【目的】探究不同外源糖对葡萄试管苗生长发育及蛋白激酶基因转录调控的影响,应用转录组测序挖掘蛋白质磷酸化过程中的基因,为葡萄蛋白激酶相关基因功能的验证奠定一定基础。【方法】在基本培养基中分别添加2%的蔗糖、葡萄糖和果糖,以无糖为对照,分别命名为S20、G20、F20和CK,经过37 d培养后,测定不同处理的地上和地下鲜重,并采用Illumina HiSeq TM 2000对各处理叶片进行转录组测序,通过综合生物信息学分析（参考基因组比对、差异基因（DEGs）筛选、COG（Cluster of Orthologous Groups of proteins）注释、GO（Gene Ontology）注释等）筛选出蛋白激酶相关基因,通过qRT-PCR分析该蛋白激酶相关基因的表达特性。【结果】F20、G20和S20处理下的葡萄（‘红地球’）试管苗与CK相比,地上鲜重具有明显差异,且F20最高,而G20地下鲜重最高。SNP统计发现,转换是主要的变异类型,颠换次之,且发生在基因间区的SNP数量最多,其次是下游;剪接位点供体和同义终止发生的基因数量最少且相等。4个样品中共获得了2 633个差异基因,3个处理与CK相比,共有差异基因180个且被聚类为3组,第一组中127个基因仅在CK中高表达,第二组19个基因仅在G20下高表达,而第三组34个基因在3个处理下表达模式不尽相同。这些共有的差异基因在COG中注释到了26个基因并分在11个功能类别中,且主要注释在一般的功能类别中。在GO分类中,共有的基因分别被注释在分子功能、生物学过程和细胞组分的14、22和13个功能类别中。共筛选出7种蛋白激酶,分别为葡萄糖激酶（Glucokinase,GK）、丝裂原活化蛋白激酶（Mitogen-activated protein kinases,MAPKs）、钙调蛋白激酶（Calcineurin protein kinase,CBL）、蛋白磷酸酶2（Protein phosphatase 2,PP2A）、己糖激酶（Hexokinase,HXK）、组氨酸蛋白激酶（Histidine protein kinase,HPK）和酪氨酸激酶（Tyrosine kinase,TK）,其不同激酶的基因在不同处理中具有各自的表达模式,经qRT-PCR验证,选择的20个差异基因中有17个基因表达与转录组测序结果相一致。【结论】在葡萄试管苗培养中,果糖较葡萄糖和蔗糖相比对生长较好。测序得出180个差异基因对3种不同糖均作出响应,这些基因在COG数据库中主要富集在膜酯转运和代谢、次级代谢物和碳水化合物的合成、转运和分解;GO中大多注释在蛋白激酶和氧化还原酶的活性中;筛选出了7种蛋白激酶,这些差异基因在数量、功能分类和代谢通路上对糖的响应各不相同。
【目的】探讨不同架式对葡萄果实成熟期间单萜类化合物合成的影响,进一步从基因表达水平揭示基因转录与单萜积累的关系,以期为生产中架式选择及葡萄果实香味品质的提高提供一定的理论依据。【方法】以T型和V型架式栽培的‘爱神玫瑰’葡萄果实为试材,于果实成熟初期（花后30 d）开始取样,直至果实完全成熟。连续两年常规方法测定果实样品可溶性固形物及可滴定酸含量,利用顶空固相微萃取结合气相色谱与质谱联用技术（SPEME-GC-MS）测定果实中单萜类组分和含量的变化,采用实时荧光定量PCR技术分析单萜合成途径中关键基因脱氧木酮糖磷酸合酶基因（DXS1和DXS3）、脱氧木酮糖磷酸还原异构酶基因（DXR）、异戊烯基焦磷酸还原酶基因（HDR）、里那醇合成酶基因（Liner syn）和萜品醇合成酶基因（Terp syn）的表达变化。