HS-SPME進行萃取，以供GC-MS（美國：Agilent 7890B-7000D）分析。SPME進樣參數：老化溫度250 ℃，老化時間5 min，加熱溫度60 ℃，加熱時間10 min，吸附時間20 min，解析時間5 min；進樣后老化時間5 min，不分流模式，載氣He，色譜柱DB-5MS（30 m×0.25 mm×0.25 μm），柱流速1.0 mL·min-1。柱箱升溫程序：40 ℃保持5 min，以6 ℃·min-1速度升至280 ℃保持5 min，前進樣口溫度為250 ℃，傳輸線溫度280 ℃，離子源溫度230 ℃，四級桿溫度150 ℃。

定性定量分析方法：定性分析通過安捷倫自動質譜解卷積定性系統，解卷積參數峰寬設為20，分辨率、靈敏度及色譜峰形的要求均設為中等，匹配因子最小值設置為60，譜圖檢索NIST數據庫進行定性。樣本質譜圖與NIST數據庫提供的參考質譜圖進行匹配，匹配率60%以上，再結合保留指數偏差20%以下的物質進行提取。用MassHunter定量軟件打開樣本下機質譜文件，進行色譜峰的積分和校正工作，每個色譜峰的峰面積代表對應物質的相對含量，最后導出所有色譜峰面積積分數據保存。

1.4 統計分析

分析G C-M S 獲取的原始數據文件，首先由MassHunter軟件（Agilent）進行峰提取，獲得特征峰的質荷比、保留時間和峰面積等信息，然后進行統計學分析。利用獨立樣本T檢驗進行差異顯著性分析，極顯著差異（P＜0.01），顯著差異（P＜0.05）。以SPSS 20.0進行數據處理，以Prism 8.0和Excel制圖，以MetboAnalyt 3.0進行判別分析。

2 結果與分析

2.1 兩地‘桂黑珍珠3號’生長季的氣候因子分析

由表1可知，羅城葡萄生長季（4—9月）的有效積溫、采收前3個月均溫之和、日照時數3個氣候因子均低于武鳴，漿果成熟月的降水量和采收前兩個月的水熱系數均高于武鳴，說明武鳴毛葡萄種質資源圃溫度高，羅城毛葡萄基地降雨多。從圖1可看出，在葡萄生長季，羅城的日照時數僅在4月高于武鳴，其他月份均低于武鳴（圖1A）；羅城的月均溫均低于武鳴（圖1B），降雨量均高于武鳴（圖1C）。

圖1 羅城和武鳴兩地2020年4—9月的氣候因子比較Figure 1 Comparison of climate factors in Wuming and Luocheng regions from April to September of 2020

表1 2020年羅城和武鳴‘桂黑珍珠3號’生長季的主要氣候因子Table 1 Climate factors of 'Gui Heizhenzhu No.3' during growing season from Wuming and Luocheng regions in 2020

2.2 兩地‘桂黑珍珠3號’的物候期

由表2可看出，羅城、武鳴兩地的‘桂黑珍珠3號’生長季均在4—9月，其中，4月上中旬萌芽，5月中下旬開花。武鳴‘桂黑珍珠3號’的果實7月上旬開始轉色，8月中旬轉色結束，9月上旬成熟采收；羅城‘桂黑珍珠3號’的果實于7月底轉色，8月底轉色結束，9月中旬成熟采收；羅城‘桂黑珍珠3號’自萌芽到盛花、盛花到果實轉色持續時間均比武鳴的長，自盛花到果實成熟、萌芽到果實成熟周期分別長2、7 d，但自果實轉色到成熟比武鳴時間短。綜上，武鳴‘桂黑珍珠3號’各物候期開始時間早于羅城6～17 d。

表2 2020年羅城和武鳴‘桂黑珍珠3號’的物候期比較Table 2 Phenology of 'Gui Heizhenzhu No.3' in Wuming and Luocheng regions in 2020

