葡萄转色期乙醇处理对其成熟特性及内源激素含量的影响

彭小慧 石 美 贾 旭 张航航 于建娜，2*

（1 塔里木大学生命科学学院，新疆 阿拉尔843300）

（2 湘潭大学化工学院，湖南 湘潭411105）

鲜食葡萄在世界外贸果品中占有举足轻重的地位，由于葡萄采收期较集中，葡萄果实成熟时间及采收期直接影响果实的销售价值。乙醇是植物天然产生的次生代谢物质之一，这种非激素类小分子代谢产物能够影响植物的代谢通路。相关研究表明，不同浓度乙醇处理可影响植物的生理代谢及成熟进程［1，2］，并且抑制或促进果实的成熟。乙醇处理番茄可以抑制不同成熟度果实的成熟，且不影响果实成熟时的品质感官［3］。此外，乙醇虽不影响樱桃果实的成熟，但它能抑制果实中花色素苷的形成，果实着色延缓［4］。用2. 5%、5. 0%和10. 0%乙醇处理会减少‘赤霞珠’葡萄果实花青素的含量［5］。有研究表明，用较高含量的1 mol·L-1CaCl2在番茄幼苗时期处理，在收获时与对照相比明显抑制了呼吸作用，保持了果实的硬度并延缓了果实成熟［6］。KEREAMY［7］等发现，采前低剂量5%乙醇喷施处理‘赤霞珠’葡萄果实，促进了果实的成熟，提高了花青素的含量，表明，乙醇处理能够［8］促进果实的成熟。综上所述，乙醇处理能够影响葡萄果实的成熟。

果蔬成熟的调控生理机制一直以来都是研究的热点，果实成熟过程实质上是激素调控的发育过程。植物内源激素是一种天然存在于植物体内的有机化合物，参与细胞分裂与伸长、组织与器官分化、植物的开花与结果、植株的成熟与衰老、种子的休眠与萌发以及离体组织培养等生理过程，分别或相互协调地进行着调控植物果实的整个生长发育过程。本研究通过在葡萄果实转色期进行乙醇喷施处理，明确乙醇处理对葡萄果实成熟期间品质特性与着色进程的影响，同时测定果实不同部位内源激素含量，分析葡萄果实成熟期间内源激素含量与果实发育和成熟的关系，为今后进一步探究葡萄果实成熟的生理与分子调控机制奠定基础。同时，也为解决新疆葡萄经济产业问题提供理论依据。

1 材料与方法

1.1 试验材料

试验在新疆阿克苏地区阿瓦提县丰收一场某果园内进行。随机选取生长一致、树势健壮、无病虫害、树形规范的5 年生‘红地球’葡萄为试材，共计20株葡萄，每个处理5 株。采用完全随机设计，挂牌标记。葡萄栽培株行距为1 m×5 m，篱架式栽培，每株留果穗数为30～40 串，整形修剪与肥水管理等其他栽培同常规管理。

1.2 试验方法

试验共设4 个处理，分别是R1:1%氯化钙（Ca-Cl2），R2:15%乙醇（EtOH）中溶入1%氯化钙（CaCl2），R3:15%乙醇（EtOH），以清水喷施作为对照(CK)。

在葡萄果实转色期（2018 年7 月31 日）进行喷施处理。每个处理5 株葡萄，重复2 次，时间间隔一天。采用手持喷雾器进行喷施，均匀喷施在果穗各个部位。从2018 年8 月2 日开始定期取样，直至葡萄成熟(10月21日)。每7 d采一次样，共采样12次。采样时从各处理株的上、中、下三个部位的5～6个的果穗上采摘大小均匀的80 粒果实，立即带回实验室进行生理品质指标测定，其余果粒于保鲜袋中放置在-80 ℃超低温冷冻储藏。