【结果】随着果实成熟,可溶性固形物含量逐渐升高,而可滴定酸含量逐渐降低。成熟期的T型架葡萄果实可溶性固形物含量显著高于V型架,可滴定酸含量没有显著差异。2016年和2017年两种架式果实样品中分别检测到27和28种单萜类化合物。检测结果表明不同架式主要萜烯类化合物组分不尽相同,随着果实成熟,主要萜烯类成分也发生变化。成熟时,T型架果实中主要单萜类化合物有里那醇、柠檬烯、α-萜品醇、β-cis-罗勒烯和香叶醇;V型架主要有里那醇、α-萜品醇、柠檬烯、橙花醚和β-cis-罗勒烯等,其中以里那醇含量最高。2016年成熟期T型架果实单萜总量达到108.18 μg?L -1,是V型架最高含量的1.9倍。而2017年成熟期T型架果实单萜总量达到403.24 μg?L -1,是V型架最高含量的1.5倍;大多数单萜类化合物含量在成熟时表现为T型架显著高于V型架。在整个果实成熟期间,两种架式葡萄果实单萜类化合物积累表现为两种变化模式,包括里那醇、香叶醇、橙花醇及萜品醇等在内的大部分化合物遵循第一种模式,即在果实成熟时含量达到最高。但是不同架式表现又略微不同,(E,Z)-别罗勒烯、β-cis-罗勒烯、柠檬烯和α-萜品醇等化合物在T型架果实中表现为先下降,花后57 d急剧升高,成熟后期（花后76 d）又下降的趋势。而在V型架果实中这些化合物含量随着果实成熟逐渐上升,花后48 d达到积累高峰,之后又逐渐下降至最低含量。另外,果实成熟期间单萜合成途径基因（DXS1、DXS3、DXR、DHR、Liner syn 和Terp syn）表达量随着果实成熟呈上升趋势。不同架式葡萄果实成熟期间单萜总量积累规律与DXS3、HDR、Liner syn和Terp syn表达规律相似。成熟期T型架果实中各个基因表达量明显高于V型架,与单萜类化合物积累模式相一致。【结论】T型架式栽培更有利于果实单萜类物质的积累,T型架式单萜类化合物的高效积累与其代谢途径多个关键酶基因高效表达密切相关。
【目的】比较研究2种不同架式对鲜食葡萄多年生大树在栽培性状、果实品质、病害发生情况等的影响,为华北冲积平原埋土区推广适宜的葡萄栽培架式提供参考。【方法】以鲜食葡萄‘瑞都脆霞’‘瑞都无核怡’和‘瑞都香玉’为试材,分别采用T型架和V型架栽培,系统分析2种架式对葡萄物候期、生长结果习性、光合作用、树体结构、果实基本理化指标,多酚化合物含量和栽培用工等方面的影响。【结果】2种架式的物候期和结果习性差异不显著。T型架葡萄副梢管理次数、摘心次数、结果枝绑缚次数和冬季修剪工时均小于V型架,二者冬季下架埋土和春季出土上架所用工时无显著差异。‘瑞都脆霞’T型架在2017年的净光合速率小于V型架,‘瑞都无核怡’T型架在2016年的净光合速率小于V型架,其他情况均表现为T型架的光合性能更强。2017年3个品种在2种架式下的新梢粗度无显著差异。新梢粗度标准差的结果表明,当葡萄树体的树势由强旺调控至中庸水平后,3个品种在T型架的新梢粗度标准差分别为2.3、2.6和2.3,低于V型架的2.7、2.75和3.0,表现出更强的新梢一致性。