广西腺枝葡萄‘桂黑珍珠3号’果实品质差异解析

2023-12-03李洪艳成果吴代东梁翡翠张劲谢林君谭宗琨杨鑫韦志勇蒙仙

中外葡萄与葡萄酒 2023年6期

李洪艳，成果*，吴代东*，梁翡翠，张劲，谢林君，谭宗琨，杨鑫，韦志勇，蒙仙

（1.广西农业科学院葡萄与葡萄酒研究所，广西南宁 530007；2.广西气象研究所，广西南宁 530022；3.罗城县农业农村局，广西罗城 547000；4.罗城县东门农业技术推广站，广西罗城 547000）

酿酒葡萄产区的风土条件和栽培管理方式是影响果实风味物质和葡萄酒风格的重要因素[1-2]。不同品种对栽培土质、水分、温度和光照条件的要求存在差异，在相对适宜栽植区域其品质表现更佳[3-6]。广西河池市罗城县（简称罗城）地处亚洲东南部，属亚热带气候，山峦纵横，具有典型的喀斯特岩溶山区地形地貌，是世界葡萄家族东亚种群葡萄属的主要起源地之一。腺枝葡萄（Vitis adenocladaHand.-Mazz）是我国特有的野生葡萄种类，广泛分布于湖南、福建和广西等长江以南省区，在分类上属于东亚种群毛葡萄组[7-8]。

本研究团队自2011年起在罗城县水源野生葡萄基地开展腺枝葡萄选育工作，迄今已获得以‘桂黑珍珠3号’为代表的系列腺枝葡萄优系，命名为‘桂黑珍珠’系列[9]。‘桂黑珍珠3号’表现生长势强，根系发达，耐湿热，结实力强，适应南方地区高温、高湿、多雨、寡日照等气候环境，特别是在喀斯特岩溶山区进行人工栽培的表现为果实低糖高酸、涩味重、果皮厚、皮孔明显。经2～3年的田间观察，该品种与目前广西主栽的加工型品种‘野酿2号’相比具有抗性好、穗形整齐、果粒大小和松紧度适中、着色好等优点，属于优质酿酒原料。近年来本团队利用广泛靶向代谢物检测方法阐明了‘桂黑珍珠3号’的代谢物特征[9]，公布了‘桂黑珍珠6号’高质量染色体级别基因组序列[10]，为我国原生葡萄种质资源精准化开发利用奠定了坚实的理论基础。

目前，围绕腺枝葡萄开展的研究主要集中于资源鉴定和抗病性评价方面[11-12]，有关果实品质特征尤其是风味物质与气候因子相关性的研究鲜见报道。因此，分析‘桂黑珍珠3号’在广西不同产地的品质表现，对探索不同气候条件下优质生产具有重要意义。

‘桂黑珍珠3号’已通过扦插、嫁接方式在罗城和南宁市武鸣区（简称武鸣）试种。通过观察该品种在两地的物候期，测定其果实理化指标和挥发性化合物含量，为进一步开发和利用我国东亚种葡萄资源，优化广西地方特色酿酒葡萄品种结构提供参考。

1 材料与方法

1.1 试验地概况

广西南宁市武鸣区（108.06°E，23.25°N），地表特征为旱坡地，土壤肥力中等；罗城县四把镇里乐村毛葡萄基地（108.72°E，24.69°N），属丘陵山地，土质为粘壤，肥力中等，肥水管理中等。两地的株行距均为3.5 m×4.0 m。

1.2 试材及气象数据

武鸣、罗城两地毛葡萄树龄均在6年以上，平棚架式，露天栽培，其他管理模式均一致。

两地2020年4—9月的气象资料均来源于广西气象研究所统计数据。水热系数K=∑P/∑t×10，其中，∑P和∑t分别指降水量与有效积温。

主要仪器设备：小型气象站、雨量收集器。

1.3 试验方法

1.3.1 试验设计

试验于2020年4—9月进行。自萌芽起追踪记录两地‘桂黑珍珠3号’的物候期进程，发育期编号采用E-L系统[13]，分别在果实转色初期（E-L35）、转色结束（E-L37）和成熟采收期（E-L38）进行样品采集。选择树体生长状况相对一致的9株葡萄作为采样株，每3株为一个生物学重复。

