中国农业科学 ›› 2023, Vol. 56 ›› Issue (19): 3879-3893.doi: 10.3864/j.issn.0578-1752.2023.19.014
张柯楠1(), 尹海宁1, 王家逵2, 曹建宏2, 惠竹梅1,3()
收稿日期:
2023-03-15
接受日期:
2023-06-05
出版日期:
2023-10-01
发布日期:
2023-10-08
通信作者:
联系方式:
张柯楠,E-mail:kenanzhang@nwafu.edu.cn。
基金资助:
ZHANG KeNan1(), YIN HaiNing1, WANG JiaKui2, CAO JianHong2, XI ZhuMei1,3()
Received:
2023-03-15
Accepted:
2023-06-05
Published:
2023-10-01
Online:
2023-10-08
摘要:
【目的】酚类物质是酿酒葡萄的重要次级代谢产物,对葡萄和葡萄酒的品质有重要影响。结合土壤及气候因子研究不同海拔葡萄果皮酚类物质含量的差异及成因,为高海拔酿酒葡萄种植及葡萄品质差异化管理提供理论依据。【方法】本研究以云南香格里拉产区酿酒葡萄‘梅尔诺’(Merlot)为试材,连续3年(2020、2021、2022年)分析2个海拔(2 181、2 300 m)成熟期葡萄果皮总酚、总类黄酮、总单宁、总花色苷、单体花色苷及非单体花色苷酚类物质含量差异,同时监测葡萄生长发育期间不同海拔的光照、温度、湿度等气候因子,进而分析气候因子对葡萄果皮酚类物质的影响。【结果】两个海拔葡萄园土壤主要矿质养分无显著差异,光照、紫外线强度、温湿度等气候因子存在一定差异。海拔对葡萄果皮酚类物质含量具有显著影响,较高海拔有利于葡萄果皮酚类物质的积累。在2020—2022年,海拔(2 300 m)葡萄果皮总酚、总单宁、总花色苷、大部分单体花色苷以及槲皮素物质含量显著高于海拔2 181 m,其中总单宁含量提高幅度为56.27%—174.49%;而海拔2 181 m处葡萄果皮的总类黄酮含量显著高于海拔2 300 m,提高32.25%—79.48%。OPLS-DA分析显示,两个海拔葡萄果皮酚类物质的主要差异化合物为总单宁(TTC)、总类黄酮(TFo)、二甲花翠素-3-O-葡萄糖苷(Mv)、二甲花翠素-3-O-(6-O-乙酰化)葡萄糖苷(Mv-Ace)、花青素-3-O-葡萄糖苷(Cy)以及甲基花青素-3-O-葡萄糖苷(Pn)。灰色关联分析显示,葡萄生长季昼夜温差对葡萄果皮总酚和总类黄酮含量影响较大;光照强度和紫外线强度对果皮总花色苷、单体花色苷和槲皮素含量影响较大;3种单体花色苷(Pt、Pn-Ace和Pn-Cou)和槲皮素含量主要受葡萄转色期(7月)光照强度的影响。【结论】不同海拔昼夜温差、光照强度和紫外线强度是引起葡萄果皮酚类物质含量显著差异的主要气候因素。高海拔下较大的昼夜温差、光照强度和紫外线强度有利于葡萄果皮总酚、槲皮素、总花色苷及其单体物质的积累。
张柯楠, 尹海宁, 王家逵, 曹建宏, 惠竹梅. 云南香格里拉不同海拔葡萄果皮酚类物质差异及成因分析[J]. 中国农业科学, 2023, 56(19): 3879-3893.
ZHANG KeNan, YIN HaiNing, WANG JiaKui, CAO JianHong, XI ZhuMei. Differences and Genesis of Grape Phenolic Compounds Among Different Altitudes in Yunnan Shangri-la[J]. Scientia Agricultura Sinica, 2023, 56(19): 3879-3893.