3个品种在叶幕高度和叶幕长度的表现有所差异,但是V型架的叶幕厚度和叶幕体积均大于T型架,其中‘瑞都脆霞’和‘瑞都香玉’达到显著水平;‘瑞都脆霞’和‘瑞都香玉’在V型架下的叶面积指数高于T型,‘瑞都无核怡’结果相反;2种架式下的叶片叶绿素含量并无显著差异。V型架的叶片霜霉病发病率和病情指数均显著高于T型,白粉病差异不显著。在产量调控至同一水平时,2种架式的穗重、单粒重、纵横径和可溶性固形物之间无显著差异,但是2016年和2017年T型架下葡萄果实的固酸比显著优于V型架。‘瑞都脆霞’和‘瑞都无核怡’在T型架下的总花色苷含量高于V型,其中‘瑞都无核怡’达到显著水平,比V型架高0.018 mg·g -1;3个品种在T型架下的类黄酮含量均高于V型架,其中‘瑞都香玉’达到显著水平,比V型架高0.70 mg·g -1;‘瑞都无核怡’在T型架下的原花色素含量显著高于V型架,另外2个品种架式间差异不显著。【结论】对位于华北冲积平原且须埋土防寒的葡萄产区,相较于V型架,T型架叶片光合利用效率更高,叶部病害发生更少,新梢生长一致性更好,果实品质更优,口感更佳,管理更省工,具有推广应用价值。
【目的】探明架式和新梢间距对‘巨峰’葡萄果实品质的影响,为‘巨峰’葡萄叶幕分布标准化管理提供理论依据。【方法】以6年生‘贝达’砧‘巨峰’葡萄为试材,采用Y型架和龙干型水平架两种架式,通过定梢绳控制新梢间距分别为10、15和20 cm,研究架式和新梢间距对成熟期‘巨峰’葡萄单粒重、可溶性固形物、可滴定酸、维生素C、花青苷和香气等果实品质的影响。【结果】单粒重、可溶性固形物、可滴定酸和维生素C含量仅与架式存在显著性相关,而与新梢间距不存在显著性相关,花青苷含量与架式和新梢间距均存在显著性相关;香气总含量与架式存在显著性相关,而与新梢间距不存在显著性相关,其中醛类、醇类和萜烯类香气物质含量与香气总含量规律一致,而酯类香气物质含量仅与新梢间距存在一定相关性;对6个处理的单粒重、可溶性固形物、可滴定酸、维生素C、花青苷、酯类、醛类、萜烯类和醇类香气含量等9个指标进行Topsis综合评价分析,结果表明水平架配合新梢间距15 cm得分最高。【结论】建议‘巨峰’葡萄在生产中采用斜干水平龙干型配合水平叶幕,定梢绳间距15 cm。
【目的】盐胁迫严重影响果树作物产量及品质。自然条件下,土壤中盐分浓度不均一,同一植株根系不同部位所处的盐环境不同。本文旨在测定根系局部盐处理对葡萄植株的伤害程度,并从Na +积累特性和碳氮分配角度揭示非处理侧根系缓解盐伤害的机理。【方法】利用分根栽培控制根系盐环境,根系两侧NaCl浓度（mmol·L -1）设置为0/0、0/50、50/50、0/100、100 /100 5种处理。通过测定叶绿素、丙二醛（MDA）和叶绿素荧光参数来反应植株伤害程度;通过测定Na +含量、离子流和根域介质电导率来检测Na +体内运转特性;通过测定氮肥利用率和碳氮分配率分析不同盐处理下各组织碳、氮水平。【结果】处理15 d和30 d时,双侧均匀盐处理显著降低叶绿素含量,提高叶片和根系MDA水平;同浓度单侧盐处理能有效缓解叶绿素下降和MDA积累。Fv/Fm、ETR等叶绿素荧光参数测定表明了相似的结果。以上结果表明,单侧盐处理下,非处理侧根系能有效减轻盐对葡萄植株的伤害。