引用本文
商佳胤, 李凯, 王超霞, 孙建军, 集贤, 王丹, 苏宏, 张晓磊, 田淑芬. 夏季修剪对巨玫瑰葡萄果实品质及6种芳香化合物的影响[J]. 浙江农业学报, 2019,31(10): 1639-1646.
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Doi: 10.3969/j.issn.1004-1524.2019.10.09
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夏季修剪对巨玫瑰葡萄果实品质及6种芳香化合物的影响
商佳胤1, 李凯1, 王超霞1, 孙建军1, 集贤2, 王丹1, 苏宏1, 张晓磊1, 田淑芬1
1.天津市设施农业研究所,天津 301700
2.天津市林业果树研究所,天津 300384

作者简介:商佳胤(1981—),男,山东阳信人,硕士,副研究员,主要从事葡萄栽培生理方面的研究工作。E-mail: shangjiayin2007@163.com.cn

收稿日期: 2019-01-17
基金资助: 天津市科技计划(16YFNZNC00090); 天津市林果现代农业产业技术体系(ITTFPRS2018005); 天津市农业科技成果转化与推广项目(201701030,201502330)
摘要

为了探讨不同夏季修剪方法对巨玫瑰葡萄果实发育、品质及醇醛化合物含量的影响,将葡萄生长季的叶果比设置为20∶1,利用“三段式”修剪法,设置了“4+8+8”、“4+12+4”、“4+4+12”这3种修剪方法。自花后8周开始,每隔2周测定1次葡萄果实的质量、体积、可溶性固形物、原花青素、类黄酮、总酚含量以及己醛、2-己烯醛、己醇、2-己烯-1醇、橙花醇、里那醇等芳香化合物含量,并分析各指标间的相关性。结果表明:处理B(“4+12+4”)在果实发育、可溶性固形物含量以及1-己醇、橙花醇和里那醇的含量评价中要优于另外2个处理;“三段式”修剪法在新梢的中段留相对多的叶片,其果实品质要优于少留叶片;1-己醇、橙花醇和里那醇的含量与果实单粒质量、单粒体积、可溶性固形物、原花青素含量等葡萄成熟指标呈显著或极显著的正相关性。果实中橙花醇和里那醇的含量在果实成熟期前后增长的幅度最高。综上,夏季修剪方法会影响葡萄果实品质,采用“4+12+4”修剪方法后果实品质最佳。

关键词: 葡萄; 夏季修剪; 品质; 芳香化合物
中图分类号:S633.1 文献标志码:A 文章编号:1004-1524(2019)10-1639-08
Effects of summer pruning on fruit quality and 6 kinds of aromatic compounds of Jumeigui grape
SHANG Jiayin1, LI Kai1, WANG Chaoxia1, SUN Jianjun1, JI Xian2, WANG Dan1, SU Hong1, ZHANG Xiaolei1, TIAN Shufen1
1.Tianjin Facility Agriculture Research Institute, Tianjin 301700, China
2.Tianjin Research Institute for Forestry and Pomolgy, Tianjin 300384, China
Abstract

In order to explore the effects of different summer pruning methods on the fruit development, quality, alcohol and aldehyde compounds content of Jumeigui grape, the leaf-to-fruit ratio during the grape growing season was set to 20∶1, and the “three-stage” pruning method was used to be set 3 kinds of pruning methods which was “4+8+8”, “4+12+4” and “4+4+12”. The weight, volume, total soluble solid (TSS) content, procyanidine, flavonoids, total phenols, hexanal, 2-hexenal, hexanol, 2-hexene-1 alcohol, nerol, linalool contents, and other indicators of grape fruit were measured once every 2 weeks from 8 weeks after flowering. Correlation analysis was used to analyze the correlation between the indicators. The results showed that treatment B (“4+12+4”) was superior to the other two treatments in fruit development, TSS and the content of 1-hexanol, nerol and linalool. The fruit quality of the “three-stage” pruning method which left relatively more leaves in the middle of the new shoots was better than that of the less leaves. The content of 1-hexanol, nerol and linalool were significantly or highly significantly positively correlated with the grape ripening index which were single weight, single volume, soluble solids and proanthocyanidin content. The increasing strength of the content of nerol and linalool was the largest before and after fruit maturation period. In summary, the summer pruning method could affect the quality of the grape fruit, and the summer pruning method of treatment “4+12+4” was the best of all.

