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不同物候期人工诱导葡萄果实日灼的相关研究

2023-09-21范旭园黄泳碧谭茗月白扬韩佳宇张延晖廖原白先进王博

中外葡萄与葡萄酒 2023年5期
关键词:发育期总酚玫瑰

范旭园,黄泳碧,谭茗月,白扬,韩佳宇,张延晖,廖原,白先进,王博*

( 1. 广西大学农学院,广西南宁 530004;2. 广西真诚农业有限公司,广西南宁 530007;3. 广西壮族自治区农业科学院,广西南宁 530007 )

‘阳光玫瑰’为深受消费者喜爱的葡萄品种,果肉脆甜,香味浓郁[1],近年来在我国广西、云南、广东、福建、陕西、北京等[2-7]多地推广成功,成为目前我国高档优质葡萄种植面积最大的品种之一[8]。但在生产中发现,‘阳光玫瑰’葡萄在多地栽培易出现果实日灼现象[9-11],尤以高温强光天气较多的地区更为严重[12]。葡萄发生日灼后,果实表面出现褐色斑点,严重时果实皱缩萎蔫,极大地降低了果实的品质和产量[13]。

葡萄果实日灼的发生与强光直射、紫外线辐射及高温等环境因素有关,较高的空气湿度、较小的风速、较低的土壤水分等因素在一定程度上会加剧日灼症状[13]。研究表明,高温是引起果实日灼的主要原因,而果实表面的高温一方面来自气温的热交换,另一方面来自光辐射的部分光能转化的热能,使果实表面达到阈值温度[14-15],蒯传化等[16]研究发现,葡萄发生日灼的果表温度阈值范围为42.0~42.8 ℃。葡萄果实日灼的发生具有品种特异性,如‘红地球’‘美人指’和‘温克’等品种较易发生日灼[17-19],‘夏黑’‘巨玫瑰’‘巨峰’等品种不易发生日灼[20]。此外,葡萄果实日灼的发生也与果实发育期有关,在果实幼果期、膨大期、硬核期、转色期均可能发生日灼,但一般以果实快速膨大期发生较多[21-22]。

在正常的葡萄果实细胞中,活性氧的产生和消除处于动态平衡[23]。而遭受日灼侵害的果实细胞膜结构被破坏,细胞内的抗氧化系统与超氧阴离子自由基代谢平衡被打破,细胞内的抗氧化系统不足以消除其危害,导致酚类物质被氧化变褐,葡萄果实出现褐化、萎蔫的日灼症状[24]。

很多研究报道了‘阳光玫瑰’葡萄易发生日灼的时期,但结论不一,如广西桂林5月下旬至6月中旬为易发期[25]、江苏淮安的易发期为7月下旬到8月上旬以及第一次果实膨大期、大幼果期至封穗期以及幼果期等[26-29]。黄小云[21]调查了一年两收栽培‘阳光玫瑰’葡萄冬果的日灼发生情况,发现冬果较易发生日灼的时期为果实膨大期和软化期,并发现酚类物质含量与果实日灼密切相关。为进一步明确葡萄果实发生日灼的相关规律,本文以易发生日灼的‘阳光玫瑰’葡萄和不易发生日灼的‘巨玫瑰’葡萄为试验对象,研究不同物候期人工诱导日灼处理下两个品种的日灼发生情况和变化规律,以及不同发育期和不同日灼进程葡萄果实的总酚含量差异,探索葡萄果实日灼发生的表面阈值温度、敏感时期以及日灼与果实总酚含量的关系,为生产上防治日灼、提质增效提供理论指导。

1 试材与方法

1.1 试验地点与材料

试验于2022年4—7月在广西南宁广西真诚农业有限公司葡萄种植基地(108°8′33″E,23°11′48″N)进行。以4年生‘阳光玫瑰’和‘巨玫瑰’葡萄为试材,避雨栽培,平棚架,树形为H形,南北行向,株行距为4 m×6 m,常规栽培管理。