表1
葡萄园土壤养分"
海拔 Altitude (m) | 土壤质地 Soil texture | pH | 有机质 Organic matter (g∙kg-1) | 全氮 Total N (g∙kg-1) | 全磷 Total P (g∙kg-1) | 全钾 Total K (g∙kg-1) | 速效磷 Available P (mg∙kg-1) | 速效钾 Available K (mg∙kg-1) |
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2181 | 粉砂质壤土 Silty loam | 7.34±0.01a | 16.94±0.08a | 1.45±0.05a | 0.60±0.06a | 16.15±0.04a | 14.10±0.05a | 317.11±0.67a |
2300 | 粉砂质壤土 Silty loam | 7.09±0.02b | 17.08±0.07a | 1.42±0.04a | 0.75±0.004a | 16.15±0.01a | 14.32±0.17a | 319.11±1.30a |
图4
不同海拔葡萄果皮单体花色苷物质含量 Dp:花翠素-3-O-葡萄糖苷Delphinidin-3-O-gliucoside,Cy:花青素-3-O-葡萄糖苷Cyanidin-3-O-glucoside,Pt:甲基花翠素-3-O-葡萄糖苷Petunidin-3-O-glucoside,Pn:甲基花青素-3-O-葡萄糖苷Peonidin- 3-O- glucoside,Mv:二甲花翠素-3-O-葡萄糖苷Malvidin-3-O-glucoside,Pn-Ace:甲基花青素-3-O-(6-O-乙酰化)Peonidin-3-O-(6-O-acetate)- glucoside,Mv-Ace:二甲花翠素-3-O-(6-O-乙酰化)葡萄糖苷Malvidin- 3-O-(6-O-acetate)-glucoside,Pn-Cou:甲基花青素-3-O-(6-O-香豆酰化)葡萄糖苷Peonidin-3-O-(6-O-coumarate)-glucoside,Mv-Cou:二甲花翠素-3-O-(6-O-香豆酰化)葡萄糖苷Malvidin-3-O-(6-O-coumarate)- glucoside *表示不同海拔之间单体花色苷含量差异显著(P<0.05)且含量较高"
表2
不同海拔葡萄果皮非花色苷单体酚类物质含量"
年份 Years | 海拔 Altitude (m) | 黄烷醇类 Flavanols | 黄酮醇类 Flavonols | 羟基肉桂酸类 Hydroxycinnamic acids | 羟基苯甲酸类 Hydroxybenzolic acids | ||||||||
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儿茶素 Catechin | 表儿茶素 Epicatechin | 槲皮素 Quercetin | 山奈酚 Kaempferol | 绿原酸 Chlorogenic acid | 咖啡酸 Caffeic acid | 反式阿魏酸 Trans-ferulic acid | 对香豆酸 P-coumaric acid | 没食子酸 Gallic acid | 原儿茶酸 Protocatechuic acid | 香草酸 Vanillic acid | 丁香酸 Syringic acid | ||
2021 | 2 181 | 0.60±0.05a | 0.58±0.01a | 3.00±0.04b | 1.84±0.02b | 1.02±0.001a | 0.90±0.01a | 0.39±0.001a | 0.40±0.001a | 0.33±0.002a | 0.54±0.002a | 0.36±0.02a | 0.35±0.001a |
2 300 | 0.59±0.02a | 0.61±0.01a | 4.06±0.13a | 1.98±0.001a | 1.03±0.03a | 0.90±±0.001a | 0.41±0.01a | 0.41±0.002a | 0.32±0.001a | 0.55±0.003a | 0.35±0.01a | 0.35±0.01a | |
2022 | 2 181 | 0.52±0.05a | 0.75±0.02b | 2.89±0.10b | 2.14±0.13a | 1.00±0.001b | 0.89±0.006a | 0.40±0.002b | 0.34±0.006b | 0.32±0.001b | 0.54±0.001a | 0.37±0.005b | 0.40±0.005a |
