光照强度对‘马瑟兰’葡萄果皮中内源激素含量的影响

张澳宁，田雪纯，丰勇青，李文芳，毛 娟，陈佰鸿，马宗桓

（甘肃农业大学园艺学院，甘肃兰州 730070）

生长素（IAA）、赤霉素（GA3）、玉米素（ZR）和脱落酸（ABA）是植物重要的内源激素[1]。有研究表明，IAA 对果实坐果及果实大小起到调节作用[2]，GA3主要在葡萄坐果期发挥作用，可以提高坐果率并使果实增大[3]，ZR 在一定程度上可以控制果实的糖分积累[4]，ABA 可促进番茄果实中还原性糖的积累，促进果实成熟[5]。

有研究表明，光不仅是植物光合作用的重要环境因子，还可以利用光受体信号基因通过内源激素调控植物生长发育[6]。张东琴等[7]发现弱光对黄瓜幼果内源激素的影响因材料不同而不同。刘小阳等[8]对砀山酥梨研究发现，高光强促进砀山酥梨果实发育前期IAA、ZR 和ABA的合成。可见，光照强度对不同植物内源激素的影响不同。光照可影响植物内源激素的分配。马书荣等[9]对长春花叶片研究发现，内源激素和黄酮类化合物之间形成既相互制约又相互促进的平衡关系；也有学者发现，葡萄果实的发育及次生代谢物的增加均与激素信号相关[10]。目前，有关光照强度对葡萄果皮内源激素含量的影响鲜有报道，因此，探讨不同光照强度对葡萄内源激素IAA、GA3、ZR 和ABA 含量的影响，有利于明确光照强度与葡萄内源激素的关系，为改善果实品质提供理论依据。

‘马瑟兰’（Marselan）葡萄原产法国，亲本为‘赤霞珠’（Cabernet Sauvignon）和‘歌海娜’（Grenache Noir）[11-12]，既有‘歌海娜’的耐热性，又有‘赤霞珠’的细致感[11]，是优良的中晚熟酿酒品种。朱磊等[13]研究了ABA 对葡萄酚类物质的影响，发现在果实成熟中期ABA 可以显著提高葡萄果皮的总酚含量，葡萄果皮是黄酮类物质和酚类物质含量最多的组织，而内源激素参与了相关物质的合成代谢。本试验以‘马瑟兰’葡萄为试料，通过果实套袋改变果穗的光照强度，研究光照强度对葡萄果皮内源激素含量的影响，为调节果实生长发育提供理论依据。

1 材料与方法

1.1 材料与试剂

供试葡萄品种为‘马瑟兰’，树龄为9 年生，株行距0.5 m×3 m。灌溉方式选用滴灌，年灌水量为4 800 m3/hm2。在萌芽前、新梢生长期以及果实膨大到成熟时果实体积的20%、30%和50%时，每1 hm2均施入160 kg N＋120 kg P2O5＋240 kg K2O，用双管滴灌设备进行灌溉。

甲醇，色谱纯，美国Tedia 公司。

1.2 仪器与设备

滴灌带壁厚0.2 mm，滴孔间距30 cm，单孔流水量3 L/h，大禹节水有限公司。果袋均为山东省莱通纸业有限公司生产，规格分别为棕色双层、白色单层、单层条纹和棕色单层。冷冻离心机，Mikro200R，德国Hettich；旋转蒸发仪，IKARV10，德国IKA；涡旋振荡器，VORTEX-5，绍兴上虞艾科仪器。Agilent 1260 高效液相色谱仪，配UV检测器。色谱柱为Agilent ZORBAX SB-C18（4.6 mm×150 mm，5 μm），上海安帕特实验室仪器有限公司。

1.3 试验区概况

试验在甘肃省武威市林业科学研究院进行，地理位置102°42′E，38°02′N，海拔1 632 m。年平均温度6.9 ℃，年平均日照时数2 724.8 h，≥10 ℃的有效积温在2 800～3 200 ℃，年无霜期160 d，葡萄生产期光照充足。年降雨量为191 mm，蒸发量2 130.8 mm。土壤性质见表1。