处理15 d时,各种方式的NaCl处理均不同程度增加了根系和叶片Na +含量;尤其是在单侧盐处理下,非处理侧根系Na +含量显著增加;与同浓度双侧均匀盐处理相比,单侧盐处理显著降低了叶片Na +水平,100 mmol·L -1单侧盐处理显著降低了处理侧根系Na +浓度。非盐处理对照根系Na +流为内运;处理24 h时,双侧盐处理的根系外排Na +,100 mmol·L -1单侧盐处理下非处理侧根系Na +流转变为外运。此外,单侧盐处理下,非处理侧根系周围栽培介质电导率较对照显著提高。以上结果表明,处理侧根系吸收的Na +能从非处理侧根系排出体外,避免处理侧根系和叶片Na +大量积累。根系双侧NaCl处理显著降低了氮肥利用率,且与处理浓度有关;单侧盐处理能减缓氮肥利用率的下降,并且0/100 mmol·L -1处理下,非处理侧根系氮肥利用率较对照显著提高。双侧盐处理尤其是100 mmol·L -1重度盐胁迫不利于氮向叶片和根中分配,而促进了氮向多年生蔓中分配,利于氮的储存。而单侧盐处理降低了多年生蔓中氮的储藏,同时缓解了叶片和根系中氮分配率的下降。双侧盐处理降低了叶片和根中碳分配率,单侧盐处理能缓解叶片碳分配率的下降,提高盐处理下根系碳分配率。50和100 mmol·L -1盐处理对一年生蔓和多年生蔓碳的分配率具有不同的影响,50 mmol·L -1单、双侧盐处理提高了多年生蔓的碳分配率,而100 mmol·L -1单、双侧处理降低了多年生蔓的碳分配率。【结论】与均匀盐处理相比,同浓度单侧盐处理对葡萄植株的伤害程度较轻。盐处理侧根系吸收的Na +可运输到非处理侧根系,进而排出体外,降低叶片Na +积累水平。非处理侧根系能缓解盐胁迫导致的叶片和根系碳、氮分配率的下降。
【目的】自然界中臭氧与强光和高温逆境因素往往同时存在,探讨光强和温度及臭氧的交叉胁迫对葡萄叶片光系统功能的伤害机制,为生产上通过调控光照、温度缓解臭氧对葡萄的危害提供理论依据。【方法】以盆栽‘赤霞珠’葡萄为试验材料,利用叶绿素荧光动力学技术,研究（120±20）nL?L -1的臭氧浓度下,不同光强（800、1 600 μmol?m -2?s -1）与温度（26℃、40℃）处理对光系统II光化学活性的影响。 【结果】臭氧胁迫下40℃的高温和1 600 μmol?m -2?s -1的强光均可以显著降低叶片最大光化学效率（Fv/Fm）、线性电子传递速率（ETR）、单位面积有活性反应中心的数量（RC/CSm）以及光化学淬灭系数（qP）,同时降低了光系统I激发能分配系数（α）,增大了光系统II激发能分配系数（β）,导致两个光系统之间的激发能分配严重偏离平衡,造成了光系统II的伤害,1 600 μmol?m -2?s -1的强光影响大于40℃的高温影响,强光、高温与臭氧复合胁迫对葡萄叶片影响最为严重。其中臭氧、适光、高温（T2）和臭氧、强光、适温（T3）处理后的叶片PSⅡ最大光化学量子产量Fv/Fm值分别比臭氧、适光、适温处理（T1）降低了10.3%和38.8%,臭氧、强光、高温（T4）处理后Fv/Fm降幅最大,达到54.8%。T2、T3和T4处理后叶片PSII的潜在活性Fv/Fo分别比T1降低了30.4%、69.6%和80.3%。与T1相比,T2、T3和T4处理后的叶片单位面积内有活性反应中心的数量RC/CSm值分别降低了26.8%、68.4%和70.2%,T2、T3和T4处理后的叶片Ψo值分别比T1降低了11.2%、21.6%、40.8%。