炎热气候条件下抗蒸腾剂对酿酒葡萄光合特性与葡萄酒品质的影响

2019-09-23李婉平刘敏王皆行姚衡成正龙窦俊霞周晓明房玉林孙翔宇

中国农业科学 2019年17期

李婉平，刘敏，王皆行，姚衡，成正龙，窦俊霞，周晓明，房玉林，孙翔宇

李婉平1，刘敏1，王皆行1，姚衡1，成正龙2，窦俊霞2，周晓明3，房玉林1，孙翔宇1

（1西北农林科技大学葡萄酒学院/陕西省葡萄与葡萄酒工程技术研究中心，陕西杨凌 712100；2新疆瑞泰青林酒业有限公司，新疆和硕 841200；3新疆农业科学院，乌鲁木齐 830091）

针对气候炎热葡萄产区夏季高温导致的高温胁迫、果实成熟过快、糖高酸低，进而影响葡萄酒品质等现状，探讨炎热气候条件下喷施抗蒸腾剂（Anti-transpirant）对酿酒葡萄光合特性、生理指标、果实与葡萄酒相关品质的综合影响，旨在为改善炎热气候产区酿酒葡萄与葡萄酒综合品质提供理论依据。试验于2017年在新疆和硕县开展，以酿酒葡萄‘赤霞珠’（L. cv. Cabernet Sauvignon，CS）和‘雷司令’（L.cv. Riesling）为材料，于2017年7月26日、8月9日两次喷施抗蒸腾剂后，对叶片采样并测定光合指标、气孔特性、生理指标，在果实成熟过程中监测成熟度变化；并利用超高效液相色谱法（ultra performance liquid chromatography，UPLC）对成熟期果实中葡萄糖与果糖含量进行测定；采收后（‘雷司令’：8月16日；‘赤霞珠’：9月8日）采用小容器酿造法酿造赤霞珠干红与‘雷司令’干白葡萄酒，终止发酵后测定葡萄酒的基本理化指标。抗蒸腾剂显著降低了酿酒葡萄的净光合速率与气孔导度，但胞间CO2浓度、蒸腾速率在两个品种中表现不一致；利用扫描电镜观察发现，抗蒸腾剂处理显著减小了‘赤霞珠’和‘雷司令’的未成熟叶片气孔宽度（41.02%、46.94%）、开张程度（59.59%、67.43%）及分布密度（13.84%、4.97%），从而在炎热气候条件下降低水分散失；抗蒸腾剂处理显著降低了叶片中丙二醛、游离脯氨酸含量，并降低了‘雷司令’的可溶性蛋白含量，对叶绿素含量无显著影响，有利于植株减轻高温胁迫；抗蒸腾剂处理后，能够显著延缓果实还原糖含量积累和有机酸的降解，成熟期‘赤霞珠’与‘雷司令’果实中总还原糖含量分别降低6.6 g·L-1、11.7 g·L-1，总酸含量分别增加0.57 g·L-1、0.76 g·L-1，葡萄糖和果糖含量均显著降低，‘赤霞珠’和‘雷司令’葡萄酒的酒精度分别降低了0.71%、0.39%。抗蒸腾剂具有调节光合特性、减少水分蒸发、提高抗高温能力、降糖增酸、降低酒精度的作用，具有易操作、低成本、综合效果好等优势。

