叶面调节剂对新疆鲜食葡萄着色及品质的影响

陈 宽，史蛟华，安梦洁，王晓丽，王开勇

(石河子大学农学院，新疆石河子 832003)

0 引 言

【研究意义】我国2014年的鲜食葡萄产量920×104t，消费量达900×104t[1]。根据果皮颜色葡萄可以分为红、白两类，而花色苷是影响葡萄颜色变化的主要因素，花色苷的积累不完全会导致葡萄表面的异色斑块[2]。红地球葡萄，属晚熟欧亚种，是新疆鲜食葡萄产区的主要栽培品种之一[3]。新疆光照、温度、湿度等气候因子变化幅度较大，存在葡萄果实后期存在着色不良现象，影响果实外观质量和商品价值[4]。喷施含有植物激素的调节剂促进其转色，短时间内多次喷施转色剂，转色未成功，而果实掉落率增加，果实品质也下降[5]。植物叶面调节剂，是一种利用植物生长调节物质来改善作物生长的农药，包括生物中提取的天然植物激素和后期人工合成的具有相同效果化合物，正确使用调节剂，在不伤及品质及提高品质的情况下，对增加葡萄转色能力有实际意义。【前人研究进展】调节剂可有效调控植物的正常代谢和生长[6]。市常售的植物调节物质包括：脱落酸(Abscisic acid，ABA)、萘乙酸(Naphthalene acetic acid，NAA)、乙烯利(Ethephon，ETH)、茉莉酸类物质(jasmonates，JAs)、赤霉素(Gibberellic acid，GA)、油菜素内酯类化合物(Brassinolides，BRs)等。研究表明，叶面调节剂可有效促进国光苹果花色苷的积累[7]；使阳光玫瑰葡萄果实无核率及品质均有显著提高[8]。茉莉酸(JA)是一种内源植物激素，广泛分布于植物的幼组织、花和发育中的生殖器官中[9]。涉及生长发育，如加速叶片脱落，促进果实成熟等[10]。JA能促进叶绿素a和b的降解，抑制植物光合作用，加速叶片衰老[11]。JA还促进苹果的去绿，并在果实颜色发育中发挥作用[12]。油菜素甾体类化合物(Brs)以其在生长、发育和对非生物胁迫的抗性增强等的作用而闻名[12-13]。外源油菜素内酯对植物生长、色素含量、光合效率和抗氧化活性均有促进作用[14-15]。【本研究切入点】新疆鲜食葡萄存在着色不完全及不合理使用调节剂造成品质下降的问题，目前市售调节剂众多，其效果参差不一，对葡萄着色与品质的效果也大不相同。研究叶面调节剂对新疆鲜食葡萄着色及品质的影响。【拟解决的关键问题】采用自主研发的叶面调节剂与市售调节剂及叶面肥作对比，研究葡萄的转色期内葡萄果实着色与品质的变化，为新疆鲜食葡萄的增色提质提供依据及参考。

1 材料与方法

1.1 材 料

试验地为石河子市147团4连，供试葡萄品种为当地葡萄种植合作社提供的5年生葡萄红地球，以东西行向“厂”字型栽培，株行距为0.8 m×2.4 m，葡萄果实性状表现均为均匀一致，设施栽培常规管理。

供试材料为市售葡萄着色剂，专用叶面肥及自主研发叶面调节剂，其中自主研发调节剂中添加二氢茉莉酸丙酯、油菜素内酯，在改性聚类化合物材料中加入微量元素、天然多糖及表面扩散剂，具有提高作物抗逆性，补充微量元素，提高果实品质的功能。

1.2 方 法

1.2.1 试验设计

试验于2019年5月进行。选择架构、长势基本一致的红地球树体作为试材，正常的水肥管理。

试验共设置5个处理：(1)对照处理(CK)，只喷施清水；(2)市售着色剂(ZS)；(3)多微量元素叶面肥(YS)；(4)浆果专用膨大剂(PD)；(5)自主研发叶面调节剂(AUT)。

在盛花期结束后1周左右(7月1日)，转色期前1周左右(7月10日)，挑选晴朗无雨的天气，果穗选择无虫害、病害，长势均一的10株，向果穗均匀喷施5种处理，并悬挂吊牌做好标记。