1.3.2 指标测定及方法

每个发育期随机剪下100粒浆果（即每个样品300粒），兼顾果穗的各个部位，采样后立即用冰盒保存带回实验室。其中，150粒果实样品（每个生物学重复50粒）用于果实质量、果皮鲜质量、可溶性固形物和可滴定酸含量测定，其余样品-80 ℃冰箱保存，用于测定挥发性代谢物种类。

色度色调利用色度计（Konika Minolta CR-10，Japan）测定。白藜芦醇测定参照雷绍荣等[14]的方法，单宁含量测定参照聂继云等[15]的方法。

挥发性代谢组检测委托迈维生物科技有限公司采用GC-MS进行测定、分析。前处理方法及色谱质谱采集条件如下：从-80 ℃冰箱中取出样品进行液氮研磨（球磨仪，MM400Retsch），涡旋混合均匀，每个样本称取1.0 g（液体1.0 mL）于顶空瓶中，分别加入1～2 mL饱和NaCl溶液，加入内标溶液：[2H5]-2-甲氧基苯酚（CAS：20189-11-1）10 μL。全自动顶空固相微萃取HS-SPME进行萃取，以供GC-MS（美国：Agilent 7890B-7000D）分析。SPME进样参数：老化温度250 ℃，老化时间5 min，加热温度60 ℃，加热时间10 min，吸附时间20 min，解析时间5 min；进样后老化时间5 min，不分流模式，载气He，色谱柱DB-5MS（30 m×0.25 mm×0.25 μm），柱流速1.0 mL·min-1。柱箱升温程序：40 ℃保持5 min，以6 ℃·min-1速度升至280 ℃保持5 min，前进样口温度为250 ℃，传输线温度280 ℃，离子源温度230 ℃，四级杆温度150 ℃。

定性定量分析方法：定性分析通过安捷伦自动质谱解卷积定性系统，解卷积参数峰宽设为20，分辨率、灵敏度及色谱峰形的要求均设为中等，匹配因子最小值设置为60，谱图检索NIST数据库进行定性。样本质谱图与NIST数据库提供的参考质谱图进行匹配，匹配率60%以上，再结合保留指数偏差20%以下的物质进行提取。用MassHunter定量软件打开样本下机质谱文件，进行色谱峰的积分和校正工作，每个色谱峰的峰面积代表对应物质的相对含量，最后导出所有色谱峰面积积分数据保存。

1.4 统计分析

分析G C-M S 获取的原始数据文件，首先由MassHunter软件（Agilent）进行峰提取，获得特征峰的质荷比、保留时间和峰面积等信息，然后进行统计学分析。利用独立样本T检验进行差异显著性分析，极显著差异（P＜0.01），显著差异（P＜0.05）。以SPSS 20.0进行数据处理，以Prism 8.0和Excel制图，以MetboAnalyt 3.0进行判别分析。

2 结果与分析

2.1 两地‘桂黑珍珠3号’生长季的气候因子分析

由表1可知，罗城葡萄生长季（4—9月）的有效积温、采收前3个月均温之和、日照时数3个气候因子均低于武鸣，浆果成熟月的降水量和采收前两个月的水热系数均高于武鸣，说明武鸣毛葡萄种质资源圃温度高，罗城毛葡萄基地降雨多。从图1可看出，在葡萄生长季，罗城的日照时数仅在4月高于武鸣，其他月份均低于武鸣（图1A）；罗城的月均温均低于武鸣（图1B），降雨量均高于武鸣（图1C）。

图1 罗城和武鸣两地2020年4—9月的气候因子比较Figure 1 Comparison of climate factors in Wuming and Luocheng regions from April to September of 2020

表1 2020年罗城和武鸣‘桂黑珍珠3号’生长季的主要气候因子Table 1 Climate factors of 'Gui Heizhenzhu No.3' during growing season from Wuming and Luocheng regions in 2020