1.2 试验设计

分别在‘阳光玫瑰’和‘巨玫瑰’葡萄种植区随机选取长势一致、生长健壮、无病虫害的10株葡萄。参照Coombe[30]进行物候期分类:E-L31(浆果豌豆大小,直径约7 mm)、E-L32(开始封穗,若为紧穗品种,浆果开始相互接触)、E-L33(浆果仍为绿色,硬)、E-L34(浆果开始变软转色,糖度开始提高)、E-L36(浆果完全转色,糖度达到中等值)和E-L38(浆果成熟度达到采收要求)。在以上6个时期分别选取‘阳光玫瑰’和‘巨玫瑰’葡萄树10株,每株随机选取15穗果实进行人工诱导日灼处理。参考张建光等[31]的人工诱导果实日灼处理方法,在距离果穗15 cm处用强光高温加热灯(275 W,220 V,4.5万Lx,嘉兴蓝巨星电器科技有限公司生产)对果穗进行加热照射,营造一个稳定的“高温”小气候,在果穗表面出现日灼症状时停止诱导处理。其中3穗果实用于日灼发生阈值温度的测定,5穗果实用于人工诱导日灼处理10 min和20 min时日灼发生率的测定,7穗果实用于人工诱导日灼处理后果实总酚含量的测定。

1.3 试验指标测定

1.3.1 葡萄果实日灼阈值温度的测定

于‘阳光玫瑰’和‘巨玫瑰’的上述6个时期各选取3穗果实进行人工诱导日灼处理。处理过程中每穗果上、中、下随机选取5个果粒,用德力西872红外线测温仪(德力西电器公司生产)测定果粒表面温度,记录果粒刚开始出现日灼症状,即果实表面失绿出现白色水渍状时的温度,每粒果为一个重复,共15个重复。

1.3.2 葡萄果实日灼发生率的测定

于‘阳光玫瑰’和‘巨玫瑰’的上述6个时期各选取5穗果进行人工诱导日灼处理,在处理后10 min和20 min时分别记录每穗果上日灼果粒发生的数量,并统计果实的日灼发生率。计算公式为:日灼发生率(%)=(日灼果粒/总果粒数)×100。每穗果为一个重复,共5个重复。

1.3.3 葡萄果实总酚含量的测定

于上述6个时期,分别在随机选取的‘阳光玫瑰’与‘巨玫瑰’葡萄7穗果实上进行人工诱导日灼处理。在人工诱导日灼处理的不同阶段分别采集正常果(SB-0)、日灼诱导处理3 min的果实(SB-1)、日灼面积占果粒总面积1/4的果实(SB-2)和日灼面积占果粒总面积3/4的果实(SB-3),用于总酚含量测定。各阶段的采样标准如下:

SB-0:在人工诱导日灼处理前,于每穗果的上、中、下各随机采1~2粒果实,共40粒;SB-1:在人工诱导日灼处理3 min时,于每穗果日灼诱导面的上、中、下各随机采集1~2粒果实,共40粒;SB-2:继续进行日灼诱导,每穗果上待果粒出现日灼且日灼表面积占果实总面积1/4时采样,每穗果共随机采集5~6粒,共40粒;SB-3:继续进行日灼诱导,每穗果上待果粒出现日灼且日灼表面积占果实总面积3/4时采样,每穗果共随机采集5~6粒,其后停止人工诱导日灼处理,共采集果粒40粒。

果实总酚含量的测定采用福林酚(F o l i n-Ciocalteau)法[32-33]并加以改动,结果以没食子酸当量(GAE)表示。

1.4 数据分析

数据采用Excel 2003进行统计处理,采用SPSS 23.0软件进行显著性分析。

2 结果与分析

2.1 人工诱导日灼处理葡萄果实的日灼阈值温度

人工诱导日灼处理葡萄果实发生日灼的果面阈值温度反映出不同发育期两个品种果实发生日灼的敏感程度。图1所示,人工诱导日灼处理下,‘阳光玫瑰’葡萄在E-L31至E-L38时期果实发生日灼时的表面阈值温度为39.43~60.10 ℃,在E-L31~E-L33时期果实发生日灼的表面阈值温度较低,为39.43~43.89 ℃,其中E-L33时期果实表面发生日灼的阈值温度最低;在E-L34时期果实发生日灼的表面阈值温度显著高于前3个时期,其后各时期阈值温度逐渐升高,在E-L38时期为最高,说明‘阳光玫瑰’葡萄在E-L31~E-L33时期对日灼较敏感,且在E-L33时期最为敏感。‘巨玫瑰’葡萄在整个发育期果实发生日灼时的表面阈值温度为40.05~62.56 ℃,整体高于‘阳光玫瑰’,在除E-L31、E-L32和E-L34外的各个时期果实发生日灼时的表面阈值温度均显著高于‘阳光玫瑰’葡萄。‘巨玫瑰’葡萄在E-L31和E-L32两个时期发生日灼时的果实表面阈值温度较低,分别为42.99 ℃和40.05 ℃,且以E-L32时期为最低,在E-L33时期果实发生日灼的表面阈值温度显著高于前两个时期,其后各时期阈值温度逐渐升高,在E-L38时期最高。说明‘巨玫瑰’葡萄也是在果实发育前期(E-L31和E-L32)对日灼较敏感,最敏感时期为E-L32时期。

