王艷蒙 ,麥斯樂 ,韓守安 ,溫 玥* ,謝 輝 ,張 雯

(1 新疆農(nóng)業(yè)大學 園藝學院,烏魯木齊 830052;2 新疆農(nóng)業(yè)科學院 園藝作物研究所,烏魯木齊 830091)

新疆是中國重要的鮮食葡萄生產(chǎn)基地,其生態(tài)條件得天獨厚,葡萄品質優(yōu)良,在中國葡萄產(chǎn)業(yè)中具有不可替代的重要地位[1]?！鹧鏌o核’葡萄果實酸甜適中,口感松脆,果皮入口化渣,深受廣大消費者的喜愛,是新疆主栽的早熟優(yōu)良品種。然而在高溫產(chǎn)區(qū)及設施栽培條件下易出現(xiàn)著色困難,色澤不均一等問題,對葡萄商品價值以及果農(nóng)的經(jīng)濟效益造成嚴重影響。

色澤是葡萄重要的外觀指標[2],生產(chǎn)中經(jīng)常施用乙烯利等植物生長調節(jié)劑促進果實著色,但使用不當會對果實品質造成較大不利影響[3]。安全優(yōu)質色澤調控方案的選擇評價已成為生產(chǎn)中亟待解決的關鍵問題。

植物生長調節(jié)劑(plant growth regulators)是與植物激素具有相似生理和生物學效應的物質。外源施用S-誘抗素(S-ABA)、茉莉酸甲酯(MeJA)等植物生長調節(jié)劑能夠促進葡萄[4-6]、富士蘋果[7]、春蜜桃等[8]果實著色,改善果實品質。MeJA 不僅可以有效提高果實可溶性固形物的含量,增加花色苷含量,還可以促進果皮中總酚、類黃酮等酚類物質的積累[9-10]。ABA 處理可以促進類黃酮代謝,外源噴施適量濃度的ABA 可增加植物中類黃酮、花色苷含量[11]。S-ABA 與MeJA 在生產(chǎn)中有一定的作用效果,但是價格昂貴,難以在生產(chǎn)上大面積使用。冠菌素(COR)是一種新型的植物生長調節(jié)劑,與SABA、MeJA 結構相似,具有活性高、用量低等優(yōu)點。

目前,生產(chǎn)中關于冠菌素的研究主要集中在提高作物抗性方面[12-13],作者前期研究表明COR 對于促進果實著色也具有積極的作用。另外,植物生長調節(jié)劑的應用效果受品種特性、環(huán)境條件、栽培措施等共同影響,應用不當會造成不良的結果,在應用前要根據(jù)品種特性進行相關試驗,制定適宜的應用方法。

因此,本試驗以露地栽培的‘火焰無核’葡萄為試材,于果實轉色初期分別用100 mg/L S-ABA、60 mg/L MeJA、2 000倍COR 進行蘸穗,對其果實成熟過程中各項生長指標、著色情況、品質指標進行分析,并比較三者的作用效果,綜合分析確定最佳處理,為‘火焰無核’葡萄優(yōu)質高效促著色生產(chǎn)調控技術的選擇和應用提供參考依據(jù)。

1 材料和方法

1.1 試驗基地概況

試驗于2022年4-10月在新疆農(nóng)業(yè)科學院綜合試驗場葡萄示范園(87°28′E,45°56′N)內進行,該地位于準噶爾盆地南緣的天山北坡,地勢平緩,屬于溫帶大陸性氣候,全年干旱,降水稀少,蒸發(fā)量大;園中土壤為壤土和沙、壤土和粘土的混合物,土壤pH 值為7.93,氮、磷、鉀含量豐富,分別為112.07 mg/kg、137.13 mg/kg、271.00 mg/kg。

1.2 試驗材料

研究以‘火焰無核’葡萄為試材,露地栽植,12年生,南北行向,株行距為3.5 m×2 m,高“廠”形樹形,水平棚架栽培模式,架高1.8 m。生長調節(jié)劑為S-ABA(四川龍蟒福生科技有限責任公司)、MeJA(西格瑪奧德里奇上海貿(mào)易有限公司)和COR[成都新朝陽作物科學股份有限公司(原液濃度為0.006%)]。