2.2 两地‘桂黑珍珠3号’的物候期

由表2可看出，罗城、武鸣两地的‘桂黑珍珠3号’生长季均在4—9月，其中，4月上中旬萌芽，5月中下旬开花。武鸣‘桂黑珍珠3号’的果实7月上旬开始转色，8月中旬转色结束，9月上旬成熟采收；罗城‘桂黑珍珠3号’的果实于7月底转色，8月底转色结束，9月中旬成熟采收；罗城‘桂黑珍珠3号’自萌芽到盛花、盛花到果实转色持续时间均比武鸣的长，自盛花到果实成熟、萌芽到果实成熟周期分别长2、7 d，但自果实转色到成熟比武鸣时间短。综上，武鸣‘桂黑珍珠3号’各物候期开始时间早于罗城6～17 d。

表2 2020年罗城和武鸣‘桂黑珍珠3号’的物候期比较Table 2 Phenology of 'Gui Heizhenzhu No.3' in Wuming and Luocheng regions in 2020

2.3 ‘桂黑珍珠3号’果实不同发育期的理化指标

从图2可看出，‘桂黑珍珠3号’采收期果实粒质量（BW）在两地间差异极显著（图2A）；可溶性固形物（TSS）含量分别为13.8%和12.8%，二者间无显著差异（图2B）；罗城和武鸣两地的果实pH和可滴定酸（TA）含量在转色过程中变化不明显，但转色结束至采收阶段pH迅速升高（图2C），可滴定酸呈降低趋势（图2D），采收期两地的可滴定酸含量分别为14.21、13.57 g·L-1，说明不同产地‘桂黑珍珠3号’的理化指标随着果实发育进程变化趋势基本一致；罗城果实粒质量极显著高于武鸣，两产地的可溶性固形物、pH及可滴定酸含量无显著差异。

图2 罗城和武鸣‘桂黑珍珠3号’不同发育期的果实理化指标Figure 2 Physical and chemical indexes of 'Gui Heizhenzhu No.3' at different growing stages in Wuming and Luocheng regions

2.4 ‘桂黑珍珠3号’采收期果实品质指标

为更全面评价两个产地‘桂黑珍珠3号’果实品质差异，对采收期果实样品进行纵径（VD）、横径（HD）、果皮鲜质量（PW）、果实籽数（SN）、籽质量（SW）及白藜芦醇（Res）和单宁（Tan）含量进行对比。由表3可知，罗城的‘桂黑珍珠3号’采收期的果实纵横径、单粒籽数、籽质量及白藜芦醇和单宁含量均显著高于武鸣，但单果果皮鲜质量无显著差异。说明采收时罗城‘桂黑珍珠3号’果实的果粒大、种子多，白藜芦醇和单宁含量均优于武鸣。

表3 罗城和武鸣两地‘桂黑珍珠3号’采收期果实品质指标Table 3 Fruit index of 'Gui Heizenzhu No.3' at harvest stage in Wuming and Luocheng regions

2.5 ‘桂黑珍珠3号’不同发育期的果实颜色比较

由图3可看出，武鸣和罗城两个产地腺枝葡萄果实成熟过程中的色度色调变化趋势一致，果皮颜色逐渐加深，a*逐渐增强，b*逐渐减弱。其中，采收期罗城的果实L*显著高于武鸣，a*和b*均显著低于武鸣。说明采收期罗城‘桂黑珍珠3号’的果实颜色更浅，红色和黄色色调较弱。

图3 罗城县和武鸣区‘桂黑珍珠3号’不同发育期果实色度色调Figure 3 The fruit color of ' Gui Heizhenzhu No.3' during different developing stages in Wuming District and Luocheng County

2.6 采收期果实挥发性代谢物组成与含量的差异

由表4可知，罗城和武鸣成熟期‘桂黑珍珠3号’果实中共检出20种有差异的挥发性代谢物。从图4A可看出，两产地因代谢物组成与含量差异巨大而分为两组，其中，除MW0073（6,10,4-三甲基-2-十五烷酮）外，罗城果实中的挥发性化合物含量均高于武鸣（图4B）；造成两地差异贡献排名第一和第四的挥发性化合物分别为MW0025（芳樟醇）和MW0033（α-松油醇），这两种挥发性化合物均具有典型的花香类萜类化合物香气。

图4 罗城和武鸣两地‘桂黑珍珠3号’成熟期果实挥发性代谢物判别分析Figure 4 Discriminant analysis of volatile metabolites in fruits of 'Gui Heizhenzhu No.3' at harvest stage in two regions