2.2 人工诱导日灼处理葡萄果实的日灼发生率

不同时长人工诱导日灼处理葡萄果实的日灼发生率进一步反映出不同发育期两个品种果实发生日灼的敏感程度。表1所示,在人工诱导日灼处理10 min时,‘阳光玫瑰’葡萄在E-L31时期的日灼发生率最高为18.69%,E-L32时期略有降低,在E-L33时期再次上升至15.19%,在E-L34、E-L36、E-L38时期果实日灼发生率显著下降,降至10%及以下,在E-L38时最低。人工诱导日灼处理10 min时,‘巨玫瑰’葡萄在E-L31时期日灼发生率最高,达16.02%,但E-L33时降至8.71%,其后逐渐下降,到E-L38时为0。人工诱导日灼处理20 min时,两品种各物候期日灼率发生趋势与处理10 min的类似,‘阳光玫瑰’葡萄日灼发生率由E-L31时期的84.47%下降到E-L38时期的31.25%,‘巨玫瑰’葡萄日灼发生率由E-L31时期的70.34%持续降低到E-L38时期的15.52%。在整个发育期(除E-L32),‘巨玫瑰’葡萄人工诱导日灼处理10 min和20 min的果实日灼发生率均显著低于‘阳光玫瑰’。

表1 ‘阳光玫瑰’和‘巨玫瑰’葡萄不同发育期果实的日灼发生率Table 1 The sunburn incidence of 'Shine Muscat' and 'Jumeigui' grapes at different developmental stages%

2.3 葡萄果实日灼进程中总酚含量的变化

表2为‘阳光玫瑰’和‘巨玫瑰’葡萄在人工诱导日灼处理下果实的总酚含量变化。其中,‘阳光玫瑰’葡萄在E-L31、E-L32和E-L38时期,诱导果实发生日灼的过程中,总酚含量均先下降,在果实表面开始发生日灼时(SB-2或SB-3)上升;E-L33、E-L34和E-L36时期果实总酚含量均在日灼诱导3 min时(SB-1)上升,然后下降。‘巨玫瑰’葡萄E-L31时期在诱导果实发生日灼过程中,果实总酚含量持续下降;E-L33时期在日灼诱导3 min时(SB-1)果实总酚含量开始显著上升,随后下降;而E-L32、E-L34、E-L36和E-L38时期总酚含量在果实表面出现日灼时(SB-2)开始显著上升,随后下降。此外,从表2中各时期‘阳光玫瑰’和‘巨玫瑰’葡萄正常果(SB-0)的总酚含量变化可以看出,‘阳光玫瑰’葡萄在E-L31至E-L36时期果实的总酚含量持续下降,在E-L38时期总酚含量有小幅度上升;‘巨玫瑰’葡萄在E-L31~E-L33时期果实总酚含量持续下降,在E-L34和E-L36时期转而上升,在E-L38时期又下降至最低。同时,‘阳光玫瑰’葡萄正常果果实的总酚含量在各果实发育期均显著低于‘巨玫瑰’葡萄。

表2 ‘阳光玫瑰’和‘巨玫瑰’葡萄不同发育期果实日灼进程中总酚含量的变化Table 2 Changes of total phenolic contents in sunburnt fruits of 'Shine Muscat' and 'Jumeigui' grapes at different developmental stages mg·g-1