抗蒸腾剂；酿酒葡萄；光合特性；气孔特性；生理指标；酒精度

0 引言

【研究意义】酿酒葡萄的品质主要取决于其自身的遗传特性和环境条件，适宜的生态条件是保证酿酒葡萄优良品质的重要因素，而气候条件具有决定生产方向（酒型、酒质）的主导作用[1]。全球气候正在发生变化，平均气温显著上升[2]。炎热气候条件对酿酒葡萄与葡萄酒品质产生不利影响的现象普遍发生。气孔能控制植物光合作用、CO2气体交换和蒸腾作用水分的散失，是连接光合作用、蒸腾作用的重要枢纽。因此，从农业生产的角度出发，使用抗蒸腾剂（Anti-transpirant）控制酿酒葡萄气孔的运动从而减少植株蒸腾，并起到缓解高温胁迫、调节成熟度的作用，对提高炎热气候产区葡萄与葡萄酒品质具有重要意义。【前人研究进展】抗蒸腾剂是作用于植物表面，能够调节植物蒸腾作用，减少水分损失的一类物质的总称[3]。抗蒸腾剂的应用自20世纪60—70年代受到了很多关注，因为其有可能节约大量水，从而减轻因缺水而造成的植物损害[4]。目前，不同类型的抗蒸腾剂已被成功应用在多种园艺作物上，如在对玉米[5]、大豆[6]、小麦[7]、番茄[8]等开展的机理研究中，普遍认为在一定条件下使用抗蒸腾剂，可适当减少气孔开张度或关闭部分气孔从而降低植物的蒸腾作用，具有显著提高植物抗旱能力、减少水分散失、改善果实品质及增产的作用，而对光合作用、呼吸作用及其他生理代谢活动没有明显的不利影响。除此之外，抗蒸腾剂在延长果实保质期、防治病虫害、花卉保鲜和提高移栽幼苗的成活率等方面也有广泛应用。代谢型抗蒸腾剂是抗蒸腾剂的一种代表类型，能够通过影响气孔周围的保卫细胞来阻止气孔完全打开，从而抑制蒸腾，但不影响角质蒸腾阻力和界层水分扩散阻力[9]。以黄腐酸（fulvicacid，FA）为主要成分的FA抗蒸腾，是代谢型抗蒸腾剂的典型代表，其具有代谢与成膜的特点。20世纪80—90年代，河南省科学院化学研究所依次开发研制了“抗旱剂一号”“FA旱地龙”“农气一号”等以黄腐酸为主要成分的抗蒸腾剂，经过逐渐转变名称和剂型后，研究成果及生产应用规模与当时国外同类研究相比均位于国际领先[10]。目前，FA抗蒸腾剂已被广泛应用于小麦、玉米、水稻、棉化、花生、甘薯、烟草及蔬菜的抗旱生产与品质提升中，取得了明显的作用效果。【本研究切入点】炎热干旱气候条件下，葡萄叶片易枯黄脱落，或在枝梢叶片局部呈灼伤枯焦斑，严重影响葡萄植株的正常生长。同时，葡萄植株在炎热气候条件下为了防止灼伤并降低叶温，其叶片蒸腾散失大量水分，造成耗水。随之而来的问题还有由于气候炎热使葡萄果实的糖分快速积累而过早成熟，从而导致最终酿造的葡萄酒酒精度过高[11-13]、低酸、颜色欠佳[14]、微生物稳定性降低及非典型香气的产生[15-16]。新疆是我国重要的酿酒葡萄和鲜食葡萄产区，夏季频发高温天气，急需一种合适的栽培管理方法来解决高温带来的不良影响。目前，FA已被广泛应用于林业、农业、草业的相关研究领域中，但关于炎热气候条件下抗蒸腾剂对酿酒葡萄的应用效果的相关研究较少，抗蒸腾剂对酿酒葡萄品质的综合影响也还不够清楚。【拟解决的关键问题】本研究在具有典型炎热气候条件的新疆产区，以酿酒葡萄‘赤霞珠’和‘雷司令’为试验材料开展FA抗蒸腾剂喷施试验，探究抗蒸腾剂对炎热气候条件下酿酒葡萄植株光合、生理、果实及葡萄酒品质的综合影响，为研究新疆酿酒葡萄在炎热气候条件下增强植株抗炎热气候能力、调控果实成熟度、改善葡萄与葡萄酒综合品质等提供理论依据。

1 材料与方法

1.1 试验材料

试验地点位于新疆和硕县国菲酒庄葡萄园（42°2′ N，87°3′ E）。试验品种为酿酒葡萄‘赤霞珠’（L. cv. Cabernet Sauvignon，CS）和‘雷司令’（L. cv. Riesling）。5年生自根苗，单篱架式，龙干树形，株行距0.5 m×4.0 m，南北行向，规范化田间管理。试验所用抗蒸腾剂为FA“旱地龙”新型植物抗蒸腾剂，新疆汇通旱地龙腐植酸有限责任公司产品（黄腐酸≥30%）。

1.2 主要仪器与设备

LI-6400型光合仪（美国LI-COR公司），S-4800型冷场发射扫描电子显微镜（日本日立公司），UV-1700紫外分光光度计（日本岛津公司），LC-30A超高效液相色谱仪（日本岛津公司），CentriVap型旋转蒸发仪（美国LABCONCO公司），RC-5C-PLUS型高速冷冻台式离心机（美国Kendro公司），PB-10标准型pH计（德国Sartorius）。

1.3 试验设计

分别在‘赤霞珠’与‘雷司令’试验田选取两个相邻行作为试验小区，每个小区除去地头两个水泥柱距离，向后选择5个水泥柱中葡萄植株作为试验材料（每个水泥柱间隔中栽植6—8株）。两个品种的处理时间均为2017年7月26日、8月9日两次（处于‘赤霞珠’果实转色前、后期）。‘赤霞珠’与‘雷司令’对照组喷蒸馏水，试验组喷施稀释600倍的FA“旱地龙”。喷施时选取在19：00之后（傍晚），叶片正、反两面喷施，为了确保抗蒸腾剂的持久性和效果发挥，每次重复喷施两次以充分覆盖于叶片表面。‘雷司令’采收时间为8月16日，‘赤霞珠’为9月8日。