1.3 試驗設計

試驗前依據(jù)大量文獻并結合作者前期試驗結果,確定了各個生長調節(jié)劑處理最優(yōu)濃度,設置3個處理,分別為S-ABA 100 mg/L,MeJA 60 mg/L,COR 2 000倍,以清水為對照。

1.4 處理方法

試驗材料土肥水正常管理,修剪、抹芽定梢、灌水和病蟲害防治措施均保持一致。選擇長勢和負載量基本一致的葡萄植株,果實膨大期對果穗進行修剪,使穗形和穗粒數(shù)保持一致。

于‘火焰無核’葡萄轉色初期(花后47 d),使用設計濃度的S-ABA、MeJA 和COR 進行蘸穗處理,以清水為對照(CK),處理與對照溶液均加入體積分數(shù)0.1%的展著劑及體積分數(shù)1%的無水乙醇(溶解MeJA),浸蘸果穗3～5 s,每一果粒都要均勻沾上溶液,直至果穗上有水滴滴下為止。每處理以10穗為1個重復,重復3次,共30穗。

1.5 樣品采集

于‘火焰無核’葡萄花后47 d先進行采樣,采樣后進行生長調節(jié)劑處理,以后分別于花后49 d、51 d、53 d、55 d、57 d、59 d各取樣1次,共7次。

取樣時間固定在取樣日8:00-13:00,分別從長勢一致的果穗的上、中、下部位隨機選取6～8粒果實,共200粒。

將樣品分為兩部分:一部分樣品進行粒重、可溶性固形物等基礎品質指標測定;另一部分樣品放入冰盒帶回實驗室放入-80 ℃冰箱備用。

1.6 測定指標與方法

1.6.1粒重、縱徑、橫徑、果柄耐拉力和果實硬度

隨機取15顆果粒,粒重使用精度1/10000電子天平測定;果?？v橫徑使用游標卡尺測量;果柄拉力、果粒硬度使用HF-50型數(shù)顯推拉力計測定。

1.6.2果實可溶性固形物及總酸含量

隨機選取10顆果粒混合測定,重復3次。可溶性固形物、總酸含量采用愛拓PAL-BX | ACID 2型糖酸度計測定,并依據(jù)測定結果計算固酸比(可溶性固形物含量/總酸含量)。

1.6.3果實色澤指標

不同處理隨機選取15粒具有代表性的果粒,利用色差儀測定每個果實赤道(中緯線)處對稱兩面的色澤參數(shù)(L*、a*、b*)后,參照孟祥云等[14]的方法,計算C*、色度角h(hue angle)、紅色葡萄果實顏色指數(shù)(color index of red grape,CIRG)。根據(jù)CIELab系統(tǒng),L*表示系統(tǒng)的亮度;a*表示系統(tǒng)的紅綠值;b*表示系統(tǒng)的黃藍值;C*表示樣品的飽和度,值越大,表示所測的顏色越純;h表示色調角,值越小,表示紅色越深;CIRG 為色澤指數(shù),可以評價果實外觀色澤,CIRG＜2為黃綠色,2＜CIRG＜4為粉色,4＜CIRG＜5為紅色,5＜CIRG＜6為深紅色。

1.6.4果皮花色苷、葉綠素和類胡蘿卜素含量

剝取果皮用來測定花色苷、葉綠素和類胡蘿卜素含量?；ㄉ蘸坎捎胮H 示差法進行測定,葉綠素和類胡蘿卜素含量參照黃秋嬋等[15]的方法進行測定。

1.6.5果皮酚類物質含量

果皮黃酮含量采用亞硝酸鈉-硝酸鋁-氫氧化鈉比色法測定;類黃酮含量采用氯化鋁比色法測定;總酚含量采用Folin-Ciocalteu法測定;單寧含量采用Folinn-Denis法測定;黃烷醇含量采用香草醛-鹽酸法測定。