2次喷施处理后，每隔7 d取1次样，共4次，直到果实颜色再无明显变化。取样时从不同果穗的上、中、下3个部位进行采摘果实，采摘的果实需带有果柄，以防止果实水分缺失，造成品质下降，重复20次，共采摘60粒。葡萄果实样品采摘后，选择30粒长势均一的果实，在干净无杂质的环境下立刻剥离葡萄皮，获得的葡萄皮立刻存放在液氮中，充分冷冻后放入-80℃冰箱中进行储存，用于花色苷及其相关酶的测定。剩余果实放入带有冰块的冰盒中保存后带入实验室，测定其余指标。

1.2.2 测定指标

利用CR-400手持色差计测定果实的色泽指标(Konica Minolta,日本)，其中L*为表面亮度、a*值为红绿色差、b*值为黄蓝色差、CIRG为颜色参数；花色苷采用采用2%盐酸甲醇浸泡法；果皮着色相关酶粗酶液参照王惠聪等[16]的方法进行提取，PAL、CHI活性的测定参考Lister[17]的方法并加以改进；DFR活性参考Lister[17]的方法；可溶性固形物的测定采用手持折光仪(ATAGO，PAL-36S，日本)；果实单粒重、纵横粒径的测定采用电子天平(PRACTUM124-1CN，Sartorius，德国)，纵横粒径采用游标卡尺(160-131，MITUTOYO，日本)测定；果皮硬度的测定采用数显式拉力计(HG-2000，Grows，上海)测定拉力计探头刺破果皮时的拉力数值。

1.3 数据处理

利用 Microsoft Excel 2007 软件进行数据分析，SPSS19.0 进行邓肯式检验，利用 Origin 9 软件绘图。

2 结果与分析

2.1 花色苷积累量与颜色参数的线性关系

研究表明，在葡萄的整个转色期中，随着处理时间的变化，CIRG呈逐渐上升的趋势，花色苷含量也逐渐增加，随时间变化，花色苷从最初与CIRG趋势线的最大距离越来越接近CIRG趋势线，从R2也可以这2个变量之间的关系为极显著。图1

图1 CIRG与花色苷积累量的线性关系Fig.1 Linear relationship between CIRG and anthocyanin accumulation

2.2 叶面调节剂对葡萄果实表面色泽参数影响

研究表明，红地球亮度基本处于上升下降后再上升的趋势，L*值基本在14 d后开始下降，但是在21 d时达到了最小值，在21 d时葡萄亮度均为最低，在28 d时有一个上升的趋势，在葡萄的生长后期，可溶性固形物的提高会改变果实的亮度，果实在生育后期时亮度才趋于稳定。

a*代表红绿色差，在葡萄在7 d甚至14 d的时候a*为负值，葡萄表皮有绿色色差，但是随时间变化，a*处于上升的趋势，其绿色斑块逐渐变小直到消失。在21 d时各处理均有一个下降的趋势，在28 d时逐渐回升达到14 d时a*值，其中ZS处理在21 d前均处于较高水平，但是进入后期后没有较大的上升波动，而YS、AUT处理上升幅度显著，远高于其它处理，其中AUT高于对照70.6%，AUT处理对不同品种葡萄的红色色差有着积极的作用，并且作用时间较长。

b*值代表黄蓝色差。各处理与对照色差指标b*值随果实发育呈下降趋势并且无负值，在7～14 d时，各处理之间均无显著差异，在21 d时AUT处理相较于其它处理对红地球葡萄黄色色差的下降幅度开始增加，在28 d时也处于最低。

颜色参数CIRG均处于逐渐上升的趋势，在28 d后达到最大值，其在时期中已达到最深颜色。ZS处理在21 d前均处于一个较高的水平，尤其在21 d时，其颜色参数远高于其它处理，其中高于对照41%，到生长后期对颜色参数的影响逐渐变小，其对短时间内葡萄颜色的变化有着显著影响。图2