表1 土壤性质Table 1 Soil properties

1.4 试验方法

在试验基地每120 株葡萄定植一行，选择相邻的7行作为实验材料。对中间5 行进行试验处理，两侧的两行用作保护行。试验区葡萄树体修剪方式：保留5 个主枝，每个主枝保留2 穗果实。套袋处理时期选在开花后45 d 至采收期，套袋后不再摘除，取样时将果穗与果袋一起剪下。A 处理：透光率为0 的双层纸袋，外袋外表面为棕色，内表面为黑色，内袋为红色；B 处理：透光率为5%的棕色单层纸袋；C 处理：透光率为15%的黄色与棕色条纹纸袋；D 处理：透光率为50%的白色单层纸袋；对照试验（CK）为不套袋果。

每个处理选取长势基本一致、无病虫害的葡萄植株30 株，每10 株为一个重复，取样时期分别为花后90 d（DAF90）、花后100 d（DAF100）和花后125 d（DAF125），每次取样时，在同一株葡萄植株上不重复取样。每个重复分别从果穗基部、中部和顶部摘取15 粒果实混匀，剥离果皮放在液氮中速冻，保存于-80 ℃冰箱中。

1.5 内源激素水平的测定

将保存在-80 ℃冰箱中的葡萄果皮样品取出，称取1 g，加入液氮速冻并快速研磨，用80%的甲醇10 mL 将果皮粉末分2 次转入离心管中，置于4 ℃冰箱中冷浸过夜，每隔3 h 摇匀离心管中的液体，然后在8 000 r/min 下离心10 min，所得上清液保存于4 ℃冰箱中。残渣离心后加入10 mL 80%的甲醇进行涡旋振荡，再次离心后合并上清液。在38 ℃下旋转蒸发掉80%的甲醇，用50%甲醇将含有浓缩液的蒸馏瓶再冲洗两次，转入2 mL 的离心管内，定容至1.5 mL，保存于4 ℃冰箱。上机测定前，待测样品用0.22 μm 的有机滤膜过滤。

标准样品：配制不同梯度IAA、GA3、ABA 及ZR 溶液，并以物质浓度为横坐标，峰面积为纵坐标绘制标准曲线。

液相条件：色谱柱Agilent ZORBAX SB-C18（4.6 mm×150 mm，5 μm）；流动相为A（甲醇）∶B（磷酸缓冲液pH=3.5）=45∶55；流速1 mL/min；检测波长为0～3.2 min，265 nm；3.0～4.5 min，212 nm；4.5～6.5 min，218 nm；6.5～13.0min，265nm；自动进样，进样量10μL；柱温20℃。

1.6 数据处理

利用Excel 2010 整理数据，所有数据用SPSS 18.0 进行显著性分析，采用单因素方差分析法（one-way ANOVA）和Duncan 法进行方差分析和多重比较（α=0.05）。

2 结果与分析

2.1 光照强度对‘马瑟兰’葡萄果皮IAA 含量的影响

IAA 对葡萄坐果及果实大小起到调节作用[2]。由表2可知，DAF90 和DAF100 各处理之间IAA 含量没有明显差异。DAF90 时，B 的IAA 含量最高，为10.59 μg/g，比A、C、D 和CK 各处理分别高5.58%、3.32%、3.52%和7.51%。DAF100 时，处理D 的含量最高，为10.21 μg/g，比CK 高5.48%。DAF125 时，B 的IAA 含量最高为9.24 μg/g，其次为CK，两组均显著高于处理A、C 和D，其中与A 处理（5.55 μg/g）的差异最大，比A 高66.49%。说明DAF125 时，透光率为0 时最不利于IAA 的积累。

表2 光照强度对果皮IAA 含量的影响（μg/g）Table 2 Effect of light intensity on IAA content in pericarp(μg/g)

2.2 光照强度对‘马瑟兰’葡萄果皮GA3 含量的影响

GA3主要在葡萄坐果期发挥作用，提高坐果率、使果实增大[3]。由表3 可知，在DAF90、DAF100 及DAF125 时，套袋处理未检测到葡萄果皮GA3，推测低光强不利于GA3的合成，而CK 的GA3含量分别为160.23、82.33、51.85 μg/g，其含量随着果实的成熟显著降低。

表3 光照强度对果皮GA3 含量的影响（μg/g）Table 3 Effect of light intensity on GA3 content in pericarp(μg/g)

2.3 光照强度对‘马瑟兰’葡萄果皮ZR 含量的影响

ZR 在一定程度上可以控制果实的糖分积累[4]。由表4 可知，DAF90 时，CK 组的ZR 含量最高，为18.25 μg/g，处理A 含量最低，为14.66 μg/g，比CK 低了19.67%。DAF100 时，各处理的ZR 含量均高于CK，其中A、C 和D的含量与CK 相比提高了12.55%、10.13%和10.39%。DAF125 时，CK 组的ZR 含量最高，为11.54 μg/g，比D 处理（9.32 μg/g）高23.82%，差异达显著水平，与其他处理间差异不显著。说明在DAF90 和DAF125 时，高光强有利于ZR 的合成。