1.7 數(shù)據(jù)處理

數(shù)據(jù)采用Excel 2021、SPSS 27.0進行整理、統(tǒng)計分析,Origin 2021進行繪圖。

2 結果與分析

2.1 植物生長調節(jié)劑對‘火焰無核’葡萄果實形態(tài)及理化指標的影響

從圖1可知,隨著‘火焰無核’葡萄果實的成熟,各處理和CK 的粒重、可溶性固形物含量、固酸比均呈上升趨勢,而總酸含量呈下降趨勢;與CK 相比,各處理的粒重、可溶性固形物含量、固酸比均不同程度增加,而總酸含量不同程度下降。其中,各處理粒重在花后47～51 d迅速上升,在花后51～59 d上升速度減緩;各處理可溶性固形物在花后49～53 d開始迅速累積,花后55～59 d積累減緩,各處理與同期CK 均存在顯著性差異,提升幅度表現(xiàn)為COR(2 000倍)處理優(yōu)于S-ABA(100 mg/L)和MeJA(60 mg/L)處理;各處理與CK 總酸含量在花后47～53 d均呈快速下降階段,在花后53～59 d均呈緩慢下降階段,且各處理總酸含量均低于相應CK;各處理固酸比在花后59 d均顯著高于CK,而3種生長調節(jié)劑處理之間無顯著差異。

圖1 不同處理‘火焰無核’葡萄轉色期至成熟期粒重、可溶性固形物含量、總酸含量和固酸比的變化動態(tài)CK,S-ABA,MeJA,and COR stand for treatments with water,100 mg/L S-ABA,60 mg/L MeJA,2 000 times dilution of COR,respectively;Different lowercase letters within same stage represent significant differences among treatments at 0.05 level (P＜0.05).The same as below.Fig.1 Dynamic changes in berry weight,soluble solids content,total acid content and solid to acid ratio of‘Flame Seedless’ grape berry from veraison stage to mature stage under different treatments

由表1可知,在‘火焰無核’葡萄果實成熟期,粒重在S-ABA、COR、MeJA 處理后均不同程度增大,其中MeJA 處理增幅達到顯著水平,與CK 相比提高了12.21%;成熟期果實縱橫徑在S-ABA、COR、MeJA 處理后均比CK 有所提高,但僅MeJA 處理的縱徑和橫徑增幅均達到顯著水平,分別為5.75%和4.54%;果形指數(shù)和果柄拉力在各處理下均變化不顯著;果粒硬度僅在S-ABA 處理下比CK 顯著提高了14.11%,而果實總酸含量僅在COR 處理下比CK 顯著降低9.25%,兩者在其余處理下均未受到顯著影響;在S-ABA、COR、MeJA 處理下,果實可溶性固形物含量分別比CK 顯著提高了9.17%、9.74%、7.45%,固酸比分別比CK 顯著提高了17.90%、20.82%、12.16%。以上結果說明3種生長調節(jié)劑處理對提升果實品質均有較好的效果。

2.2 植物生長調節(jié)劑對‘火焰無核’葡萄果皮著色的影響

外源S-ABA、MeJA 和COR 處理均可以改善‘火焰無核’葡萄果實色澤(圖2)。隨著‘火焰無核’葡萄果實成熟,各生長調節(jié)劑處理及CK 果實著色面積均逐漸增加,紅色不斷加深。

圖2 不同處理的‘火焰無核’葡萄轉色期至成熟期果實著色情況Fig.2 Coloration in ‘Flame Seedless’ grape berry from veraison stage to mature stage under different treatments

在花后49 d時,S-ABA 處理最先開始著色,花后51 d時,COR、MeJA 處理和CK 均開始著色;在花后59 d 時,S-ABA 處理最先完成轉色,果面呈深紅色;在果實成熟期,S-ABA、MeJA 和COR 處理可不同程度促進‘火焰無核’著色,其中以S-ABA 處理促進著色效果最佳,COR 處理效果次之,MeJA 處理效果最差。

由表2可知,在‘火焰無核’葡萄果實成熟期,SABA 處理果實的L*最低,其次為COR 處理與MeJA 處理,各處理的L*均高于CK,處理之間無顯著差異,且均有利于果面亮度提升;各處理的a*均高于CK,且S-ABA 處理和COR 處理與CK 存在顯著性差異,有利于果實色澤更紅;各處理的b*、C*、h均顯著低于CK;各處理的CIRG 值與CK 相比均有所提高,其中S-ABA 處理的CIRG 最高,果皮紅色最深。

