韓真 李秀杰 李晨

摘要：以3年生巨峰葡萄植株為試材，測(cè)定了根域限制條件下不同發(fā)育時(shí)期葉片、韌皮部及果實(shí)生長(zhǎng)發(fā)育過(guò)程中糖積累和分配的變化。結(jié)果表明：在根域限制條件下，巨峰葡萄不同部位糖的組成和含量不同。葉片中主要積累葡萄糖、果糖、蔗糖不同時(shí)期含量變化較大，韌皮部主要積累蔗糖（54.63%～87.66%），果實(shí)主要積累葡萄糖和果糖（87.19%～92.90%）。根域限制處理明顯增加了韌皮部中的蔗糖含量及果實(shí)中的葡萄糖、果糖、蔗糖含量。始熟期葡萄果實(shí)中各種糖含量大幅增加，是根域限制影響葡萄糖含量的關(guān)鍵時(shí)期。

關(guān)鍵詞：根域限制；巨峰葡萄；可溶性糖；積累分配

中圖分類號(hào)：S663.101文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)號(hào)：A文章編號(hào)：1001-4942（2016）08-0050-04

AbstractUsing 3-year-old Kyoho grape plants as materials， the soluble sugar content changes in leaves， phloem and fruits during the berry development were measured under root restriction. The results showed that the composition and contents of soluble sugar in different parts of Kyoho grape were different. The leaves of Kyoho grape fruits mainly accumulated glucose， fructose and sucrose， and their contents had great changes at different stages. The phloem mainly accumulated sucrose（54.63%～87.66%）， and the grape fruits mainly accumulated glucose and fructose（87.19%～92.90%）. The root restriction apparently increased the sucrose content in phloem and glucose， fructose and sucrose contents in fruits. At the beginning of maturity stage， the soluble sugar contents in fruits increased rapidly， so it was also the key stage to affect soluble sugar accumulation by root restriction.

KeywordsRoot restriction； Kyoho grape； Soluble sugar； Accumulation and distribution

葡萄果實(shí)糖積累是一個(gè)復(fù)雜的過(guò)程，光合產(chǎn)物需要在源器官（葉片）裝載到載體上，經(jīng)長(zhǎng)距離運(yùn)輸再卸載到果實(shí)細(xì)胞中[1，2]。葉片光合產(chǎn)物向葡萄果實(shí)的運(yùn)轉(zhuǎn)和分配是通過(guò)韌皮部實(shí)現(xiàn)的。葡萄韌皮部的糖運(yùn)輸形式為蔗糖，蔗糖從果皮內(nèi)的末梢維管束卸載時(shí)，會(huì)分解成葡萄糖和果糖，這個(gè)過(guò)程可能發(fā)生在質(zhì)外體、細(xì)胞質(zhì)和液泡中[3]，而后己糖貯藏于液泡中，從而在果肉中得到積累[4]。

根域限制就是利用物理或生態(tài)的方式將果樹(shù)根系控制在一定的容積內(nèi)，通過(guò)控制根系生長(zhǎng)來(lái)調(diào)節(jié)地上部的營(yíng)養(yǎng)生長(zhǎng)和生殖生長(zhǎng)，是一種新型栽培技術(shù)[5]。該技術(shù)在葡萄上的大量應(yīng)用研究表明，根域限制不僅具有抑制營(yíng)養(yǎng)生長(zhǎng)、改善果實(shí)品質(zhì)的作用，還可以增加葡萄果肉中葡萄糖、果糖和蔗糖含量[6-9]，但有關(guān)根域限制對(duì)葡萄不同時(shí)期各部位糖含量變化的研究卻不多見(jiàn)。

本試驗(yàn)以3年生巨峰葡萄為材料，研究根域限制對(duì)其不同發(fā)育時(shí)期葉片、韌皮部、果實(shí)中糖積累和分配的影響，探究根域限制對(duì)其糖代謝影響的機(jī)理，以期為葡萄根域限制栽培提供理論依據(jù)。