表4 光照强度对果皮ZR 含量的影响（μg/g）Table 4 Effect of light intensity on ZR content in pericarp(μg/g)

2.4 光照强度对‘马瑟兰’葡萄果皮ABA 含量的影响

ABA 可促进果实中还原性糖的积累，促进果实成熟[5]。由表5 可知，DAF90 时，处理A 的ABA 含量显著高于其他处理，分别比B、C、D 和CK 高了15.31%、9.62%、357.84%和285.95%。DAF100 时，B 处理含量最高，比CK高了49.25%，各处理组含量均显著高于CK。DAF125 时，B 的含量最高，其次为A，各处理组均高于CK。说明高光强不利于ABA 含量的积累。

表5 光照强度对果皮ABA 含量的影响（μg/g）Table 5 Effect of light intensity on ABA content in pericarp(μg/g)

2.5 光照强度对‘马瑟兰’葡萄果皮（IAA＋GA3＋ZR）/ABA 比值的影响

用（IAA＋GA3＋ZR）/ABA 来显示葡萄果皮生长过程中内源激素动态平衡的变化[14]，IAA、GA3和ZR 为促进果实成熟的内源激素，ABA 为抑制果实成熟的内源激素。由表6 可知，套袋处理对葡萄果皮（IAA＋GA3＋ZR）/ABA 的比值具有降低作用，均显著低于CK。DAF90 时，不同光强处理（IAA＋GA3＋ZR）/ABA 的总体表现为D 处理最高，A、B 和C 处理较低，且D 与A、B 之间差异显著；DAF100 和DAF125 时，C 和D 处理的（IAA＋GA3＋ZR）/ABA 均显著高于A 和B 处理，说明高光强条件下可以显著提高果实成熟的内源激素IAA、GA3和ZR 的含量，减少抑制果实成熟的内源激素ABA 的含量，促进果实的成熟；低光强条件下，抑制类激素发挥主要作用，抑制果实的成熟。

表6 光照强度对果皮（IAA＋GA3＋ZR）/ABA 比值的影响Table 6 Effects of light intensity on (IAA+GA3+ZR)/ABA ratio in pericarp

3 讨论与结论

‘马瑟兰’葡萄属于中晚熟优良酿酒品种，研究发现，丹宁对葡萄酒的品质起着决定性作用[15]，而果皮中含有较多的单宁和色素，因此葡萄的生长发育与葡萄酒的质量密切相关。果实的生长发育受多种激素的共同调节。植物内源激素（IAA、GA3、ZR、ABA）是在特定环境信号诱导下产生的[16]，在植物的生长发育、形态建成和物质代谢等方面起着重要作用[17-18]。影响内源激素的环境因子有温度[19]、水分[20]和光照[21]等。朱延姝等[22]对弱光胁迫下番茄叶片内源激素含量的研究发现，弱光处理降低了IAA 和GA3的含量，提高了ABA 的水平。

本研究结果表明，DAF90 和DAF100 时，CK 与各遮光处理组的IAA 含量没有明显差异，DAF125 时，A、C 和D 含量显著低于CK；各遮光处理组在不同发育期均未检测到GA3；高光强不利于ABA 含量的积累。在DAF100时，各遮光处理组ZR 含量均高于CK，且达到最高值，这与吴晓颖等[23]在雪茄烟叶上的研究结果相似，果实发育早期ZR 可提高蔗糖含量，这可能提供了果实发育所需能量物质，维持了碳水化合物的供应平衡。由此推断低光强对葡萄果皮的影响首先是通过抑制IAA 和GA3的合成，从而降低了果实的增大速率；同时，通过促进果皮中ABA 和ZR 的积累，提高花色苷和还原糖含量，改善果实风味。各遮光处理果皮（IAA＋GA3＋ZR）/ABA 的比值显著低于CK，结果表明高光强条件下可以显著提高促进果实成熟的内源激素IAA、GA3和ZR 含量的增加，减少抑制果实成熟的内源激素ABA 的含量；低光强条件下，抑制类激素发挥主要作用，抑制果实的成熟。因此，葡萄果皮通过不同内源激素间平衡来适应低光强。