表2 不同處理處理下‘火焰無核’葡萄轉色期至成熟期果皮色澤指標的變化Table 2 The peel color index of ‘Flame Seedless’ grape berry from veraison stage to mature stage under different treatments

2.3 植物生長調節(jié)劑對‘火焰無核’葡萄果皮中色素含量的影響

首先,隨著‘火焰無核’葡萄果實成熟,各處理和CK 果皮花色苷含量呈逐漸上升趨勢;與CK 相比,S-ABA、MeJA、COR 處理均促進了果皮花色苷的積累,且促進效果表現(xiàn)為S-ABA＞COR＞MeJA(圖3)。其中,S-ABA、COR、MeJA 處理果皮花色苷含量在花后49～53 d迅速上升,而CK 在花后51～55 d上升迅速,說明S-ABA、MeJA、COR 處理均可以使葡萄果皮中花色苷提前積累;在花后59 d,SABA、MeJA 和COR 處理均顯著提高了果皮中花色苷含量,分別比CK顯著提高了169.09%、31.55%和142.27%,各處理間的差異也均達到顯著水平。

圖3 不同處理‘火焰無核’葡萄轉色期至成熟期果皮色素含量的變化動態(tài)Fig.3 Dynamic variation of pigments content of ‘Flame Seedless’ grape peel from the veraison stage to the mature stage under different treatments

其次,在‘火焰無核’葡萄果實成熟過程中,各處理及CK 果皮中葉綠素、類胡蘿卜素和胡蘿卜素含量均呈下降趨勢,但各植物生長調節(jié)劑處理均不同程度低于同期CK(圖3)。其中,果皮中葉綠素含量在S-ABA、MeJA 和COR 處理下均不同程度降低,且在花后47～51 d下降迅速,在花后51～59 d下降減緩,但各處理均低于同期CK,其中S-ABA 處理的降幅大多達到顯著水平;各處理果皮中類胡蘿卜素含量均低于CK,除花后51 d外,S-ABA 處理和COR 處理的降幅均達到顯著水平;各處理和CK 果皮中胡蘿卜素含量整體均呈下降趨勢,除處理53 d和59 d的MeJA 處理外,各處理均顯著低于同期CK,且在花后55～59 d 3個處理間均無顯著差異?？梢?外源S-ABA、MeJA 和COR 處理促進了果皮中光合色素的降解,從而促進了果皮中花色苷的合成。

2.4 植物生長調節(jié)劑處理對‘火焰無核’葡萄果皮中酚類物質含量的影響

酚類化合物作為植物代謝過程中重要的次生代謝產(chǎn)物,能夠介導植物防御不同的生物和非生物脅迫,進而改善果實品質。在‘火焰無核’葡萄果實成熟過程中,各處理果皮中類黃酮含量、黃酮含量、黃烷醇含量變化趨勢一致,均呈不斷下降趨勢;與CK相比,S-ABA、MeJA、COR 處理不同程度提高‘火焰無核’葡萄果皮中的類黃酮含量、黃酮含量和黃烷醇含量(圖4)。同時,S-ABA、MeJA 和COR 處理與CK果皮中總酚含量隨著果實的成熟呈先上升后下降的趨勢;與CK相比,各處理均可以不同程度提高‘火焰無核’葡萄果皮中總酚含量,且MeJA 處理均始終處于較高水平,增幅大多達到顯著水平;在花后59 d時,S-ABA、MeJA與COR處理果皮中總酚含量分別比CK 提高6.36%、12.54%、25.07%(圖4)。另外,隨著‘火焰無核’葡萄果實的成熟,果皮中單寧含量在各處理和CK 中均整體呈先下降后上升再下降的趨勢,除49 d的COR 處理外,各生長調節(jié)劑處理在花后51～59 d始終顯著低于CK(圖4)。