1材料與方法

1.1材料

試驗(yàn)于2013年在山東省果樹(shù)研究所天平湖試驗(yàn)基地進(jìn)行。將3年生巨峰葡萄植株栽植于地下四壁和底部鋪墊微孔無(wú)紡布圍成的容積為60 L 的區(qū)域（長(zhǎng)50 cm、寬40 cm、深30 cm），填入土肥混合物（園土∶有機(jī)肥∶河沙=3∶2∶1），作為根域限制處理（RR）。以田間常規(guī)栽培、根域未作限制且長(zhǎng)勢(shì)一致的同齡樹(shù)作為對(duì)照（CK）。處理和對(duì)照各10株，兩處理均分2列，以株距0.5 m、行距1.0 m 的間距定植。

1.2取樣方法

分別于果實(shí)硬核期（7月16日）、始熟期（7月25日）、轉(zhuǎn)色期（8月13日）、成熟期（8月27日）對(duì)根域限制處理及對(duì)照植株果穗大小一致的枝條進(jìn)行取樣。果實(shí)取樣：每穗采10粒果實(shí)，重復(fù)3次，液氮速凍。韌皮部及葉片取樣：在采取果實(shí)的枝條上采取健康、無(wú)病害、功能健全的韌皮部、葉片，處理與對(duì)照各選定10個(gè)新梢韌皮部、30個(gè)葉片，洗凈擦干后用四分法快速取樣混勻后用液氮速凍，置于-80℃冰箱中待測(cè)定。

1.3可溶性糖含量的測(cè)定

取混合果樣2 g，用5 mL 80%乙醇研碎，于75℃浸提10 min，4 000×g離心10 min，收集上清液；再用 10 mL 80%乙醇分2次清洗殘?jiān)?，取上清液；合并，定容?5 mL，搖勻后取2 mL 于烘箱中蒸干，殘?jiān)?1 mL 重蒸水溶解后，采用高效液相色譜法測(cè)定。

可溶性糖含量采用島津RID-10A示差折光檢測(cè)器測(cè)定。色譜條件：靈敏度4，色譜柱為YMC-pack polyamineⅡ（250 mm×4.6 mm，5 μm），柱溫：30℃；流動(dòng)相為乙腈∶水=75∶25（V∶V），流速為0.8 mL/min；進(jìn)樣量：10 μL。

2結(jié)果與分析

2.1根域限制對(duì)巨峰葡萄葉片可溶性糖含量的影響

由圖1可見(jiàn)，不同發(fā)育時(shí)期根域限制處理的葉片果糖含量均高于對(duì)照，除成熟期外，葡萄糖和蔗糖含量也均高于對(duì)照。其中，葡萄糖含量為轉(zhuǎn)色期最高，是對(duì)照的2.36倍，其次是硬核期、始熟期，成熟期最低。果糖含量為硬核期最高，是對(duì)照的2.34倍，其次是成熟期、轉(zhuǎn)色期，始熟期最低。蔗糖含量為轉(zhuǎn)色期最高，是對(duì)照的1.27倍，其次為硬核期、成熟期，始熟期最低。成熟期葡萄糖含量比對(duì)照降低了22.78%，蔗糖含量比對(duì)照降低了37.05%，而果糖含量卻比對(duì)照增加了85.43%。

2.2根域限制對(duì)巨峰葡萄新梢韌皮部可溶性糖含量的影響

由圖2可見(jiàn)，韌皮部中的可溶性糖主要為蔗糖，占可溶性糖總含量的54.63%～87.66%，葡萄糖和果糖含量較少?？梢?jiàn)，蔗糖是葡萄光合產(chǎn)物的主要運(yùn)輸形式，新梢韌皮部中蔗糖隨果實(shí)發(fā)育進(jìn)程緩慢增加。