T2、T3及T4处理葡萄叶片实际光化学效率Fv'/Fm'值分别比T1降低了7.9%、22.1%和42.3%;同时,各处理显著降低了植物叶片线性电子传递速率ETR,T4处理降幅最大,比T1降低了62.5%,T2和T3处理分别降低了17.6%和37.5%。T2、T3 和T4的叶片光化学淬灭qP值分别比T1降低了10.7%和19.8%和39.5%。T2、T3和T4处理后葡萄叶片吸收的光能用于光化学反应的比例均有所下降,分别比T1处理降低18.8%和38.8%和62.0%。与T1相比,T2、T3和T4处理吸收的光能用于热耗散的比例均增加,增幅分别为15.9%、36.2%和60.5%,同时,过剩光能分别增加12.5%、19.1%和25.2%。不同处理显著降低了叶片PSI激发能分配系数（α）,与T1相比,T2、T3和T4分别下降了6.6%和12.8%和25.1%;同时,不同处理后叶片PSII激发能分配系数（β）均显著上升,T2、T3、T4分别比T1升高了4.5%、8.7%、17.1%。光系统间激发能分配不平衡偏离系数（β/α-1）变化趋势与PSII激发能分配系数一致,T2、T3处理的β/α-1分别比T1升高37.7%和78.3%,T4升高幅度最大,达到187.8%。【结论】温度、光照逆境增加了PSII活性对臭氧胁迫的敏感性,以强光胁迫的作用效果更显著,而高温、强光胁迫下臭氧对PSII活性抑制程度最大。
【目的】‘红提’葡萄贮藏过程中易出现失水、落粒、腐烂、干梗等问题,生产中较难贮藏。研究1-MCP与Na2S2O5对采后生理及贮藏品质的影响,为延长‘红提’葡萄贮藏保鲜期提供理论依据和技术参考。【方法】以陕西合阳‘红提’葡萄为试材,用0.04 mm的带孔聚乙烯（PE）薄膜袋封口,在温度（-1±0.5）℃、相对湿度90%—95%条件下贮藏,用无保鲜剂处理的‘红提’葡萄为对照。以呼吸强度、失重率、可滴定酸含量、果实硬度、丙二醛含量、可溶性固形物含量、果实细胞膜相对渗透性、原果胶、可溶性果胶、还原糖含量及超氧化物歧化酶（SOD）、多酚氧化酶（PPO）、多聚半乳糖醛酸酶（PG）、过氧化物酶（POD）、过氧化氢酶（CAT）活性为测定指标,研究‘红提’葡萄的呼吸类型以及1-MCP、Na2S2O5、1-MCP与Na2S2O5复合3种保鲜剂处理对‘红提’葡萄采后生理及贮藏过程中相关理化指标的影响,计算贮藏期商品果率,贮藏180 d时对‘红提’葡萄的色、香、味、形等感官性状进行综合评价。【结果】‘红提’葡萄穗轴为呼吸跃变型,果穗、果粒为呼吸非跃变型。3种保鲜剂处理对‘红提’葡萄的品质均有不同程度的影响,1-MCP与Na2S2O5复合处理能抑制PPO、POD、SOD、PG活性,增强CAT活性,从而延缓丙二醛、可溶性果胶含量、果实细胞膜相对透性和失重率上升,减缓果实硬度、原果胶以及呼吸强度的降低,有效防止‘红提’葡萄腐烂变质,保持较高含量的可溶性固形物、可滴定酸、还原糖。贮藏180 d感官鉴评,1-MCP与Na2S2O5复合处理品质良好,各项指标均高于其他处理,营养成分损失较少,商品果率90.4%,感官鉴评90.2分。【结论】用3 mg·kg -1 FW的1-MCP与4 g·kg -1 FW的Na2S2O5复合处理采后‘红提’葡萄,可有效减缓果实软化、原果胶和呼吸强度的变化速率,保持较高含量可溶性固形物、可滴定酸及还原糖,果实综合品质良好。