2 300 | 1.37±0.29a | 0.98±0.04a | 3.41±0.09a | 2.25±0.46a | 1.44±0.02a | 1.01±0.07a | 0.50±0.004a | 0.40±0.001a | 0.43±0.001a | 0.53±0.02a | 0.49±0.01a | 0.45±0.04a |
图6
海拔及气候因子与葡萄果皮酚类物质的灰色关联分析 Qu:槲皮素 Quercetin;AL:海拔 Altitude;HAT:最高空气温度 Highest air temperature;MAT:平均空气温度 Mean air temperature;LAT:最低空气温度 Lowest air temperature;HRH:最高相对湿度 Highest relative humidity;MRH:平均相对湿度 Mean relative humidity;LRH:最低相对湿度 Lowest relative humidity;DIF:昼夜温差 Day-night temperature difference;LI:光照强度 Light intensity;UVI:紫外线强度 UV intensity;PARC:光合有效辐射系数 Photosynthetic active radiation coefficient;GDD:有效积温 Growing degree days;SDIF:9月昼夜温差 September day-night temperature difference;JLRH:7月最低相对湿度 July lowest relative humidity;JLI:7月光照强度 July light intensity。*表示酚类物质与海拔显著相关(P<0.05)*represent phenolics are significantly correlated with altitude (P<0.05)"
[1] |
doi: 10.1016/j.fbio.2022.101644 |
[2] |
doi: 10.1371/journal.pone.0222854 |
[3] |
doi: 10.1016/j.fshw.2021.02.025 |
[4] |
王燕, 李德美, 孙智文, 王宗义, 赵炳岩, 王莹莹. 赤霞珠干红葡萄酒酚类物质及其与苦涩感的关联性分析. 食品与发酵工业, 2022, 48(7): 91-96.
|
|
|
[5] |
江雨, 孟江飞, 刘崇怀, 姜建福, 樊秀彩, 严静, 张振文. 中国野生葡萄果实基本品质、酚类物质含量及其抗氧化活性分析. 食品科学, 2017, 38(7): 142-148.
doi: 10.7506/spkx1002-6630-201707023 |
doi: 10.7506/spkx1002-6630-201707023 |
|
[6] |
doi: 10.3390/ijms141019651 pmid: 24084717 |
[7] |
doi: 10.3389/fpls.2021.643258 |
[8] |
赵亚蒙, 尹春晓, 梁攀, 乐小凤, 张振文. 不同海拔对刺葡萄果实风味物质的影响. 果树学报, 2018, 35(10): 1197-1207.
|
|
|
[9] |
蒋宝, 蒲飞, 孙占育, 王录军. 海拔对酿酒葡萄果实和相应葡萄酒中多酚物质影响的研究概述. 食品与发酵工业, 2016, 42(8): 262-267.
|
|
|
[10] |
doi: S0963-9969(19)30011-0 pmid: 31108820 |
[11] |
doi: 10.1038/s41598-021-82306-0 |
[12] |
doi: 10.3389/fsufs.2021.700642 |
[13] |
何涛, 杜鸿燕, 马义, 邓维萍, 朱书生, 杜飞. 香格里拉海拔高度对‘赤霞珠’葡萄果实花色苷的影响. 中外葡萄与葡萄酒, 2021(1): 8-13.
|
|
|
[14] |
|
[15] |
doi: 10.1002/jsfa.v102.13 |
[16] |
毛如志, 张国涛, 王家逵, 杜飞, 邓维萍, 邵建辉, 赵新节, 朱书生, 何霞红. 西拉葡萄浆果代谢物对低海拔和高海拔气象因子的响应. 现代农业科技, 2015(20): 240-246.
|
|
|
[17] |
|
[18] |
doi: 10.1016/j.tree.2007.09.006 |
[19] |
冀晓昊, 王海波, 张克坤, 王孝娣, 史祥宾, 王宝亮, 郑晓翠, 王志强, 刘凤之. 不同颜色果袋对葡萄花青苷合成的调控. 中国农业科学, 2016, 49(22): 4460-4468. doi: 10.3864/j.issn.0578-1752.2016.22.018.