不同發(fā)育時(shí)期根域限制處理的韌皮部中蔗糖含量明顯高于對(duì)照，其中轉(zhuǎn)色期含量最高，而始熟期較對(duì)照增加最多，增幅達(dá)49.87%。根域限制條件下不同發(fā)育時(shí)期相比，轉(zhuǎn)色期、成熟期、始熟期蔗糖含量分別比硬核期增加了63.42%、55.06%、42.00%。此外，葡萄糖和果糖含量在轉(zhuǎn)色期和成熟期均較對(duì)照減少，轉(zhuǎn)色期的葡萄糖含量較對(duì)照減少最多，比對(duì)照減少了60.83%。

2.3根域限制對(duì)巨峰葡萄果實(shí)可溶性糖含量的影響

由圖3可以看出，巨峰葡萄果實(shí)中主要含葡萄糖和果糖，二者含量占可溶性糖總含量的87.19%～92.90%，蔗糖含量相對(duì)較少。根域限制處理明顯提高了果實(shí)中的可溶性糖含量，其中，葡萄糖含量轉(zhuǎn)色期最高，比對(duì)照增加了17.81%；果糖和蔗糖含量成熟期最高，分別比對(duì)照增加了3.20%和191%。此外，始熟期葡萄糖、果糖和蔗糖的含量與硬核期相比變化較明顯，分別為硬核期的1.25、2.49、1.21倍。

3討論與結(jié)論

葡萄是果實(shí)糖分積累較高的果樹(shù)品種，其果實(shí)含糖量可達(dá)25%～80%，且糖的種類和數(shù)量決定其品質(zhì)[10]。糖含量的高低是衡量果實(shí)品質(zhì)的重要指標(biāo)，因此深入了解果實(shí)糖分積累機(jī)制，通過(guò)改善栽培措施或者利用分子手段調(diào)節(jié)糖積累過(guò)程可以提高葡萄漿果的含糖量及品質(zhì)[11]。

根域限制作為一種物理脅迫，顯著影響果實(shí)中的糖分代謝。關(guān)于葡萄果實(shí)發(fā)育過(guò)程中糖分含量變化及蔗糖代謝相關(guān)酶活性的研究己經(jīng)有較多的報(bào)道[12-14]。謝兆森等[10，18，19]研究表明根域限制能夠促進(jìn)葡萄果實(shí)中的糖分積累。根域限制處理提高果實(shí)糖含量可能與ABA和成熟蛋白信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)有關(guān)；此外，根域限制改變了韌皮部輸導(dǎo)組織的結(jié)構(gòu)，形成更加便利于光合產(chǎn)物長(zhǎng)距離運(yùn)轉(zhuǎn)和在庫(kù)端卸載的結(jié)構(gòu)體系和生理狀態(tài)（酸性轉(zhuǎn)化酶活性增強(qiáng)）；ABA 的大幅提高促使質(zhì)外體途徑的糖運(yùn)轉(zhuǎn)載體基因轉(zhuǎn)錄、活化H+-ATPase，使葉片光合產(chǎn)物能夠快速高效地卸載到漿果細(xì)胞內(nèi)。盧彩玉等[12]研究表明根域限制顯著提高了酸性轉(zhuǎn)化酶（AI）活性，是提高果實(shí)中糖分積累的主要原因。