1.4 采样方法

光合测定、生理指标测定与气孔电镜扫描的日期标注及田间温、湿度测定情况如图1所示。

叶片采样：首次喷施后次日开始的第2、5、8、11和14天，各处理的水泥柱间选择3株葡萄（共15株），选择每个植株结果母枝基部向上的第5片平整光洁、长势良好、大小一致的叶片作为光合指标测定对象，并做标记；首次喷施后次日开始的第1、2、4、6、8、11和14天，采相同位置的叶片用于生理指标测定；喷施后第7天，用相同的方法选取每个植株长度生长一致的3个新梢，每个新梢选取顶端向下的第5片叶（为未成熟叶）用于电镜扫描观察。

果实采样：果实成熟度监测为每隔10 d左右进行一次采样，待葡萄成熟时采样间隔时间缩短至3—5 d。采样时，每个处理随机抽取5株葡萄，分别采阴、阳面的上、中、下各1穗葡萄，每穗分别采阴、阳面上、中、下各2粒葡萄（每个处理共计采取180粒）。待葡萄完全成熟后每处理采样6—7 kg，测定还原糖、总酸及可溶性单糖含量，其余样品按照干红、干白葡萄酒标准工艺酿制，葡萄酒酿造完成后测定其基本理化指标。

1.5 测定指标及方法

1.5.1 光合特性每次喷施后次日开始的第2、5、8、11、14天，于晴天上午09：00—11：00采用LI-6400型光合仪测定蒸腾速率（transpiration rate，Tr）、净光合速率（net photosynthetic rate，Pn）、气孔导度（stomatal conductance，Gs）、胞间二氧化碳浓度（intercellular CO2concentration，Ci），设定光强为1 800 µmol∙m-2∙s-1。每处理重复测定3次，取平均值。

图1 果实周围日平均温度、平均湿度的变化情况及采样日期

1.5.2 叶绿素含量叶绿素含量的测定采用丙酮浸提法[17]。

1.5.3 渗透调节物质含量丙二醛（Malondialdehyde，MDA）的测定采用硫代巴比妥酸法[17]；游离脯氨酸含量采用磺基水杨酸提取，茚三酮比色方法测定[18]；可溶性蛋白含量的测定采用考马斯亮蓝法[17]。

1.5.4 扫描电镜观察蒸馏水清洗喷施抗蒸腾剂7 d的叶片，取主叶脉两侧的部分，用刀片切成5 mm×5 mm的小方块，将其于2 mL离心管中，用pH 6.8、4%戊二醛固定。用0.1 mol∙L-1、pH 6.8的PBS缓冲液清洗4次，每次10 min。用30%、50%、70%、90%乙醇脱水各一次，每次20 min，再用100%乙醇脱水3次，每次30 min，然后用乙酸异戊酯置换。用英国Quorum K850临界点干燥仪干燥样品，用日本日立E-1045离子溅射仪进行喷金，在日本日立S-4800冷场发射扫描电子显微镜下进行观察和拍照。

1.5.5 葡萄酒酿造工艺将葡萄采收后，除梗破碎，采用小容器酿造法进行发酵，温度控制在25—28℃，当还原糖小于2 g∙L-1时终止发酵，过滤装瓶[19]。

1.5.6 葡萄与葡萄酒基本理化指标还原糖（reducing sugar，RS）含量采用斐林试剂滴定法测定，以葡萄糖计；总酸（titrable acidity，TAC）含量采用NaOH滴定法测定，以酒石酸计；pH用pH计测定；挥发酸用水蒸汽蒸馏法（醋酸计）；酒精度用密度瓶法测定；葡萄糖、果糖样品采用UPLC测定，具体方法如下。

标准溶液配制：称取葡萄糖、果糖各1.00 g于10 mL容量瓶，定容得到100 g∙L-1混合标液，纯水依次配制为100、50、40、30、20、10、5和2.5 g∙L-1标液，0.45 μm滤膜过滤，保存于-20℃冰箱。

样品提取：果实去掉籽、皮后液氮研磨，称取3.00 g于15 mL离心管，80%乙醇溶液加6 mL，超声20 min（35℃），离心10 min（8 000 r/min、20℃），重复3次提取步骤，合并上清液后减压浓缩（35℃)，定容至10 mL，0.45 μm滤膜过滤。