2.3 ‘桂黑珍珠3號’果實不同發育期的理化指標

從圖2可看出，‘桂黑珍珠3號’采收期果實粒質量（BW）在兩地間差異極顯著（圖2A）；可溶性固形物（TSS）含量分別為13.8%和12.8%，二者間無顯著差異（圖2B）；羅城和武鳴兩地的果實pH和可滴定酸（TA）含量在轉色過程中變化不明顯，但轉色結束至采收階段pH迅速升高（圖2C），可滴定酸呈降低趨勢（圖2D），采收期兩地的可滴定酸含量分別為14.21、13.57 g·L-1，說明不同產地‘桂黑珍珠3號’的理化指標隨著果實發育進程變化趨勢基本一致；羅城果實粒質量極顯著高于武鳴，兩產地的可溶性固形物、pH及可滴定酸含量無顯著差異。

圖2 羅城和武鳴‘桂黑珍珠3號’不同發育期的果實理化指標Figure 2 Physical and chemical indexes of 'Gui Heizhenzhu No.3' at different growing stages in Wuming and Luocheng regions

2.4 ‘桂黑珍珠3號’采收期果實品質指標

為更全面評價兩個產地‘桂黑珍珠3號’果實品質差異，對采收期果實樣品進行縱徑（VD）、橫徑（HD）、果皮鮮質量（PW）、果實籽數（SN）、籽質量（SW）及白藜蘆醇（Res）和單寧（Tan）含量進行對比。由表3可知，羅城的‘桂黑珍珠3號’采收期的果實縱橫徑、單粒籽數、籽質量及白藜蘆醇和單寧含量均顯著高于武鳴，但單果果皮鮮質量無顯著差異。說明采收時羅城‘桂黑珍珠3號’果實的果粒大、種子多，白藜蘆醇和單寧含量均優于武鳴。

表3 羅城和武鳴兩地‘桂黑珍珠3號’采收期果實品質指標Table 3 Fruit index of 'Gui Heizenzhu No.3' at harvest stage in Wuming and Luocheng regions

2.5 ‘桂黑珍珠3號’不同發育期的果實顏色比較

由圖3可看出，武鳴和羅城兩個產地腺枝葡萄果實成熟過程中的色度色調變化趨勢一致，果皮顏色逐漸加深，a*逐漸增強，b*逐漸減弱。其中，采收期羅城的果實L*顯著高于武鳴，a*和b*均顯著低于武鳴。說明采收期羅城‘桂黑珍珠3號’的果實顏色更淺，紅色和黃色色調較弱。

圖3 羅城縣和武鳴區‘桂黑珍珠3號’不同發育期果實色度色調Figure 3 The fruit color of ' Gui Heizhenzhu No.3' during different developing stages in Wuming District and Luocheng County

2.6 采收期果實揮發性代謝物組成與含量的差異

由表4可知，羅城和武鳴成熟期‘桂黑珍珠3號’果實中共檢出20種有差異的揮發性代謝物。從圖4A可看出，兩產地因代謝物組成與含量差異巨大而分為兩組，其中，除MW0073（6,10,4-三甲基-2-十五烷酮）外，羅城果實中的揮發性化合物含量均高于武鳴（圖4B）；造成兩地差異貢獻排名第一和第四的揮發性化合物分別為MW0025（芳樟醇）和MW0033（α-松油醇），這兩種揮發性化合物均具有典型的花香類萜類化合物香氣。

圖4 羅城和武鳴兩地‘桂黑珍珠3號’成熟期果實揮發性代謝物判別分析Figure 4 Discriminant analysis of volatile metabolites in fruits of 'Gui Heizhenzhu No.3' at harvest stage in two regions

綜上所述，羅城‘桂黑珍珠3號’成熟期果實中檢出的揮發性代謝物種類多于武鳴，含量總體上均高于武鳴，尤其是芳樟醇。

2.7 ‘桂黑珍珠3號’果實品質指標間的相關分析

對羅城與武鳴的‘桂黑珍珠3號’果實品質指標間進行相關分析（表5）。結果發現，果實粒質量除與果實縱徑、橫徑和芳樟醇含量呈極顯著正相關外，還與果實籽數、籽質量、果皮鮮質量、L*和α-松油醇含量呈顯著正相關，與a*呈顯著負相關；果實籽數、籽質量和果皮質量與果實中白藜蘆醇和單寧含量無明顯相關性；L*與芳樟醇和α-松油醇含量均呈顯著正相關，a*與芳樟醇和α-松油醇含量均呈極顯著負相關，b*與芳樟醇和α-松油醇含量均呈顯著負相關。說明果實質量和體積越大越有利于種子數目和質量增多，也有利于芳樟醇和α-松油醇積累，但可能會降低果實b*和a*。