|
|
|
[20] |
doi: 10.1038/s41598-018-26921-4 |
[21] |
doi: 10.1016/j.gene.2019.144284 |
[22] |
张衡, 刘红梅, 杨雪, 宫厚杰. 不同微喷高度对葡萄棚架下微气候因子及品质的影响. 节水灌溉, 2022(5): 97-100.
|
|
|
[23] |
杨世琼, 杨再强, 王琳, 李军, 张曼义, 李凯伟. 高温高湿交互对设施番茄叶片光合特性的影响. 生态学杂志, 2018, 37(1): 57-63.
|
|
|
[24] |
刘笑宏, 孙永江, 孙红, 翟衡. 不同叶幕类型对‘摩尔多瓦’葡萄果穗微域环境及果实品质的影响. 中国农业科学, 2016, 49(21): 4246-4254. doi: 10.3864/j.issn.0578-1752.2016.21.019.
|
|
|
[25] |
doi: 10.1007/s10725-018-0455-8 |
[26] |
张江辉, 刘洪波, 白云岗, 杨旭东, 丁平. 果园微气候因子改善葡萄净光合速率与蒸腾速率研究. 北方园艺, 2020(1): 27-33.
|
|
|
[27] |
鲍士旦. 土壤农化分析. 3版. 北京: 中国农业出版社, 2000.
|
|
|
[28] |
doi: 10.3390/foods10051073 |
[29] |
doi: 10.1016/j.foodchem.2012.04.005 |
[30] |
pmid: 17497877 |
[31] |
pmid: 10552879 |
[32] |
doi: 10.1016/j.foodchem.2008.10.068 |
[33] |
doi: 10.3390/molecules23020354 |
[34] |
赵裴, 成甜甜, 王开贤, 韩富亮. 干化处理对‘马瑟兰’葡萄有机酸、花色苷和单宁组分的影响. 食品与发酵工业, 2021, 47(18): 194-200.
|
|
|
[35] |
李桂荣, 程珊珊, 张少伟, 扈惠灵, 连艳会, 周瑞金, 朱自果. 葡萄抗寒相关生理生化指标灰色关联分析. 东北林业大学学报, 2018, 46(10): 40-47, 53.
|
|
|
[36] |
|
[37] |
王小龙, 张正文, 钟晓敏, 王福成, 史祥宾, 张艺灿, 王宝亮, 冀晓昊, 王海波. 不同组织和土壤矿质营养与美乐葡萄果实品质的多元分析. 果树学报, 2021, 38(12): 2108-2118.
|
|
|
[38] |
doi: 10.3389/fpls.2019.01062 |
[39] |
doi: 10.1016/j.foodchem.2014.09.150 |
[40] |
|
[41] |
doi: 10.20870/oeno-one.2017.51.2.1586 |
[42] |
doi: 10.1093/jxb/ery392 pmid: 30388247 |
[43] |
doi: 10.1111/j.1755-0238.2004.tb00008.x |
[44] |
doi: 10.1186/1471-2229-10-224 |
[45] |
|
[46] |
doi: 10.3390/ijms21010306 |
[47] |
doi: 10.1016/j.scienta.2005.01.032 |
[48] |
doi: 10.3389/fpls.2020.01095 |
[49] |
孙晨娜, 杨大新, 宋清海, 陈爱国, 闻国静, 张树斌, 张晶, 段兴武, 金艳强. 2011-2020年云南元江干热河谷生态站气象监测数据集. 中国科学数据, 2022, 7(1): 199-210.