色谱条件：ZORBAX SB-C18（4.6 mm×150 mm，5 µm）色谱柱；流动相为乙腈-水（80﹕20，v/v）；柱温：40℃；进样量：20 μL；流速：1.2 mL∙min-1；检测器：示差检测器；分析时间：15 min。根据标准样品绘制标准曲线进行定量计算。

1.6 数据处理

采用Microsoft Office 2007处理数据；SPSS20.0进行单因素方差分析（＜0.05，Duncan）、检验；GraphPad Prisim 6.0绘图。

2 结果

2.1 抗蒸腾剂对葡萄植株光合作用的影响

图2-A表示植株净光合速率变化情况。喷施抗蒸腾剂后次日开始的第2天，抗蒸腾剂较对照组就表现出了显著差异，在随后的2—14 d内，除第5天，Ri-CK（‘雷司令’-对照组，下同）与Ri-AT（雷司令-抗蒸腾剂处理组，下同）间无显著差异外，其余CS-AT（‘赤霞珠’-抗蒸腾剂处理组，下同）和Ri-AT处理均始终显著降低了葡萄的净光合速率。整体分析，相比CS-CK（‘赤霞珠’-对照组，下同）、Ri-CK分别平均显著降低光合速率1.09和1.62 µmol∙m-2∙s-1，降幅分别为11.25%、17.66%，对‘赤霞珠’与‘雷司令’葡萄净光合速率的影响均达到显著水平（＜0.05）。

图2-B表示蒸腾速率变化情况。炎热气候条件下，喷施抗蒸腾剂后的2—14 d内，由于测定日期的气温呈现逐渐下降趋势，因此，测定结果显示各对照组和处理组的蒸腾速率逐渐下降。但整体分析，抗蒸腾剂分别平均降低‘赤霞珠’和‘雷司令’蒸腾速率0.70和1.37 mmol∙m-2∙s-1，降幅分别为7.23%、15.45%，对‘雷司令’蒸腾速率的降低作用达到显著水平（＜0.05）。

图2-C表示气孔导度变化情况。喷施抗蒸腾剂后，‘赤霞珠’气孔导度持续下降，而‘雷司令’在喷施后2—5 d中略有提高后逐渐下降，可能与当地出现的短暂气候田间变化情况有关（期间温度不断降低，湿度先升高后下降）。整体分析，抗蒸腾剂分别平均降低‘赤霞珠’和‘雷司令’气孔导度60.82 mmol∙m-2∙s-1、50.50 mmol∙m-2∙s-1，降幅分别为16.55%、18.35%，对两个品种气孔导度的降低作用均达到显著水平（＜0.05）。

图2-D表示胞间CO2浓度变化情况。各处理的胞间CO2浓度测定时大体趋势表现略有提高后逐渐降低，在第5天时浓度最高，浓度分别为166.14和159.13 µmol∙m-2∙s-1，这可能是由于第5天在所有测定日期内气温最高（30.6℃），湿度最低（42.2% RH），短暂的气候原因提高了各处理光合作用。但整体分析可知，抗蒸腾剂分别平均降低‘赤霞珠’和‘雷司令’气孔导度4.60和1.82 µmol∙m-2∙s-1，降幅分别为2.90%、1.20%，对‘赤霞珠’葡萄胞间CO2浓度的降低作用达到显著水平（＜0.05）。

综上，抗蒸腾剂在处理后第2天即对‘赤霞珠’与‘雷司令’各光合指标形成显著影响。显著降低了‘赤霞珠’葡萄的净光合速率、气孔导度、胞间CO2浓度；对于‘雷司令’，显著降低了该品种的净光合速率、气孔导度与蒸腾速率。

不同小写字母表示差异显著（P＜0.05）。下同 Different lowercase letters indicate significant differences (P＜0.05). The same as below

2.2 抗蒸腾剂对炎热气候条件下叶片气孔分布与大小的影响

从图3可以看出，由300倍放大图可见抗蒸腾剂处理使叶片表面气孔变得稀疏，3 000倍放大后清晰可见气孔开张度明显减小，出现闭合趋势。由表1可知，相比对照组，抗蒸腾剂处理显著减小‘雷司令’叶片气孔各项特性指标：气孔长度减小5.14 µm（25.21%）、气孔宽度减小4.01 µm（46.94%）、气孔开张程度减小2.42 µm（67.43%）、气孔密度减少33.49个/mm2（4.97%）。抗蒸腾剂可以减小‘赤霞珠’叶片的气孔长度1.76 µm，未达到显著水平，但显著减小气孔宽度3.10 µm（41.02%）、气孔开张程度2.47 µm（59.59%）、气孔密度26.4个/mm2（13.84%）。说明抗蒸腾剂可以显著影响葡萄叶片表面气孔分布及开张情况，可降低水分大量散失，在炎热气候条件下对植株内部生理起到保持水分的作用。