表5 羅城和武鳴‘桂黑珍珠3號’果實品質指標間相關分析Table 5 Corelation coefficients among fruit quality characteristics of 'Gui Heizhenzhu No.3' in Wuming and Luoheng regions

3 討論

產地氣象條件是決定葡萄原料及其釀酒品質的主要因素之一[16]。研究表明，植物物候期對氣候變化的響應較敏感，氣溫高會使植物物候期提前，有利于鮮食葡萄的加溫促早栽培[17-19]。對比武鳴、羅城兩地的溫度指標發現，武鳴‘桂黑珍珠3號’果實生長季的有效積溫、采收前3個月的均溫之和高于羅城，各物候期開始時間早于羅城6～17 d，除果實轉色至成熟天數外，其余各物候期時間均較羅城短2～7 d。因此判斷，造成武鳴和羅城兩地釀酒葡萄果實物候期不同的主要原因是兩地的溫度差異。

釀酒葡萄全生育期的溫度、光照和降水對葡萄果實成分合成、代謝和積累具有重要影響[20]，溫度被認為是影響葡萄果實中酚類物質合成和積累的主要因素之一[21]。楊洋等[2]研究表明，夜間低溫可加速‘赤霞珠’葡萄可溶性糖、花色苷和類黃酮的積累，減緩可滴定酸和單寧的降解，顯著增加‘赤霞珠’葡萄成熟時果實揮發性香氣化合物種類，有助于提高果實品質。葡萄是嗜光植物，漿果著色、糖分積累和酸度形成均與光存在緊密關系[22]。于飛等[23]研究表明，日照時數對葡萄可溶性固形物和固酸比形成具有明顯促進作用，對總酸形成具有明顯抑制作用，對單寧含量影響不顯著。本研究中，武鳴4—9月葡萄生長季的月均溫及累計日照時數均高于羅城，降雨量低于羅城，結合上述研究結果推斷，溫度高可能是造成武鳴‘桂黑珍珠3號’可溶性糖、白藜蘆醇和揮發性化合物含量較低的主要原因。光照增強對果實花色苷積累具有積極影響[24-25]，武鳴和羅城‘桂黑珍珠3號’果實成熟過程中色度色調變化趨勢一致，但從5月開始，羅城的日照時數均低于武鳴，推測日照時數少是造成采收期羅城‘桂黑珍珠3號’果實紅色色調和黃色色調較弱的原因。

不同緯度和海拔葡萄園的光照強度、溫度條件不同，使葡萄果實風味物質存在差異[26-27]，海拔越高紫外線越強，越有利于葡萄果實中酚類及香氣等次生代謝產物累積[28]，進而影響葡萄果實品質和葡萄酒質量。本研究中，羅城海拔高、溫度低、雨水多、日照少，所產的‘桂黑珍珠3號’果實揮發性化合物種類多、含量高，白藜蘆醇和單寧含量也較高，與上述研究結果一致。已有研究表明，在持水性較高的土壤上種植葡萄生產的葡萄酒酚類成分含量顯著降低[29]，在排水性好的土壤上生產的葡萄，所釀葡萄酒具有較成熟的果實芳香味[30]。由此推測，羅城的喀斯特巖溶地質條件可有效避免連續降雨帶來積水對‘桂黑珍珠3號’果實發育的影響，這也是導致羅城雖然日照少、雨水多但果實品質卻優于武鳴的原因。

4 結論

與南寧武鳴區相比，相對氣溫低、海拔高、土壤排水性好是羅城腺枝葡萄‘桂黑珍珠3號’物候期晚、生育期長、酚類及揮發性化合物豐富的主要原因。在‘桂黑珍珠3號’葡萄實際生產中可通過栽培措施調整其果實發育期來提高葡萄的釀造品質。