圖4 不同處理‘火焰無核’葡萄轉色期至成熟期果皮酚類物質含量的變化動態(tài)Fig.4 Dynamic change on phenolic compounds content in ‘Flame Seedless’ grape peel from the veraison stage to the mature stage under different treatments

2.5 ‘火焰無核’葡萄成熟過程中果實各指標間的相關性分析

由圖5可知,在‘火焰無核’葡萄成熟期,果實花色苷含量與a*、CIRG 值、可溶性固形物含量呈顯著正相關(P＜0.05),而與h、L*、b*、總酸含量、類胡蘿卜素含量、葉綠素含量呈顯著負相關;a*與CIRG 值、可溶性固形物含量呈顯著正相關,而與h、L*、b*、總酸含量呈顯著負相關;b*與h、L*、總酸含量、C*呈顯著正相關,而與CIRG 值呈顯著負相關;C*與L*呈顯著正相關,而與CIRG 呈顯著負相關;L*與h、b*、總酸含量呈顯著正相關,而與CIRG 值、可溶性固形物含量呈顯著負相關;h與總酸含量呈顯著正相關,而與CIRG 值呈顯著負相關。

圖5 ‘火焰無核’葡萄成熟期果皮色澤指標、色素含量、品質指標之間的相關性分析Fig.5 Correlation between peel color indexes,pigment content,and quality indexes during the mature stage of ‘Flame Seedless’ grape

在‘火焰無核’葡萄轉色初期至成熟期,S-ABA、COR、MeJA 處理下葡萄果實色素含量、品質指標和酚類物質進行相關性分析。結果(圖6)表明,花色苷含量與可溶性固形物含量呈顯著正相關(P＜0.05),而與類黃酮含量、黃烷醇含量、黃酮含量呈顯著負相關;可溶性固形物含量與總酚含量呈顯著正相關,而與總酸含量、類黃酮含量、黃酮含量呈顯著負相關;類黃酮含量與黃酮含量、黃烷醇含量呈顯著正相關,而與總酚含量呈顯著負相關。以上結果表明,果皮花色苷的積累伴隨著果實中可溶性固形物積累和總酸降解,同時花色苷的積累也與類黃酮和黃酮類物質的轉化相關。

圖6 ‘火焰無核’葡萄果實轉色期至成熟期色素含量、品質指標、酚類物質含量之間相關性Fig.6 Correlation between pigment content,quality indexes,and phenolic compounds content of‘Flame Seedless’ grape from veraison stage to mature stage

3 討論

3.1 植物生長調節(jié)劑對葡萄果實著色的調控效應

果實著色是由于葉綠素、類胡蘿卜素和花色苷等多種色素綜合作用下形成,果皮呈現(xiàn)紅色是由于花色苷在細胞中生物合成和積累的結果[16]。高原等[17]研究發(fā)現(xiàn),隨著果實的成熟,果皮中葉綠素含量逐漸降低,花色苷含量逐漸升高,且成熟時果皮中花色苷含量決定了果實的著色程度。MeJA 通過誘導葉綠素降解和花色苷的合成來影響果皮顏色[18]。如在轉色期采用MeJA 處理‘圣誕玫瑰’葡萄,促進了果皮中花色苷的積累,加快了葉綠素的降解,進而改善了果實色澤[19]。S-ABA 處理可以增加葡萄果皮總花色苷含量,對不同種類花色苷含量提高效果顯著,并且連續(xù)施用兩次比僅施用一次效果更加明顯[20]。用不同濃度S-ABA 對‘巨峰’葡萄進行葉面噴施,發(fā)現(xiàn)25 mg/L S-ABA 降低葉綠素含量、促進花色苷含量效果最佳[21]。本研究結果表明,‘火焰無核’葡萄果實成熟過程中,花色苷不斷積累,葉綠素、類胡蘿卜素、胡蘿卜素逐漸降解,從而促進果實著色,且葉綠素、類胡蘿卜素、胡蘿卜素等作為果皮底色,含量不斷降低,遠遠低于花色苷含量,更有利于果實著色,且COR 處理的葉綠素、類胡蘿卜素、胡蘿卜素含量始終處于較低水平,說明COR 處理促進降解葉綠素能力較S-ABA 和MeJA 更強。