|
|
[1] | 王慧玲, 闫爱玲, 王晓玥, 刘振华, 任建成, 徐海英, 孙磊. 葡萄果粒质量相关性状全基因组关联分析[J]. 中国农业科学, 2023, 56(8): 1561-1573. |
[2] | 生弘杰, 卢素文, 郑暄昂, 贾海锋, 房经贵. 基于广泛靶向代谢组学的葡萄种子代谢物鉴定与比较分析[J]. 中国农业科学, 2023, 56(7): 1359-1376. |
[3] | 汪月宁, 代红军, 贺琰, 魏强, 郭学良, 刘妍, 殷梦婷, 王振平. 基于转录组分析油菜素内酯对高温胁迫下酿酒葡萄花色苷合成及果实品质的调控机制[J]. 中国农业科学, 2023, 56(6): 1139-1153. |
[4] | 潘凤英, 曲俊杰, 刘露露, 孙大运, 郭泽西, 韦晓丽, 韦淑梅, 尹玲. 葡萄霜霉菌糖基水解酶基因的表达模式与功能分析[J]. 中国农业科学, 2023, 56(5): 879-891. |
[5] | 徐倩, 王晗, 马赛, 胡秋辉, 马宁, 苏安祥, 李辰, 马高兴. 杏鲍菇多糖及其消化产物对淀粉消化酶的抑制及相互作用[J]. 中国农业科学, 2023, 56(2): 357-367. |
[6] | 宋志忠, 王建萍, 史圣朋, 曹晶雯, 刘万好, 徐维华, 肖慧琳, 唐美玲. 葡萄铁蛋白基因Ferritin的鉴定、克隆及其在果实发育不同时期对氨基酸铁复合肥喷施的响应[J]. 中国农业科学, 2023, 56(18): 3629-3641. |
[7] | 李思奇, 王志慧, 常玉瑶, 吉艳芝, 郭艳杰, 刘俊, 张丽娟, 王娅静. 河北永定河流域葡萄园土壤硝态氮空间分布特征[J]. 中国农业科学, 2023, 56(17): 3399-3411. |
[8] | 刘德帅, 冯美, 孙雨桐, 王烨, 迟敬楠, 姚文孔. 葡萄VvGAI1与VvJAZ9蛋白互作及低温下的表达模式分析[J]. 中国农业科学, 2023, 56(15): 2977-2994. |
[9] | 王霏, 肖迎珂, 宣旭娴, 张晓雯, 刘菲, 查紫仙, 代梦瞳, 王西成, 吴伟民, 房经贵, 王晨. VvmiR164s-VvNAC100作用模块鉴定及其在葡萄子房发育过程中响应赤霉素的表达分析[J]. 中国农业科学, 2023, 56(10): 1966-1981. |
[10] | 张克坤,陈可钦,李婉平,乔浩蓉,张俊霞,刘凤之,房玉林,王海波. 灌水量对限根栽培‘阳光玫瑰’葡萄果实发育与香气物质积累的影响[J]. 中国农业科学, 2023, 56(1): 129-143. |
[11] | 李旭飞,杨盛迪,李松琦,刘海楠,裴茂松,韦同路,郭大龙,余义和. 葡萄VlCKX4表达特性分析与转录调控预测[J]. 中国农业科学, 2023, 56(1): 144-155. |
[12] | 邵淑君,胡璋健,师恺. 亚油酸乙醇胺诱导番茄对灰葡萄孢抗性的作用及机制[J]. 中国农业科学, 2022, 55(9): 1781-1789. |
[13] | 吕馨宁,王玥,贾润普,王胜男,姚玉新. 不同温度下褪黑素处理对‘阳光玫瑰'葡萄采后品质的影响[J]. 中国农业科学, 2022, 55(7): 1411-1422. |
[14] | 郭泽西,孙大运,曲俊杰,潘凤英,刘露露,尹玲. 查尔酮合成酶基因在葡萄抗灰霉病和霜霉病中的作用[J]. 中国农业科学, 2022, 55(6): 1139-1148. |
[15] | 王慧玲, 闫爱玲, 孙磊, 张国军, 王晓玥, 任建成, 徐海英. 鲜食葡萄果实单萜合成关键基因的eQTL分析[J]. 中国农业科学, 2022, 55(5): 977-990. |
|