A: CS-CK（×300）; B: CS-AT（×300）; C: Ri-CK（×300）; D: Ri-AT（×300）; E: CS-CK（×3000）; F: CS-AT（×3000）; G: Ri-CK（×3000）; H: Ri-AT（×3000）

表1 抗蒸腾剂对炎热气候条件下葡萄叶片表皮气孔特性的影响

指标重复测定3次，结果以平均值±标准差表示；同列不同字母表示处理间在0.05水平存在显著性差异。下同

The indicator was repeatedly measured 3 times and the results were expressed as mean ± standard deviation; Different letters inthe same column indicate significant difference among treatment at 0.05 level. The same as below

2.3 抗蒸腾剂对叶片生理指标的影响

图4-A表示MDA含量变化。‘雷司令’MDA含量全程（1—14 d）显著高于‘赤霞珠’，在测定日期内由于高温作用下MDA含量逐渐升高，但在第14天，CS-AT、Ri-AT的MDA含量相比于对照分别降低了3.12和1.66 µmol∙g-1FW，且抗蒸腾剂分别平均降低‘赤霞珠’和‘雷司令’MDA含量3.04和2.67 µmol∙g-1FW，降幅分别为12.22%、7.98%，均达到显著水平（＜0.05）。

图4-B表示游离脯氨酸含量变化。高温气候条件下，处理后第2天各处理游离脯氨酸浓度达到峰值，随着抗蒸腾剂作用效果的发挥，之后各处理植株游离脯氨酸含量趋于平稳。抗蒸腾剂处理后，全程分别平均降低‘赤霞珠’和‘雷司令’游离脯氨酸含量4.32和3.17 µg∙g-1，降幅分别为18.82%、17.57%，均达到显著水平（＜0.05）。

图4-C表示可溶性蛋白含量。随着处理天数的延长，各处理可溶性蛋白含量有逐渐升高的趋势，但相同测定日期内，抗蒸腾剂对‘雷司令’的可溶性蛋白含量均有显著降低作用。整体分析，抗蒸腾剂分别平均降低‘赤霞珠’和‘雷司令’可溶性蛋白含量0.53和4.92 mg∙g-1FW，降幅分别为5.06%、30.48%，对‘雷司令’可溶性蛋白含量的降低作用达到显著水平（＜0.05）。

图4-D表示叶绿素含量变化。CS-CK、CS-AT、Ri-CK、Ri-AT全程平均叶绿素含量分别为2.49、2.55、3.05和3.20mg∙g-1，‘雷司令’各处理叶绿素含量明显高于‘赤霞珠’。抗蒸腾剂处理后，对‘赤霞珠’与‘雷司令’叶绿素的影响未达到显著水平（＞0.05）。

综上，抗蒸腾剂处理降低了‘赤霞珠’和‘雷司令’的MDA、游离脯氨酸含量，此外，降低了‘雷司令’的可溶性蛋白含量，且对两个品种叶绿素含量均无显著影响。说明炎热气候条件下，抗蒸腾剂对缓解‘赤霞珠’与‘雷司令’植株生理有较明显效果，对提高抵御高温能力有显著作用。

图4 抗蒸腾剂对叶片MDA(A)、游离脯氨酸(B)、可溶性蛋白(C)、叶绿素含量(D)的影响

2.4 抗蒸腾剂对果实与葡萄酒重要品质性状的影响

2.4.1 对果实中总还原糖、总酸、葡萄糖及果糖的影响由图5可知，对于‘雷司令’与‘赤霞珠’，喷水对照和抗蒸腾剂处理的果实还原糖含量与总酸的变化趋势基本同步，进入‘赤霞珠’转色期后，还原糖含量总体呈现上升趋势，且增长速度较快，进入成熟期后还原糖增长速度变缓，而总酸含量总体呈现下降趋势，但各处理在含量上有所不同；抗蒸腾剂处理的‘赤霞珠’‘雷司令’果实中总酸含量显著高于对照（＜0.05），而其还原糖含量显著低于对照（＜0.05），表明抗蒸腾剂处理具有显著的降糖增酸的作用。