综上所述，罗城‘桂黑珍珠3号’成熟期果实中检出的挥发性代谢物种类多于武鸣，含量总体上均高于武鸣，尤其是芳樟醇。

2.7 ‘桂黑珍珠3号’果实品质指标间的相关分析

对罗城与武鸣的‘桂黑珍珠3号’果实品质指标间进行相关分析（表5）。结果发现，果实粒质量除与果实纵径、横径和芳樟醇含量呈极显著正相关外，还与果实籽数、籽质量、果皮鲜质量、L*和α-松油醇含量呈显著正相关，与a*呈显著负相关；果实籽数、籽质量和果皮质量与果实中白藜芦醇和单宁含量无明显相关性；L*与芳樟醇和α-松油醇含量均呈显著正相关，a*与芳樟醇和α-松油醇含量均呈极显著负相关，b*与芳樟醇和α-松油醇含量均呈显著负相关。说明果实质量和体积越大越有利于种子数目和质量增多，也有利于芳樟醇和α-松油醇积累，但可能会降低果实b*和a*。

表5 罗城和武鸣‘桂黑珍珠3号’果实品质指标间相关分析Table 5 Corelation coefficients among fruit quality characteristics of 'Gui Heizhenzhu No.3' in Wuming and Luoheng regions

3 讨论

产地气象条件是决定葡萄原料及其酿酒品质的主要因素之一[16]。研究表明，植物物候期对气候变化的响应较敏感，气温高会使植物物候期提前，有利于鲜食葡萄的加温促早栽培[17-19]。对比武鸣、罗城两地的温度指标发现，武鸣‘桂黑珍珠3号’果实生长季的有效积温、采收前3个月的均温之和高于罗城，各物候期开始时间早于罗城6～17 d，除果实转色至成熟天数外，其余各物候期时间均较罗城短2～7 d。因此判断，造成武鸣和罗城两地酿酒葡萄果实物候期不同的主要原因是两地的温度差异。

酿酒葡萄全生育期的温度、光照和降水对葡萄果实成分合成、代谢和积累具有重要影响[20]，温度被认为是影响葡萄果实中酚类物质合成和积累的主要因素之一[21]。杨洋等[2]研究表明，夜间低温可加速‘赤霞珠’葡萄可溶性糖、花色苷和类黄酮的积累，减缓可滴定酸和单宁的降解，显著增加‘赤霞珠’葡萄成熟时果实挥发性香气化合物种类，有助于提高果实品质。葡萄是嗜光植物，浆果着色、糖分积累和酸度形成均与光存在紧密关系[22]。于飞等[23]研究表明，日照时数对葡萄可溶性固形物和固酸比形成具有明显促进作用，对总酸形成具有明显抑制作用，对单宁含量影响不显著。本研究中，武鸣4—9月葡萄生长季的月均温及累计日照时数均高于罗城，降雨量低于罗城，结合上述研究结果推断，温度高可能是造成武鸣‘桂黑珍珠3号’可溶性糖、白藜芦醇和挥发性化合物含量较低的主要原因。光照增强对果实花色苷积累具有积极影响[24-25]，武鸣和罗城‘桂黑珍珠3号’果实成熟过程中色度色调变化趋势一致，但从5月开始，罗城的日照时数均低于武鸣，推测日照时数少是造成采收期罗城‘桂黑珍珠3号’果实红色色调和黄色色调较弱的原因。

不同纬度和海拔葡萄园的光照强度、温度条件不同，使葡萄果实风味物质存在差异[26-27]，海拔越高紫外线越强，越有利于葡萄果实中酚类及香气等次生代谢产物累积[28]，进而影响葡萄果实品质和葡萄酒质量。本研究中，罗城海拔高、温度低、雨水多、日照少，所产的‘桂黑珍珠3号’果实挥发性化合物种类多、含量高，白藜芦醇和单宁含量也较高，与上述研究结果一致。已有研究表明，在持水性较高的土壤上种植葡萄生产的葡萄酒酚类成分含量显著降低[29]，在排水性好的土壤上生产的葡萄，所酿葡萄酒具有较成熟的果实芳香味[30]。由此推测，罗城的喀斯特岩溶地质条件可有效避免连续降雨带来积水对‘桂黑珍珠3号’果实发育的影响，这也是导致罗城虽然日照少、雨水多但果实品质却优于武鸣的原因。