Keyword: grape; summer pruning; quality; aromatic compound

近几年, 我国葡萄产业快速发展, 到2016年种植面积已达81.0万hm2, 产量达到1 374.5万t, 鲜食葡萄种植面积和产量均位居世界首位。我国葡萄产业在快速发展的同时, 劳动力紧缺的问题却日益凸显, 葡萄园用工成本逐渐成为葡萄经营者主要的成本投入, 已占全年总投资的50%以上。传统夏季修剪费工费时, 因此, 优化葡萄夏季修剪方法, 提高劳动效率, 对降低葡萄园成本投入, 提高葡萄果实品质有重要的意义。夏季修剪是调节葡萄树体营养生长与生殖生长的重要环节, 研究表明, 规范的架型、科学的修剪技术以及合理的叶幕型可以显著提高劳动效率, 降低管理成本[1], 提高果实品质[2], 影响花芽分化[3], 提高果实花色苷总量, 改善葡萄酒中酚类物质积累[4], 以及影响叶幕光照微区气候和水分[5]。改变传统的、不规范的葡萄夏季修剪方式, 探索夏季修剪与果实发育和品质之间的平衡关系, 是生产上需要解决的重要课题。本研究设置了3种不同的夏季修剪方法, 通过对比这3种修剪方法对葡萄果实生长、品质以及典型的6种醇醛类化合物含量的影响, 探索其作用机理, 旨在优化葡萄园夏季修剪方法, 为实现葡萄园的高效管理提供理论支撑。

1 材料与方法
1.1 试验材料

试验于2017年4月至8月在天津市现代农业科技创新基地进行, 供试品种为3年生巨玫瑰葡萄, 采用日光温室种植、根域限制栽培模式, 定植株行距为2.0 m× 2.2 m, 树形为有干双臂水平棚架, 结果新梢间距为20 cm, 每个新梢上留果1穗, 每株留18穗果, 于5月中旬疏穗, 每个果穗留果粒80~90个, 成熟时单穗质量为500~600 g。试验材料全年采用常规管理。

1.2 试验设计

试验的夏季修剪采用新梢“ 三段式” 修剪法, 设3个处理:处理A, 第一段4叶(花序以下新梢, 副梢抹除)+第二段8叶(花序以上新梢4叶摘心, 保留副梢1叶)+第三段8叶(摘心以上新梢4叶摘心, 保留副梢1叶); 处理B, 第一段4叶(花序以下新梢, 副梢抹除)+第二段12叶(花序以上新梢4叶摘心, 保留副梢2叶)+第三段4叶(摘心以上新梢4叶摘心, 副梢抹除); 处理C, 第一段4叶(花序以下新梢, 副梢抹除)+第二段4叶(花序以上新梢4叶摘心, 副梢抹除)+第三段12叶(摘心以上新梢4叶摘心, 保留副梢2叶), 最终叶果比均保持在20∶ 1。自4月初开始修剪处理, 至8月初止, 每周进行1次修剪处理, 共18次。每个处理3株树, 每株树保留18个结果新梢, 共54个结果新梢、54个果穗。试验过程中, 每2周采样1次, 分别在每个处理的3株树上进行采样, 每株采2个果穗, 共6个果穗, 每2个果穗为1个重复, 共3次重复。

1.3 测定指标与方法

1.3.1 果粒质量和体积的测定

每个果穗分别从上、中、下部各取3粒果实, 共计9粒果实, 每个处理取54粒, 用万分之一天平称取质量, 计算其平均值; 用排水法测量果粒体积, 计算平均值。

1.3.2 果实品质的测定

每个果穗分别从上、中、下部各取 3粒果实, 共计9粒果实, 每个处理取54粒, 采用手持糖量计法[6]测定可溶性固形物; 采用福林-肖卡法[7]测定葡萄果皮中的原花青素; 采用比色法[8]测定葡萄果皮中的类黄酮; 采用Folin-Ciocalteu比色法[9]测定葡萄果皮中的总酚。