1.3 测定项目与方法

1.3.1‘红地球’葡萄果实品质指标的测定

随机选取30 粒果实，用手动榨汁机挤出汁液混合后用糖酸一体机测定可溶性固形物含量和可滴定酸含量，重复3次。

果实表面色泽度（色相角）使用色差仪（Ultra-Scan PRO，HunterLab）测定，色泽度值表示为CIE L*a*b*系统。L*值表示颜色的亮度；a*正值表示红色程度，a*负值表示绿色程度；b*正值表示黄色程度，b*负值表示蓝色程度，并通过公式hab=tan-1（b*/a*）［9］换算为色度角h°，每7 d 测定1 次。每处理用果10个，每个果实在赤道部位相对应的两个面测定2次。

1.3.2‘红地球’葡萄不同部位内源激素含量的测定

样品激素ABA、IAA、GA、ZR和BR的测定采用酶联免疫吸附法（ELISA），酶联免疫试剂盒购于中国农业大学农学与生物技术学院。

1.4 数据分析

所有数据采用Excel 2016和SPSS 21.0软件进行处理，用Origin 软件作图；利用Duncan 新复极差法进行差异显著性分析。每组数据重复3 次，数值用“平均值±标准误”来表示。

2 结果与分析

2. 1 转色期乙醇与氯化钙处理对‘红地球’葡萄果实成熟特性的影响

图1 采前乙醇和氯化钙处理对葡萄发育过程中可溶性固形物含量(A)和可滴定酸含量(B)的影响

2. 1. 1 对葡萄果实可溶性固形物（TSS）、可滴定酸（TA）含量的影响

葡萄果实中糖含量的上升和酸含量的下降预示着果实的成熟阶段。由图1A 可以看出，各处理果实中TSS 含量呈稳定上升趋势，对照组果实TSS 含量始终高于处理组。转色期至盛花后122 d 各处理组的TSS 含量与对照组无显著差异。盛花后122 d 至果实成熟期间，处理组的TSS含量一直显著（p＜0.05）低于对照组，处理组有效延缓了TSS的积累。对照组果实采收时TSS含量为21.3%，R1、R2、R3分别为20.1%、20.6%、20.4%，均低于对照组。延迟约14 d 后，R1、R2、R3 组TSS 含量分别为21. 3%、22. 7%和22. 1%，对照组采收时TSS 含量21.3%。表明各处理均可延缓葡萄果实成熟过程中可溶性固形物含量的累积。

可滴定酸（TA）含量在葡萄果实成熟期间一直处于下降趋势（图1B）。转色期至盛花后101 d，对照组TA含量显著低于各处理组的，盛花后101 d至果实成熟，TA 含量缓慢降低。对照组采收时（10 月7 日）TA含量为0. 74%，R1、R2 和R3 含量分别为0. 76%、0.75%和0.77%，与对照组无显著差异（p＞0.05）。由此可得出，各处理组虽延缓了‘红地球’葡萄果实转色期后可滴定酸含量的下降幅度，但对成熟后期TA 含量影响不大。

2.1.2 对葡萄果实色泽的影响

图2 采前乙醇和氯化钙处理对葡萄发育过程中果实色泽〔L＊值(A)、ho值(B)〕的影响

L*值表示果皮亮度，果皮亮度越高表明果面的光洁度越高，L*值随着果实成熟而降低。如图2A 所示，随着果实成熟果皮亮度L*值逐渐下降。葡萄果实进入转色期后，果皮L*一直呈明显的下降趋势。对照组L*值在成熟期间始终低于处理组，对照组采收时（10 月7 日）L*值达到最低为31.9±0.58，显著（p＜0.05）低于各处理组，果实成熟度最高。延迟约14 d后，R1、R2和R3处理采收时（10月21日）L*值分别为32.01±0.52、31.85±0.46 和32.7±0.67，与对照组L*值相近。结果表明，各处理可显著延缓L*的下降，保持较高的果实亮度。Hue Angle（ho）值常用来表示果实的颜色，是果实成熟最直观的表征，值越大表示果实的颜色越绿。在葡萄果实整个成熟期间对照组ho始终显著低于各处理组。从图2B 可以看到，各处理对果实转红均有抑制作用。处理组在采收期延迟约14 d 后L*值和ho值达到与对照组持平。测定结果表明，各处理对果实成熟期间色泽转红均有不同程度的抑制作用。