本研究發(fā)現(xiàn)，根域限制對(duì)巨峰葡萄不同時(shí)期葉片、韌皮部和果實(shí)中的可溶性糖含量的影響不同。葉片進(jìn)行光合作用，主要積累葡萄糖、果糖、蔗糖，葡萄糖含量以轉(zhuǎn)色期最高，為對(duì)照的2.36倍，果糖含量以硬核期最高，為對(duì)照的2.34倍，蔗糖含量以轉(zhuǎn)色期最高，為對(duì)照的1.27倍。葉片中在發(fā)育后期以蔗糖為主，葡萄糖和果糖的含量低。韌皮部主要含有蔗糖，且轉(zhuǎn)色期含量最高，比對(duì)照增加了27.88%。果實(shí)以積累葡萄糖和果糖為主，葡萄糖含量為始熟期最高，果糖含量為成熟期最高。由此可見(jiàn)，在光合產(chǎn)物運(yùn)轉(zhuǎn)途徑上從“源”到“庫(kù)”各部位糖分的組成和含量不同，在葉片（源器官）中，葡萄糖、果糖和蔗糖都存在，韌皮部中蔗糖含量高，說(shuō)明了蔗糖是主要運(yùn)輸形式，其積累與降解狀況對(duì)葉片的光合產(chǎn)物積累及運(yùn)輸可能具有調(diào)節(jié)作用[14-16]。進(jìn)入果實(shí)（庫(kù)器官）后，葡萄糖和果糖含量較高，蔗糖含量低，說(shuō)明蔗糖進(jìn)入果實(shí)后被轉(zhuǎn)化為葡萄糖和果糖。根域限制處理韌皮部中蔗糖的含量顯著高于對(duì)照，說(shuō)明根域限制處理增加了糖卸載量，促進(jìn)了光合產(chǎn)物向果實(shí)運(yùn)轉(zhuǎn)，明顯提高了巨峰果實(shí)后期糖分的積累。

根域限制處理對(duì)葡萄果實(shí)發(fā)育過(guò)程中糖含量的影響主要體現(xiàn)在始熟期和轉(zhuǎn)色期，在此過(guò)程中加快了糖分的積累速率，增加了葡萄糖、果糖、蔗糖的含量。謝周等[13]研究表明，不同生長(zhǎng)發(fā)育時(shí)期葡萄器官中糖含量變化很大，始熟期是葡萄果實(shí)成熟生長(zhǎng)和顏色改變的開(kāi)始，此期持續(xù)時(shí)間短，生長(zhǎng)變化劇烈，果實(shí)軟化，糖含量增加，酸含量下降，一些酶活性增加。本試驗(yàn)中根域限制處理的韌皮部蔗糖含量在始熟期較對(duì)照增加最多；不同發(fā)育時(shí)期相比，轉(zhuǎn)色期比硬核期蔗糖含量增加63.42%。始熟期果實(shí)的葡萄糖和果糖的含量分別為硬核期的1.25、2.49倍。

果實(shí)是重要的庫(kù)器官，改變庫(kù)強(qiáng)能顯著改變?cè)慈~中的可溶性糖含量。果實(shí)庫(kù)強(qiáng)越低，源葉中的可溶性糖含量越高。源葉可溶性糖在果實(shí)不同發(fā)育階段的差異，可能是由于測(cè)定當(dāng)天的氣候條件不一致，更重要的是由于不同發(fā)育階段的果實(shí)庫(kù)強(qiáng)有所差異。根域限制增加了果實(shí)的庫(kù)強(qiáng)，同時(shí)葉片中同化物分配到果實(shí)的比例也增加，因此，提高了糖的含量。楊天儀[17]研究發(fā)現(xiàn)，根域限制后‘峰后葡萄果實(shí)韌皮部果糖、葡萄糖和總糖的卸載高于對(duì)照，表明根域限制后光合同化產(chǎn)物流向果實(shí)的部分相對(duì)增加，用于葡萄營(yíng)養(yǎng)生長(zhǎng)的同化養(yǎng)分相對(duì)減少。本試驗(yàn)中根域限制處理明顯提高了果實(shí)中的可溶性糖含量，葡萄糖、果糖含量在始熟期分別較對(duì)照增加7.33%、87.75%。

綜上所述，根域限制促進(jìn)了葡萄的糖分積累，提高了果實(shí)品質(zhì)，始熟期是根域限制影響葡萄糖含量的關(guān)鍵時(shí)期。但糖分代謝過(guò)程十分復(fù)雜，根域限制對(duì)糖積累相關(guān)植物激素信號(hào)、代謝相關(guān)酶的影響是揭示根域限制對(duì)葡萄生長(zhǎng)和發(fā)育調(diào)控機(jī)制的重點(diǎn)，仍需進(jìn)一步研究。

參考文獻(xiàn)：

[1]陳俊偉，張上隆，張良誠(chéng). 果實(shí)中糖的運(yùn)輸、代謝與積累及其調(diào)控[J]. 植物生理與分子生物學(xué)學(xué)報(bào)，2004，30 （1）：1-10.