2.3 叶面调节剂对葡萄花色苷含量的影响

研究表明，AUT处理在14 d时显著高于其它处理，到了21 d时有一个极小的下降波动，短暂下降后进入28 d时继续保持上升的趋势，AUT处理对葡萄花色苷含量的提高是短暂的并附有阶段性的。到后期28 d时ZS处理高于其它处理，其中ZS、AUT处理分别高于对照8.5%、2.1%。ZS>AUT>CK，ZS、AUT处理对葡萄果皮花色苷含量有显著影响，其中ZS处理改变果皮着色能力略高于AUT处理。图3

2.4 叶面调节剂对葡萄果皮中苯丙氨酸裂解酶(PAL)活性的影响

研究表明，在处理后7～21 d中PAL活性迅速上升，在转色前期各处理之间差异并不显著，在21 d时PAL活性快速上升并达到峰值，分别为58.69、86.21、70.58、84.53 mg/g，其中YS、AUT处理极显著高于对照，随着葡萄成熟度的变化，在28 d时PAL活性开始下降，在整个转色期中AUT处理始终高于对照，AUT处理可有效促进PAL活性。图4

图2 不同叶面调节剂下葡萄色泽参数变化Fig.2 Effects of foliar regulators on grape color parameters

图3 不同叶面调节剂下葡萄果皮中花色苷含量变化Fig.3 Effects of foliar regulators on anthocyanin content in grape peel

图4 不同叶面调节剂下葡萄果皮中PAL活性变化Fig.4 Effects of foliar regulators on PAL activity in grape peel

2.5 叶面调节剂对葡萄果皮中查尔酮异构酶(CHI)活性的影响

研究表明，除YS处理外各处理中CHI活性均保持着先上升后下降的趋势，在7～21 d中AUT处理下的CHI活性均保持着较高水平，并且在21 d时极显著高于其它处理；整个转色期内YS处理逐渐上升，在21 d时与ZS处理保持相同水平，到了后期逐渐超过ZS、AUT处理，并分别高于其17.4%、45.8%，其中对于红地球品种CHI活性，处理之间的作用为YS>AUT>ZS。不同的调节物质均可以改变CHI活性，CHI活性和处理时间密切相关。图5

2.6 叶面调节剂对葡萄果皮中二氢黄酮醇还原酶(DFR)活性的影响

研究表明，各处理的DFR活性均呈先上升再下降后上升的趋势，ZS处理在7 d时为最低值，随着时间的变化逐渐上升，并一直保持较高的水平，并且在14 d时达到峰值，高出对照13.1%。AUT处理，在前中期始终处于较低的水平，在21 d后DFR活性才开始超过对照，并在28 d时处于较高水平，与YS、PD处理无显著性差异，AUT处理在红地球品种上对DFR活性的影响并不显著，ZS处理下DFR活性始终保持在较高水平。图6

图5 不同叶面调节剂下葡萄果皮中CHI活性变化Fig.5 Effects of foliar regulators on CHI activity in grape peel

图6 不同叶面调节剂下葡萄果皮中DFR活性变化Fig.6 Effects of foliar regulators on DFR activity in grape peel

2.7 叶面调节剂对葡萄品质指标的影响

研究表明，葡萄的纵横径与单粒重是构成葡萄产量的主要因素。AUT处理在各项指标中均优于PD处理，并且是对照处理的1.3倍左右，尤其是单粒重，其分别是对照、PD处理的1.48、1.43倍，并且从纵横径的膨大率也可以看出，AUT处理下的膨大率显著高于各处理(P<0.05)，在整个时期中AUT处理下的果实形状均优于其他处理。果皮硬度主要决定了葡萄的口感与耐储存性，对于鲜食葡萄，随着葡萄的成熟，葡萄果皮会逐渐变软，果粒的口感将会提高。YS处理下的果皮硬度始终保持着较高的水平，YS处理下的葡萄有较好的耐运输性。PD、AUT处理下的葡萄果皮硬度均处于较低水平，并且二者无显著差异，这2种处理下的葡萄拥有较好的口感，但耐储存性、耐运输性较弱，适合成熟后直接进入市场。AUT处理下的葡萄果实可溶性固形物达到了16.7，显著高于其它处理(P<0.05)，AUT处理对可溶性固形物含量的积累有显著的效果。表1