2. 2 转色期乙醇与氯化钙处理对‘红地球’葡萄果实成熟期间内源激素（ABA、IAA、GA、ZR、BR）含量的影响

2.2.1对ABA含量变化的影响

由图3 可知，葡萄果皮、种子和果肉中的ABA 含量在转色期后变化趋势是不同的。种子中ABA 含量最高，主要集中在400～850 ng/g FW 之间，果皮中的含量主要在350～650 ng/g FW 之间，果肉中的含量最低，主要集中在200～350 ng/g FW之间。

如图3A 所示，果皮在转色期后至采收期间各处理的ABA 含量均有一个峰值，R1、R2 和R3 处理ABA含量的峰值分别是564.91 ng/g FW、725.22 ng/g FW和1 019. 78 ng/g FW（122 d），对照组为496. 17 ng/g FW（101 d），处理组与对照组相比，峰值延后了21 d，且分别比对照组含量高13. 85%、46. 16%和105.53%。R1、R2和R3处理果皮中的ABA含量在盛花后122 d 达到峰值，随后14 d 内开始迅速下降。转色期后至122 d 期间对照组ABA 含量总体低于各处理组的，随后缓慢上升，采收时（10 月7 号）达到最大值且显著（p＜0.05）高于各处理组的。

转色期后35 d（图3B），种子ABA 含量总体呈下降趋势。对照组的下降速度最快，达到最低值，含量为293. 03 ng/g FW（盛花后115 d），且显著低于各处理组。成熟后期（盛花后115 d 之后），R1 处理和对照组均有一个峰值分别为1 117. 25 ng/g FW（盛花后143 d）和881. 67 ng/g FW（盛花后122 d），随后ABA 含量逐渐降低直至采收。R2 和R3 处理的种子ABA 含量没有出现明显的峰值，始终保持较低水平。

果肉ABA含量（图3C）较果皮和种子中的含量要低。转色期后前42 d，各处理果肉中ABA 含量变化不明显，对照组含量整体低于各处理组。盛花后122 d 后ABA 含量迅速上升，达到峰值含量为377.56 ng/g FW（盛花后129 d），随后缓慢下降。R1、R2和R3整个成熟阶段ABA 含量整体呈上升趋势，仅有R1 处理在成熟后期有下降趋势。R1、R2 和R3 的ABA 含量的峰值分别为394. 27 ng/g FW（盛花后150 d）、349.21 ng/g FW（盛花后136 d）和360.9 ng/g FW（盛花后157 d），与对照组比各峰值之间无显著性差异。R1、R2 和R3 处理的ABA 含量峰值时间较对照组分别推迟了21 d、7 d和28 d。

2.2.2 对IAA含量变化的影响

如图4A 所示，各处理组果皮中的IAA 含量在转色期至盛花后129 d 无显著变化，随后各处理组IAA含量逐步上升且达到最大值。对照组采收时（10月7 日）IAA 含量为21. 19 ng/g FW。R1、R2 和R3 处理采收时（10 月21 日）IAA 含量分别为21. 19 ng/g FW、22. 08 ng/g FW 和20. 87 ng/g FW，与对照组差异不显著。各处理组采收时峰值含量比对照组延迟了14 d。

种子IAA 含量在成熟期间各处理均出现一个峰值，分别为81.18 ng/g FW（盛花后101 d）、83.15 ng/g FW（盛花后101 d）、92.30 ng/g FW（盛花后122 d）和129. 79 ng/g FW（盛花后122 d），R3 处理延迟了IAA峰值，IAA 含量显著高于对照组。与果皮变化趋势相反，种子在成熟后期（盛花后122 d 之后）各处理IAA含量均呈下降趋势，采收时含量最低，各处理组与对照组变化趋势一致（图4B）。