1.3.3 果实分析化合物含量的测定

测定方法参照李凯等[10]的方法。每个果穗分别从上、中、下部各取3粒果实, 共计9粒果实, 每个处理取54粒, 每18粒为1个重复, 使用电动打汁机打碎果粒, 吸取8 mL放入样品瓶中, 加入NaCl待测。己醛、2-己烯醛、1-己醇、2-己烯-1-醇、里那醇、橙花醇的标准样品购自Sigma-Aldrich公司; 使用气相质谱联用仪测定样品, 仪器配置为:5977A-7890B GC-MS联用仪、CTC自动进样装置(Agilent, 美国); 萃取头:50/30 μ m DVB/CAR/PDMS型极性(Supelco, 美国); 色谱柱:HP-5MS毛细管柱(30 m× 0.25 mm× 0.25 μ m, Agilent)。

1.4 数据分析

数据统计采用SPSS 24.0进行单因素的方差分析, 使用T-best法进行显著性分析, 使用典型相关性法进行相关性分析; 使用Excel 2007进行图表制作。

2 结果与分析
2.1 夏季修剪方法对葡萄果实单粒质量和单粒体积的影响

由图1-a可以看出, 随着巨玫瑰葡萄植株生长, 不同处理的单粒质量逐渐增加。在不同生长期测定中, 处理C的单粒质量均显著低于处理A和B。在最后一次测定时, 处理A和B的单粒质量分别为9.52和9.45 g, 二者无显著差异, 但均显著高于处理C的8.09 g。由图1-b可以看出, 与果实单粒质量的变化趋势基本一致, 生长期果实的单粒体积也呈逐渐上升的趋势, 处理C的单粒体积显著小于处理A和B; 在最后一次测定时, 处理B的单粒体积最大, 为9.80 cm3, 显著高于处理A和C的9.20和8.20 cm3。

图1 修剪方法对葡萄果实单粒质量和单粒体积的影响Fig.1 Effect of summer pruning on berry weight and volume of grape

2.2 修剪方法对葡萄可溶性固形物含量的影响

图2结果显示, 随着巨玫瑰葡萄果实发育, 可溶性固形物含量呈上升趋势。在花后8周时, 各处理的可溶性固形物含量差异不显著; 在花后10~16周, 处理A和B的果实可溶性固形物含量均显著高于处理C; 花后16周, 3个修剪方法处理的可溶性固形物含量分别为20.1%、20.8%和19.1%, 各处理间均呈现显著差异, 其中处理B效果最佳, 较处理C提高了1.7百分点。

图2 修剪方法对葡萄果实可溶性固形物含量的影响Fig.2 Effect of summer pruning on total soluble solid content of grape

2.3 修剪方法对葡萄果皮原花青素含量的影响

随着巨玫瑰葡萄植株生长, 果皮原花青素含量呈上升趋势(图3-a)。在花后8~12周, 各处理的果皮原花青素的含量差异不显著。在花后14周, 处理C的果皮原花青素含量(16.32 mg· g-1)显著高于处理A(13.26 mg· g-1)和B(12.42 mg· g-1), 分别提高了23.1%和31.4%; 花后16周采样, 3个处理之间无显著差异。

图3 修剪方法对葡萄果皮原花青素(a)、类黄酮(b)和总酚(c)含量的影响Fig.3 Effect of summer pruning on procyanidine (a), flavonoids (b) and total phenols (c) content of grape

2.4 修剪方法对葡萄果皮类黄酮含量的影响

图3-b说明, 不同修剪处理的巨玫瑰葡萄果皮类黄酮含量的变化趋势不同, 其中处理A的果皮类黄酮呈缓慢的下降趋势, 而处理B和C的果皮类黄酮含量呈先升高后降低的趋势, 在花后12周达到最高, 分别为0.394 6和0.297 4 mg· g-1, 此时3个处理均存在显著差异, 处理B较处理C和处理A的类黄酮含量分别提高了32.69%和134.99%; 花后16周时, 3个处理间的果皮类黄酮仍存在显著差异, 且处理B的类黄酮含量较处理C和处理A分别提高了43.24%和118.85%。