具体分析，随着果实的成熟，还原糖含量不断升高，且伴随着总酸逐渐下降。‘赤霞珠’自7月23日还原糖积累迅速，到9月5日之后升高速度减慢，采收时（9月8日）抗蒸腾剂处理和对照的‘赤霞珠’果实中总还原糖含量分别为250.4和257.0 g∙L-1，总酸含量分别为8.52和7.95 g∙L-1，抗蒸腾剂降低了‘赤霞珠’总还原糖含量6.6 g∙L-1，提高总酸含量0.57 g∙L-1（图5-A）。‘雷司令’自7月23日还原糖快速积累，到8月14日之后升高缓慢，采收时（8月16日）抗蒸腾剂处理和对照组‘雷司令’的果实中总还原糖含量分别为225.4和237.1 g∙L-1，总酸含量分别为8.63和7.87 g∙L-1，抗蒸腾剂分别降低了‘雷司令’总还原糖11.7 g∙L-1，提高了总酸含量0.76 g∙L-1（图5-B）。

为研究抗蒸腾剂对葡萄果实中糖分积累的具体影响，试验利用UPLC测定了各处理采收时可溶性单体糖的含量。由表2可知，抗蒸腾剂处理后，采收期‘赤霞珠’果实中葡萄糖与果糖含量分别显著降低了8.89%、10.81%，‘雷司令’果实葡萄糖与果糖含量分别显著降低了10.60%、9.42%。

图5 抗蒸腾剂处理对果实总还原糖与总酸含量变化的影响

表2 抗蒸腾剂处理对果实中果糖与葡萄糖含量变化的影响

2.4.2 对葡萄酒基本理化指标的影响表3显示，

‘赤霞珠’干红葡萄酒的残糖、pH、挥发酸、酒精度及干浸出物浓度显著高于‘雷司令’干白葡萄酒，而总酸含量显著低于‘雷司令’葡萄酒，这符和干白、干红葡萄酒的品种特点。与喷水对照相比，抗蒸腾剂分别提高了‘赤霞珠’与‘雷司令’葡萄酒中总酸含量0.66和0.57 g∙L-1；抗蒸腾剂处理的‘赤霞珠’和‘雷司令’葡萄酒的pH分别降低了0.03和0.19，且酒精度分别降低了0.71%、0.39%。这初步说明在炎热气候产区喷施抗蒸腾剂来实现降糖增酸、降低酒精度的措施是可行的，这可为今后尝试设计多种喷施浓度、使用其他类型抗蒸腾剂产品等措施来提高作用效果提供依据。

表3 抗蒸腾处理下葡萄酒基本理化指标的变化

3 讨论

新疆是我国主要的鲜食、酿酒葡萄栽培区，为干旱半干旱区，夏季极端高温天气频发，常导致葡萄叶片水分蒸发强烈而枯黄灼伤、植株抗干旱胁迫能力弱，果实成熟过快、糖高酸低，进而影响葡萄酒的品质，如酒精度过高、香气欠缺、口感乏味、颜色不稳定等。其中，成熟度过高常常是导致葡萄酒品质下降的主要原因，而对于不同酿酒葡萄品种的成熟度调控是一项巨大挑战。对于白色酿酒葡萄品种，研究者们主要关心的问题是在其成熟过程中如何避免苹果酸过快消耗，同时保持新鲜的香气物质。最近，意大利通过提前采收白色品种‘奥图戈’（Ortrugo）的方法来降低成熟度。然而，这种方法只有在适当的冠层管理且有足够的糖分积累情况下才可以进行[20]。而对于红色品种，气候温暖产区的种植者观察到，尽管在8月中旬葡萄果实就已经具备发酵为最适宜葡萄酒精度的潜力，但葡萄果实的色泽和理想的典型特性尚未达到。虽然推迟采收时间可以让红色品种的着色更好，但这种方法同样对葡萄酒的品质存在威胁，因为这可能会引起酒精度的进一步升高[21-22]，并且，这种延迟采收的办法还会增加苹果酸乳酸发酵过程不完全或发酵缓慢的风险[23]。

在本研究中，抗蒸腾剂具有调节葡萄植株光合特性的功能。Palliotti等[24]使用抗蒸腾剂处理红色品种‘桑乔维塞’（Sangiovese）和‘塞立吉洛’（Ciliegiolo），研究结果显示叶片光合作用和蒸腾速率均降低约40%—70%。在本试验中，抗蒸腾剂处理后，‘赤霞珠’与‘雷司令’叶片的净光合速率均显著降低，与Brillante[25]、Tubajika[26]等的研究结果一致。此外，抗蒸腾剂对喜树（Decne.）的研究结果显示，抗蒸腾剂在使气孔导度下降的同时通过降低蒸腾速率而减少水分损失[27]，本试验中抗蒸腾剂也均降低了‘赤霞珠’和‘雷司令’气孔导度，但对‘赤霞珠’蒸腾速率的影响未达到显著水平，这主要是由于第一次测定其蒸腾速率的时间处于喷施后的第2天，抗蒸腾剂抑制蒸腾的作用可能在‘赤霞珠’叶片上还没有完全发挥，即使在之后的测定期间内抗蒸腾剂均显著降低了其蒸腾速率，但最终配对检验结果仍为不显著，这仍不可否定抗蒸腾剂降低蒸腾速率的作用，因为喷施抗蒸腾剂后的测定期间全程显著降低了‘雷司令’的蒸腾速率，说明抗蒸腾剂对‘雷司令’降低水分散失有更加积极的作用，与‘赤霞珠’的显著性差异可能与品种响应抗蒸腾剂的作用时间有关。