图3 采前乙醇和氯化钙处理对葡萄发育过程中果皮(A)、种子(B)和果肉(C)ABA含量的影响

图4 采前乙醇和氯化钙处理对葡萄发育过程中果皮(A)、种子(B)和果肉(C)IAA含量的影响

由图4C 可以看出，果肉IAA 含量与种子和果皮相比含量较低。果肉中IAA 含量在成熟期间变化不显著，各处理组与对照组变化趋势相似。

2.2.3 对GA含量变化的影响

由图5 可知，葡萄刚开始进入转色期时GA 含量较高，之后果皮、种子和果肉GA 含量随着果实的成熟整体呈下降趋势。其中种子内GA 含量最高，果皮和果肉中的含量相对较低。果皮和种子在转色期后GA 含量呈明显下降趋势，对照组与各处理组变化趋势一致。对照组果肉GA 含量在转色期后28 d内有小幅度提升随后缓慢下降，在转色期至盛花后122 d，对照组GA 含量显著高于其他处理组。结果表明，各处理降低了转色期至盛花后122 d 果肉中GA 含量。

图5 采前乙醇和氯化钙处理对葡萄发育过程中果皮(A)、种子(B)和果肉(C)GA含量的影响

2.2.4 对ZR含量变化的影响

种子中的ZR 含量显著高于果皮和果肉中的。果皮、果肉和种子内ZR 含量整体呈缓慢下降趋势，各处理组与对照组相比变化趋势一致。对照组果皮中ZR 含量在转色期后7 d 显著上升，种子内ZR 含量在转色期后7 d 呈显著下降。从整体趋势来看，对照组与各处理组ZR含量无明显差异（图6）。

图6 采前乙醇和氯化钙处理对葡萄发育过程中果皮(A)、种子(B)和果肉(C)ZR含量的影响

2.2.5 对BR含量变化的影响

由图7A 可知，果皮BR 含量在转色期后14 d 迅速上升，随后缓慢下降。对照组在盛花后94 d 至采收期间BR 含量始终高于各处理组。对照组采收时（10 月7 日）BR 含量为55. 23 ng/g FW，R1、R2 和R3处理BR 含量分别为23. 21 ng/g FW、15. 26 ng/g FW和10.26 ng/g FW，各处理组显著（p＜0.05）低于对照组。采收时（10 月21 日），各处理组BR 含量与对照组相当。

种子内BR含量较高，转色期时BR含量为155.52 ng/g FW（图7B）。对照组BR 含量在盛花后122 d 达到峰值，含量为375. 28 ng/g FW，R1、R2 和R3 处理的BR 峰值含量分别为297. 42 ng/g FW（盛花后129 d）、464. 54 ng/g FW ( 盛花后136 d ) 和190. 1 ng/g FW (盛花后136 d )，各处理组与对照组相比均延迟了峰值期。

果肉BR 含量较低（图7C），在成熟期间呈缓慢上升趋势。对照组在盛花后94 d 至122 d 期间果肉内BR 含量均显著低于R1、R2 和R3 处理。对照组采收时（10 月7 日）BR 含量为15. 23 ng/g FW。R1、R2和R3 处理采收时（10 月21 日）BR 含量分别为28.32 ng/g FW、27.32 ng/g FW 和16.32 ng/g FW，均高于对照组。

图7 采前乙醇和氯化钙处理对葡萄发育过程中果皮(A)、种子(B)和果肉(C)BR含量的影响

3 讨论与结论

大量实验研究证明，果实的生长发育及成熟进程受果实内源激素调控［10］作用的影响。ABA 在非跃变型果实的成熟过程中发挥着重要的调控作用。果实花色苷的合成受乙烯和ABA 调控［11］。高江曼［12］研究发现，‘赤霞珠’葡萄果实中ABA 含量在转色中期达到峰值，之后开始下降，表明ABA 在‘赤霞珠’葡萄浆果的成熟中起重要作用。有研究发现，果实中植物内源激素主要集中在种子里［13］。为了维持葡萄果实的成熟，种子内大量ABA 会转移至果皮和果肉中。因此，转色期后，种子内ABA 含量迅速下降，果肉和果皮ABA 含量缓慢上升。本试验结果发现，果肉和果皮在转色期后ABA 含量有上升趋势与前人研究结果一致［14］。