[2]羅霄，鄭國(guó)琦，王俊. 果實(shí)糖代謝及其影響因素的研究進(jìn)展[J]. 中國(guó)農(nóng)業(yè)科學(xué)，2008，29 （2）：69-74.

[3]Coombe B G. Research on development and ripening of the grape berry[J]. American Journal of Enology and Viticulture，1992，43：101-110.

[4]Robinson S P，Davies C. Molecular biology of grape berry ripening[J]. Australian Journal of Grape Wine Research，2000，6（2）：175-188.

[5]王世平. 葡萄根域限制栽培技術(shù)[J]. 河北林業(yè)科技，2004，10（5）：82-84.

[6]Wang S P，Okamoto G，Hirano K， et al. Effects of restricted rooting volume on vine growth and berry development of Kyoho grapevines[J]. American Journal of Enology and Viticulture，2001，52 （3）：248-253.

[7]Zhu L N，Wang S P，Yang T Y，et al. Vine growth and nitrogen metabolism of‘Fujiminorigrapevines in response to root restriction[J]. Scientia Horticulturae，2006，107：143-149.

[8]楊夫臣，吳江，程建徽，等. 葡萄果皮花色素的提取及其理化性質(zhì)[J]. 果樹(shù)學(xué)報(bào)，2007，24 （3）：287-292.

[9]盧彩玉，黃春輝，鄭小艷，等. 根域限制對(duì)巨玫瑰葡萄果實(shí)外觀、色素及內(nèi)在品質(zhì)的影響[J]. 果樹(shù)學(xué)報(bào)，2009，26（5）：719-724.

[10]謝兆森，王世平，許文平.葡萄果實(shí)中的糖分積累和調(diào)控[J].植物生理學(xué)通訊，2008，44（4）：785-790.

[11]王振平，奚強(qiáng)，李玉霞.葡萄果實(shí)中糖分研究進(jìn)展[J].中外葡萄與葡萄酒，2005（8）：26-30.

[12]盧彩玉，鄭小艷，賈惠娟，等. 根域限制對(duì)‘巨玫瑰葡萄果實(shí)可溶性糖含量及相關(guān)代謝酶活性的影響[J]. 園藝學(xué)報(bào)，2011，38（5）：825-832.

[13]謝周，孫興民，張萌，等.根域限制對(duì)‘寶滿葡萄光合特性及糖代謝的影響[J].中國(guó)農(nóng)學(xué)通報(bào)，2012，28（22）：190-196.

[14]謝兆森.根域限制對(duì)葡萄果實(shí)發(fā)育、源庫(kù)器官及其輸導(dǎo)組織結(jié)構(gòu)的影響[D].上海：上海交通大學(xué)，2010.

[15]熊福生，高煌珠，詹勇昌，等.植物葉片蔗糖、淀粉積累與其降解酶活性關(guān)系研究[J].作物學(xué)報(bào)，1994，20（1）：52-58.

[16]Christophter D， Simon P R. Sugar accumulation in grape berries[J].Plant Physiol.，1996，11（1）：275-283.

[17]楊天儀.根域限制葡萄樹(shù)氮素與碳素代謝機(jī)制研究[D].上海：上海交通大學(xué)，2007.

[18]Xie Z，Li B，F(xiàn)orney C F，et al. Changes in sugar content and relative enzyme activity in grape berry in response to root restriction[J].Scientia Horticulturae，2009，123：39-45.

[19]謝兆森，李勃，許文平，等.根域限制對(duì)葡萄果實(shí)發(fā)育和主要營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)含量的影響[J].植物生理學(xué)通訊，2008，44（5）：927-929.