为了研究引起光合特性变化的生理结构原因，利用扫描电镜观察叶片气孔特性。冯建灿等[27]研究显示，抗蒸腾剂可减小气孔开张度而降低蒸腾速率，从而提高植物抵御干旱能力。本试验研究结果与其一致：抗蒸腾剂显著减小了‘赤霞珠’与‘雷司令’的叶片气孔宽度、开张程度及分布密度，从而在炎热气候条件下降低水分大量散失。

植物组织内可溶性蛋白、MDA、游离脯氨酸的含量可以反映植株在抵抗不良条件下的自我保护能力，本试验中蒸腾剂处理显著降低了‘赤霞珠’与‘雷司令’叶片中的MDA、游离脯氨酸含量，并降低了‘雷司令’的可溶性蛋白含量。植物组织中MDA为脂质过氧化作用的产物，故过氧化作用的破坏程度越严重，MDA的含量越高。Anjum等[28]认为黄腐酸可以提高干旱高温胁迫下植物根部的细胞膜渗透势，提高吸收土壤中水分和营养物质的能力，减少水分散失，根生长加强，提高叶片相对含水量，降低MDA含量，从而帮助植株抵御胁迫。本试验结果显示，主要成分为黄腐酸的FA抗蒸腾剂处理使葡萄MDA含量显著降低，与前人研究结果一致。另外，植物在逆境条件下游离脯氨酸含量增加，可使其保持较高的渗透势而适应逆境[29]。试验显示抗蒸腾剂显著降低了酿酒葡萄‘赤霞珠’与‘雷司令’的游离脯氨酸含量，说明抗蒸腾剂减轻了高温胁迫对植株造成的伤害，提高了葡萄植株的整体抗旱性。

抗蒸腾剂对于葡萄果实糖酸含量和酒精度有影响，主要归因于其对光合作用的影响。葡萄果实内可溶性固形物成分以糖为主，叶片的光合产物则是可溶性固形物积累的最主要来源，抗蒸腾剂显著降低了净光合速率，则最终减少碳水化合物的合成，导致果实中还原糖积累较少，并减缓了有机酸的分解速度。Brillante等[25]研究成膜型抗蒸腾剂松脂二烯降低‘赤霞珠’果实TSS 2.09° Brix，处理组还原糖含量低于21 g∙L-1，葡萄酒中乙醇含量降低1.06%（v/v）；Palliotti等[30]报告了一项为期2年在‘桑娇维赛’（Sangiovese）植株施用有机成膜抗蒸腾剂的研究结果显示，葡萄果实平均TSS约为14°Brix，在不影响有机酸、pH和浆果酚类物质合成的情况下，有效减少糖的积累；Abdallah等[31]在番茄上应用0.15% FA抗蒸腾剂同样显著降低了果实含糖量。以上研究结果表明，如果想要达到调控果实成熟度、防止酒精度过高的效果，在糖快速积累的过程中及时施用抗蒸腾剂，从而对叶片光合作用施加明显的限制是有重要作用的[32]。本试验中，抗蒸腾剂显著降低了‘赤霞珠’‘雷司令’果实中总还原糖，提高了总酸含量，并最终避免在炎热气候产区生产出酒精度过高且品质欠佳的葡萄酒，喷施抗蒸腾剂是实现控制果实糖高酸低问题的有效措施，与前人研究结果一致，对于解决新疆地区葡萄果实糖分积累过快，过高而引起的一系列葡萄酒品质问题具有一定的指导意义。此外，采收期果实中葡萄糖与果糖含量显著降低，目前鲜见报道外施抗蒸腾剂对葡萄果实可溶性单体糖的影响，具体机理有待进一步研究。