3 讨论与结论

葡萄果实日灼的发生与发育期有关。前人对‘阳光玫瑰’葡萄果实易发生日灼的时期有很多不同的报道,在果实快速膨大期[10]、幼果期[29]或大幼果期至封穗期均有发生。本研究中,在人工诱导日灼处理下‘阳光玫瑰’葡萄在E-L31~E-L33时期、‘巨玫瑰’葡萄在E-L31和E-L32时期果实发生日灼时的表面阈值温度较低且日灼发生率较高,表明‘阳光玫瑰’葡萄在E-L31~E-L33时期容易发生日灼,‘巨玫瑰’葡萄在E-L31和E-L32时期易发生日灼。本研究中‘阳光玫瑰’与‘巨玫瑰’葡萄在E-L31时期人工诱导日灼处理较易发生日灼,与一些研究报道不同[10,28-29],这可能与大多研究是基于生产的调查结果有关。因为生产中葡萄E-L31时期一般气温较低,达不到果实发生日灼的阈值温度,因此自然条件下,‘阳光玫瑰’日灼敏感期应为E-L33时期,‘巨玫瑰’日灼敏感期应为E-L32时期。本研究中‘阳光玫瑰’的E-L34~E-L38时期及‘巨玫瑰’的E-L33~E-L38时期,果实日灼发生的表面阈值温度均显著高于其他时期且日灼发生率较低,表明‘阳光玫瑰’与‘巨玫瑰’葡萄在果实发育期后期不易发生日灼。

葡萄果实日灼的发生具有品种特异性。蒯传化等[23]研究表明,中晚熟葡萄品种日灼发生严重,而早熟葡萄品种日灼发生较轻;大粒葡萄品种日灼发生较早且严重,而小粒葡萄品种日灼发生较晚且轻。本研究中,‘阳光玫瑰’在E-L33、E-L36与E-L38时期果实日灼发生的表面阈值温度均显著低于‘巨玫瑰’,在E-L31、E-L33至E-L38时期果实日灼发生率均显著高于‘巨玫瑰’,表明‘阳光玫瑰’较‘巨玫瑰’易发生日灼。同时,人工诱导日灼处理下,‘阳光玫瑰’葡萄在果实发育的前3个时期(E-L31~E-L33)均较容易发生日灼,而‘巨玫瑰’葡萄仅在果实发育的前两个时期(E-L31和E-L32)较容易发生日灼,表明‘阳光玫瑰’葡萄易发生日灼的持续时间较‘巨玫瑰’长。

葡萄果实日灼发生可能与果实总酚含量有关。黄小云[21]在研究一年两收栽培模式下冬果发育期的‘阳光玫瑰’时发现,正常果与日灼果的非花色苷单体酚类物质的总量无显著性差异,但是单体酚类物质含量有差异。本研究中‘阳光玫瑰’正常果中的总酚含量在各发育期均显著低于‘巨玫瑰’,表明葡萄果实总酚含量高,抗氧化能力强,则不易发生日灼。并且在果实发生日灼进程中,‘阳光玫瑰’全发育期(除SB-1)及‘巨玫瑰’的E-L32~E-L38时期果实总酚含量均有一个上升的变化,Liu等[34]在研究不同日灼状态下石榴果皮中总酚含量的变化时发现,总酚含量随日灼程度的增加而增加,表明果实日灼过程中的抗氧化反应可能与活性氧清除和脂质过氧化抑制有关,是果实的应激反应。本研究中,‘阳光玫瑰’与‘巨玫瑰’葡萄正常果中,均表现为E-L31时期总酚含量最高,然后下降又上升,虽然在E-L31时果实总酚含量高,但抵抗日灼能力弱,较容易发生日灼,这表明总酚不是影响葡萄果实日灼的唯一因素,还有其他物质影响着果实日灼的发生[35]。

综上所述,在广西南宁的避雨栽培模式下,人工诱导日灼处理下‘阳光玫瑰’葡萄在E-L31~E-L33时期均较容易发生日灼,在E-L33时期对日灼最敏感;‘巨玫瑰’葡萄在E-L31与E-L32时期较容易发生日灼,在E-L32时期对日灼最敏感。整个果实发育期‘阳光玫瑰’葡萄均较‘巨玫瑰’葡萄易发生日灼。两品种在日灼发生进程中果实总酚含量均有显著变化,且‘阳光玫瑰’葡萄正常果果实中总酚含量在各个发育期均显著低于‘巨玫瑰’葡萄,总酚含量与果实日灼发生有一定相关性,但根据E-L31时期的总酚含量与日灼率,说明还有其他因素共同影响葡萄果实日灼的发生。

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