2.5 修剪方法对葡萄果皮总酚含量的影响

不同处理的果皮总酚含量花后12周前呈现不同的变化。处理A的果皮总酚含量略有下降后又上升恢复至8周水平; 处理B的果皮总酚含量呈缓慢上升, 在花后2周达到最高水平; 处理C的变化趋势不大。此后, 各处理的果皮总酚含量开始下降, 并在花后16周达到最低水平(图3-c)。处理B在花后12、14、16周检测时的果皮总酚含量均显著高于处理A和C, 而处理A和C之间的差异不显著; 在花后16周时, 处理B的果皮总酚含量为11.69 mg· g-1, 较处理A和C分别提高了37.01%和29.65%。

2.6 修剪方法对葡萄果实6种主要芳香化合物含量的影响

采用GC-MS检测葡萄果实中2种C6醛、C6醇和萜醇物质的含量, 其中C6化合物被认为是葡萄果实中重要的芳香物质, 而萜醇类化合物则对玫瑰香型葡萄的风味有着重要的影响。由图4-a可以看出, 己醛在果实中的含量随着果实成熟而逐渐下降, 最初3个处理的己醛含量分别为0.203 2、0.205 5和0.191 7 μ g· mL-1。此后, 处理C的己醛含量呈快速下降的趋势, 其下降趋势显著高于处理A和B。在花后12和14周时, 处理A和B的己醛含量均显著高于处理C; 在花后16周时, 处理B的己醛含量较低, 为0.048 4 μ g· mL-1, 显著低于其他2个处理的0.070 8 μ g· mL-1和0.064 8 μ g· mL-1。

图4 修剪方法对葡萄果实6种芳香化合物含量的影响Fig.4 Effect of summer pruning on aromatic compounds contents in grape fruits

由图4-b可以看出, 2-己烯醛在花后8和10周检测中, 各处理的含量变化不大或略有上升, 随后开始显著下降, 并均在花后16周降到最低, 其中, 处理A和C的含量分别为0.134 3 μ g· mL-1和0.152 7 μ g· mL-1, 显著高于处理B的0.016 8 μ g· mL-1。

由图4-c可以看出, 1-己醇的含量总体呈上升的趋势。其中, 在最初检测时, 3个处理均在最低的水平, 且差异不显著; 随着果实成熟, 1-己醇逐渐上升, 并均在花后16周时, 含量达到最大, 分别为0.186 5、0.234 0和0.156 7 μ g· mL-1, 其中处理B的含量要显著高于处理A和C。

由图4-d可以看出, 2-己烯-1-醇呈先下降后上升的趋势。3个处理在花后8周检测中的2-己烯-1-醇的含量最高, 分别为0.081 9、0.079 4和0.063 5 μ g· mL-1, 然后呈快速下降的趋势, 并在花后12周达到最低, 分别为0.020 6、0.019 6和0.014 8 μ g· mL-1; 此后快速升高, 并在花后16周达到较高水平。此时, 处理B的2-己烯-1-醇含量为0.068 0 μ g· mL-1, 显著高于处理A和C, 较这两个处理分别提高了21.93%和11.34%。

由图4-e可以看出, 各处理果实中橙花醇的含量在花后12周前均处于相对较低的水平, 此后快速上升, 并在花后16周达到最高, 分别为0.047 4、0.056 6和0.046 0 μ g· mL-1, 此时果实中的橙花醇含量分别是各处理最低值的2.67、2.29和4.34倍。其中, 处理C的橙花醇含量增长速率最高, 而处理B在果实成熟时的橙花醇含量最高。由此可见, 随着果实成熟度增加, 橙花醇含量增长非常显著。

由图4-f可以看出, 各处理果实中里那醇的含量在花后12周前均处于相对较低的水平, 此后快速上升, 并在花后16周达到最高, 分别为0.355 2、0.757 5和0.656 9 μ g· mL-1, 处理B的含量最高; 与果实中里那醇含量最低时(花后8周)相比, 此时果实中的里那醇含量分别是最低值的110.34、271.76和218.58倍。由此可见, 与果实中的橙花醇含量相似, 随着果实成熟度增加, 里那醇含量显著增加, 且增加的幅度要高于橙花醇。