温度是植物形态、地缘分布的重要限制因素，它影响着植物生长发育的全部过程。全球气候变暖对炎热气候产区的酿酒葡萄与葡萄酒的生产带来新的挑战。White等[33]预测21世纪末美国适合栽培酿酒葡萄的地区会减少81%。Hall等[34]预测在2070年前，由于生长期温度过高的问题，澳大利亚1/3的葡萄酒产区将不再是优质酿酒葡萄产区。目前酿酒葡萄生产中主要有以下几种降温抗旱措施：（1）树冠上方安装彩色遮阳网[35-36]；（2）改变葡萄栽培架式或叶幕类型调控微气候[37]；（3）地表覆盖（覆草、地膜、秸秆及砂土等）技术改善土壤水热效应[38]；（4）适当灌水（喷灌）。本研究中使用的FA新型植物抗蒸腾剂具有易操作、低成本、综合效果好等特点，并可通过调节喷施剂量、时间、频率以及喷施位置（即整个叶幕层或特定部分）来灵活调节以达到所需的效果。未来有必要考虑喷施的时间和频率、抗蒸腾剂的疏水性或亲水性差异来研究如何优化作用效果，并从分子水平开展更深度的机理研究。

4 结论

本研究表明，炎热气候条件下抗蒸腾剂喷施可显著降低酿酒葡萄植株净光合速率与气孔导度；通过显著减小叶片气孔宽度、开张程度及密度，从而减少水分大量散失；抗蒸腾剂可显著降低酿酒葡萄植株丙二醛和游离脯氨酸含量，对‘雷司令’的可溶性蛋白含量也有降低作用，从而提高植株抵御高温气候；抗蒸腾剂能够显著抑制果实还原糖含量过高积累和有机酸的快速降解，从而降低葡萄酒的酒精度。

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Influence of Anti-transpirant on Photosynthesis Characteristic and Qualities of Wines in Hot Climate

LI WanPing1, LIU Min1, WANG JieXing1, YAO Heng1, CHENG ZhengLong2, DOU JunXia2, ZHOU XiaoMing3, FANG YuLin1, SUN XiangYu1

(1College of Enology, Northwest A&F University/Shaanxi Engineering Research Center for Viti-Viniculture, Yangling 712100, Shaanxi;2Xinjiang Ruitai Qinglin Wine Co., Ltd, Heshuo 841200, Xinjiang;3Xinjiang Academy of Agricultural Sciences, Urumqi 830091)

The experiment was aimed at the high temperature stress in vineyard caused by extreme weather duringsummer, which leads excess rates ofripening,high sugar with lowacidity ofberries, and thus, affecting the quality of wine.This study explored the effects of spraying anti-transpirant treatment on photosynthetic characteristics, physiological indexes, quality of grape berries and wine, in order toprovide a theoretical basis for improving quality of grape berries and wine in hot climate.Experimentswereconductedin Heshuo (Xinjiang) in 2017, usingL. cv. Cabernet Sauvignon (CS) andL. cv. Riesling as materials. The anti-transpirant was sprayed twice on July 26 and August 9, 2017. The grape leaves were sampled, while photosynthesis index, stomatal characteristics and physiological changes were measured; the relate index of ripening weremonitored during pre-harvest period, while the glucose and fructose of berries were determined by Ultra Performance Liquid Chromatography (UPLC). Berries were harvested at the same time as winery (Riesling: August 16; CS: September 8), and CS dry red and Riesling dry white wine were made in small containers under standard verification process, then the basic physical and chemical indexes of the wine were determined after the fermentation was terminated.Anti-transpirant significantly reduced the net photosynthetic rate and stomatal conductance, but the intercellular CO2concentration and transpiration rate were inconsistent in the two varieties. Scanning electron microscopy showed that the stomata width (41.02%, 46.94%), degree of opening (59.59%, 67.43%) and distribution density (13.84%, 4.97%) of CS and Riesling immature leaves were significantly reduced. In order to reduce the large amount of water loss in hot climate conditions; anti-transpirant treatment significantly reduced the content of malondialdehyde and free proline, and the soluble protein content of Riesling, and had no significant effect on chlorophyll content. The result showed that it provided a way to alleviate high temperature stress, and anti-transpirant could significantly inhibit the excessive accumulation of reducing sugar content and rapid degradation of organic acid. Compared to control group, anti-transpirant treatment reduced total sugar content in the CS and Riesling fruits by 6.6 g∙L-1and 11.7 g∙L-1with total acid content increased by 0.57 g∙L-1and 0.76 g∙L-1, respectively, , and the glucose and fructose contents were significantly reduced. The alcohol levels of CS and Riesling wines were reduced by 0.71% and 0.39%, compared to control group.The anti-transpirant had the functions of regulating photosynthetic characteristics, reducing water evaporation, improving high temperature resistance, reducing sugar andalcohol content, and increasing acidity, which provided easy operation with low cost and multiple effects. The research results had certain practical guiding significance for improving the comprehensive quality of wine grape berries and wine in hot climate producing areas.

anti-transpirant; wine grapes; photosyntheticcharacteristics; stomatalcharacteristics; physiological index; alcohol