S-ABA、MeJA 的應用可以刺激果皮中紅色色素的積累[22-23]。韓春紅等[24]研究發(fā)現(xiàn),葉面噴施MeJA 處理后,紅皮梨果皮的花色苷含量上升,葉綠素含量降低,果皮a*上升,L*、b*下降,促進了果實著色。本研究發(fā)現(xiàn)S-ABA、COR 與MeJA 處理均顯著提高了‘火焰無核’葡萄果面色澤參數(shù)a*,明顯降低了L*和b*,3種生長調節(jié)劑處理均可以提高果實著色程度,且S-ABA處理最先開始著色,促進著色效果最佳;同時果面著色程度、果面色澤指標與果皮色素含量變化結果表現(xiàn)一致,進一步驗證了外源SABA、COR與MeJA確實能夠促進葡萄果實著色。

3.2 植物生長調節(jié)劑對葡萄果實品質的調控效果

可溶性固形物、總酸含量及固酸比是評價葡萄果實內在品質的重要指標。在轉色期使用不同濃度S-ABA 處理‘Beidaneh Ghermez’葡萄可使其可溶性固形物含量升高[25]。轉色期連續(xù)2次對‘新郁’噴施不同濃度MeJA,可以增加果實可溶性固形物含量,對果實總酸含量影響不明顯[26]。本研究中SABA、COR 和MeJA 處理顯著提高了‘火焰無核’葡萄可溶性固形物含量,增大固酸比,而S-ABA 和MeJA 卻未對總酸含量產(chǎn)生顯著影響。本研究發(fā)現(xiàn)‘火焰無核’葡萄果實花色苷含量與可溶性固形物含量存在著明顯的協(xié)同變化關系,隨著可溶性固形物含量的升高,花色苷含量逐漸增加,而且可溶性固形物積累的時期和花色苷積累的時期相吻合,說明只有當糖達到一定的濃度時,果實才開始著色,這與前人結果[27]相一致。

噴施不同濃度和不同次數(shù)S-ABA 對不同品種歐李果實的單果重改變效果存在一定的差異[28]。采前施用MeJA 增加了甜櫻桃和蘋果的果實重量[29-30]。本研究中MeJA 處理顯著增大了‘火焰無核’葡萄果實縱徑、橫徑和粒重,對果形指數(shù)無顯著影響,而S-ABA 處理和COR 處理在果實縱徑、橫徑、粒重、果形指數(shù)方面與對照差異不顯著。果實硬度是影響消費者口感的重要品質,前人研究發(fā)現(xiàn)采前S-ABA、MeJA 處理草莓,能夠有效抑制冷藏過程中果實的軟化,增加了果實的貯藏期[31];而采前MeJA 處理李果實,對果實硬度沒有影響[32]。本研究中S-ABA 處理增加了果實硬度,但對果柄拉力無顯著影響,這可能與噴施時期和處理濃度有關。

酚類、黃酮類化合物是廣泛存在于自然界植物中的重要次生代謝產(chǎn)物,具有抗炎,降低血管脆性,降低血脂和膽固醇的作用。施用不同濃度的SABA、MeJA 可以使不同品種葡萄總酚含量、類黃酮含量顯著提高[33-34],在蘋果研究上也得到了相似的結果[31];COR 處理可以顯著誘導酚類和黃酮類物質在桑葉中的積累[35]。本試驗S-ABA、COR 與MeJA 處理均提高了‘火焰無核’葡萄果皮中類黃酮、黃酮、總酚、黃烷醇含量,降低了單寧含量。

4 結論

在‘火焰無核’葡萄果實轉色期,100 mg/L SABA、2 000倍COR和60 mg/L MeJA處理均能促進葡萄果實可溶性固形物的積累,增大固酸比,同時增加果皮中花色苷的積累,有效促進了‘火焰無核’葡萄果實著色,改善了果實外觀和內在品質,其中以SABA處理促進著色效果最佳;COR處理在增加可溶性固形物含量和改善果實著色方面均有較好的效果。a*與可溶性固形物含量、花色苷含量呈顯著正相關,可以作為量化指標較好地反映果實著色情況。