表1 不同叶面调节剂下葡萄品质指标变化Table 1 Effects of foliar regulators on grape quality indicators

2.8 各指标主成分

研究表明，转换为新的综合指标，能够代替15个单项指标的绝大部分信息，其中第一主成分(PC1)贡献率为49.3%，第二主成分(PC2)贡献率为21.6%，第三主成分(PC3)贡献率为15.5%。PC1主轴正方向为AUT处理，负方向为CK处理。第一主成分PC1与葡萄果实CIRG、纵横径、可溶性固形物、花色苷、纵横径膨大率显著相关，与CHI、PAL、L*、a*、单粒重的关系密切。AUT处理对CIRG、L*、a*的着色指标，可溶性固形物、纵横径、纵横径膨大率、单粒重的品质指标密切相关。图7

图7 不同叶面调节剂下葡萄各指标主成分(PC)Fig.7 Principal component(PC)analysis of grape indexes under foliar regulator

3 讨 论

果皮中的颜色主要由花色苷、花翠素等花色素类累积而成的，而这类花色素通常以花色苷的形式存在[18-19]。通常以亮度、色差指标和颜色参数来直观反映色泽程度，孙晓雯[20]发现，通过施加茉莉酸类调节物质京秀、圣诞玫瑰2种葡萄的L*、b*值都有下降趋势，a*和CIRG都处于上升的趋势，这与该次试验得出的结果保持一致，尤其是ZS、AUT处理，可以加速a*的变化，使其从负值加速上升到正值，能加速表皮绿色过渡红色的速率。对于实验中深红色葡萄品种红地球，在果实即将成熟时会有一个幅度较小的上升趋势后达到稳定值，而色泽参数稳定，并且ZS、AUT处理下的葡萄色泽指标都处于较高水平，其对果皮色泽的变化都有积极影响。果实色泽变化受到多种色素的影响，而花色苷作为色素合成的底物，其合成主要受到相关酶的调控[21]。实验中，AUT处理下的葡萄果皮中花色苷在7～14 d时上升速率增加，使其花色苷含量显著高于其它处理，随时间变化速率下降，但是始终与ZS处理保持在各处理中较高的水平。AUT处理同时影响着PAL、CHI活性的上升，与实验的结果相同；花色苷在14 d时增幅量最大，同时DFR活性也达到峰值，DFR的活性变化与花色苷含量密切相关。其中ZS、AUT处理对花色苷及着色相关酶的活性由显著的促进作用，尤其是AUT处理中葡萄果皮的酶活性始终基本保持较高的水平，AUT处理可以通过调控酶的活性使花色苷更容易积累，对葡萄果皮的色泽变化有显著的积极影响。

油菜素内酯可以有效提高酿酒葡萄的糖类化合物，使其可溶性固形物含量增加，并且果实品质提升[22-27]。并且施用油菜素内酯处理南果梨幼果可有效的提高南果梨的果实单颗重量与体积[28]。试验中AUT处理过的红地球果实可溶性固形物的平均含量可以达到16.7，显著高于其它处理；PD处理与AUT处理对果实单粒及纵横粒径均有显著的影响，但AUT处理对果实外观影响依然显著高于PD处理，并且从膨大率可以看出，AUT处理的反应速度较快，这与上述实验结论相同。AUT处理下的葡萄果皮硬度也显著低于其它处理，所以可以发现AUT处理能够显著提高红地球可溶性固形物的积累量、单粒重及纵横径等外观指标，降低葡萄果皮硬度，使葡萄果实获得更好的口感与外观价值。

4 结 论

施用自主研发叶面调节剂后，红地球在整个转色期可以很好的从绿色过渡为红色，且色泽均匀，并使着色相关酶活性均有显著的提升，有效的促进花色苷含量的累积，使花色苷平均含量达到0.481 mg/g，并且提高红地球的果实膨大率，改善果实的外观，提高可溶性固形物的累积量，平均可溶性固形物达到16.7，单粒重达到9.38 g，果实单粒在膨大的过程中，口感较好。