有研究表明，ABA 在果实成熟期含量较转色期含量明显降低，说明ABA 与果实成熟起始有关［15］，IAA 通过抑制ABA 的合成和积累，进而延缓果实的成熟［16］。有人推测IAA 在种子内合成，之后被转运至果皮和果肉中并促进葡萄果实的发育［17］。大量实验表明，ABA 能够加速果实软化和着色，促进果实成熟［18］。更有实验证实，IAA 含量上升能够抑制果实中ABA 的积累，进而延缓果实的成熟［19］。本研究中葡萄经15%的乙醇处理后提高了种子内源IAA 含量，由于激素的转移，导致果肉和果皮中IAA 含量上升，抑制了ABA 的积累，从而推迟果实的成熟。本试验中，果皮和果肉在成熟后期IAA 含量有增加的趋势，表明，乙醇处理后果肉中IAA 含量的增加可能与果实体积增大有关［20］。同时，除乙醇处理外，种子中IAA含量在转色期后整体呈下降趋势。

GA 可促进果肉细胞的分裂，诱导浆果的发育［21，22］。幼果发育前期GA 含量较高，随着果实不断成熟含量逐渐下降［23］。果肉中的ABA 含量整体上升，GA 含量整体呈下降趋势，这与赤霉素与脱落酸之间存在拮抗作用相吻合［24］。果肉组织处理组GA含量在转色期后28 d 大幅度上升，对照组GA 含量始终显著高于其他处理组（盛花后80 d～115 d）。而较高含量的GA 会促进果实的成熟和脱落，这可能是由于处理组降低了GA 含量导致成熟的延长所致。ZR与GA 有类似的作用，各处理组延迟了果皮ZR 的峰值期，这与延缓了果实成熟与脱落有关。

研究表明，在葡萄转色期，油菜素内酯的合成酶（BR-6-ox 合酶和DWARF）基因以及B 受体-BIN1的表达量均有引人注目的增长，并且外源喷施BR 可以显著地促进成熟［25-27］。BR 参与葡萄果实成熟过程中的调控作用，但机理目前仍不清楚。有研究发现，BR与ABA 之间存在拮抗作用，植物体内高水平的ABA含量会抑制BR 调节的应答［28］。有研究指出，BR 参与葡萄果实成熟进程的调控作用可能与IAA 和GA含量变化无关［29］。葡萄果实BR 和ABA 含量变化趋势相似［29］，这与本试验中果肉中ABA 与BR 含量的变化结果一致。对照组在盛花后94 d 至122 d 期间果肉内BR 含量均显著低于处理组，处理组中种子BR含量与对照组相比延迟了成熟后期峰值时间，各处理组果实的BR 含量显著低于对照组。较高BR 含量可促进果皮花色苷含量的积累［30］，本试验结果表明处理组抑制了果皮的转色，这与处理组降低了转色期后果皮BR 含量有关。各处理组显著降低了果肉BR的含量，延缓了果实的发育成熟。

本研究发现‘红地球’葡萄种子内激素含量明显高于果皮和果肉中的，这种变化特点与很多果树植物上研究结果一致［12，31］。通常来讲，高含量的内源激素含量有较强的调匀养分的作用，种子是激素源，而果肉就是一个营养库［32］，各类激素在果实的生长发育中扮演着重要的角色。已有研究发现，不同浓度外源乙醇处理可以促进或抑制某些果实的成熟和果实后熟，而乙醇对果实成熟的抑制作用或促进作用是对浓度有依赖性的，随果实初始成熟度的变化而变化［33］。本研究中的可溶性固形物、可滴定酸、亮度、色度角的测定数据为年份重复数据，结果表明，15%乙醇（EtOH）中溶入1%氯化钙（CaCl2）和15%乙醇（EtOH）处理均能够显著抑制‘红地球’葡萄果实可溶性固形物含量的积累，延缓转色期后可滴定酸含量的下降和果皮的转色，但对成熟后期可滴定酸含量无明显影响，同时，显著降低了果肉GA 与果皮BR的含量，延迟了果皮ZR 的峰值期，整体延缓了葡萄果实的成熟进程。