2.7 各项指标的相关性分析

对12个指标的相关性分析结果见表1, 果实单粒质量、单粒体积、可溶性固形物含量、原花青素4项指标的两两之间均呈显著或极显著相关性; 这4项指标与果实中的1-己醇、橙花醇和里那醇含量也均呈显著的相关性。果皮类黄酮则与单粒质量等4个指标均无显著的相关性。果皮总酚与单粒质量呈负相关, 与单粒体积、可溶性固形物含量、原花青素单粒体积、可溶性固形物含量、原花青素以及1-己醇、橙花醇、里那醇均呈显著负相关。1-己醇、橙花醇、里那醇与2-己烯醛、己醛、2-己烯-1-醇之间呈比较明显的显著负相关或负相关。

表1 相关性分析 Table 1 Correlation analysis
3 讨论

夏季修剪是果树生产中的重要农艺措施, 葡萄的夏季修剪量更大, 需要投入大量人工。从巨玫瑰葡萄果实个体发育来看, 不同夏季修剪处理的果实质量和体积随着植株生长而逐渐增加, 但是处理C的增长速度要显著低于处理A和B的增长速率; 果实成熟时, 处理B的单体体积最大, 要显著高于处理A和C。从试验处理来看, 处理A、B和C的第一段的留叶量均为4片, 没有差异; 第二段和第三段的留叶量分别为8、12、4和8、4、12, 有明显的差异; 试验结果表明, 在果实生长发育的前期和中期留叶片较多而后期留叶片较少的处理A和B, 其果实的单粒质量和体积要显著高于前期和中期留叶片少而后期留叶片多的处理C。

果实的内在品质主要包括果实的风味、营养成分及质地特性等[11]。葡萄新梢生长特别旺盛, 夏剪用工量大, 如果新梢修剪管理跟不上, 会造成树体徒长严重, 进而影响果实产量和品质的提高; 如果新梢修剪次数过多, 不仅用工量大, 而且会造成植株生长所需有机养分增加, 与果实发育所需养分形成竞争, 从而造成果实品质降低的后果[12]。糖代谢属于初生代谢, 而酚类物质的生物合成为次生代谢, 花色素是一种活性较高的酚类物质, 它在细胞内与葡萄糖或其他糖结合形成各种花色素的糖苷[13, 14], 因此, 糖含量在一定程度上与花色苷的形成有关。不同的修剪方法对于葡萄果实的可溶性固形物含量有一定的影响, 由于在果实可溶性固形物含量积累的过程中, 通过夏季修剪形成的3个处理在叶果比有一定差异, 虽然最终每个处理的叶果比均为20∶ 1, 但是在果实发育过程中的叶果比的不同仍然影响了果实的品质。在对葡萄果实的可溶性固形物, 果皮原花青素、类黄酮和总酚等品质指标的检测中发现, 处理B的果实可溶性固形物含量、果皮类黄酮和总酚的含量均显著高于另2个处理, 同时对3个果实品质指标与可溶性固形物含量进行的相关性分析发现, 果实可溶性固形物与果皮原花青素呈极显著正相关性, 与果皮类黄酮无相关性, 与果皮总酚则呈显著负相关性。

葡萄果实中的醛、酯、醇等物质主要为脂肪族代谢路径的中间产物。C6醇醛在葡萄整个发育期内都可以被检测到。但是与前人[15, 16]的研究中2-己烯醇、己醇在幼果发育期较低, 进入转色期后含量增加, 成熟期有所减少有一定差异, 本研究中, 2种C6醇在果实成熟时有一定的升高。前人的研究中[15, 16], 2-己烯醛、己醛的含量在幼果发育期有所减少, 转色期后迅速增加, 成熟期后又有所减少, 呈现波动变化, 这2种C6醛的含量基本呈下降的趋势。里那醇、橙花醇被认为是玫瑰香葡萄品种中主要的单萜成分[17, 18, 19]。Fenoll等[20]研究了玫瑰香葡萄果实发育过程中游离和糖苷结合态单萜化合物种类和含量的变化, 通过计算香气贡献值, 里那醇对玫瑰香葡萄果实香气的贡献最大。里那醇具有玫瑰花香、果香, 转色期后含量持续上升[21, 22]。转入成熟期后, 里那醇、萜品醇合成路径仍活跃, GPPS表达量持续上调, LIS、Vvter表达活跃[17, 23]。本试验发现, 果实中的橙花醇和里那醇在成熟度较低的时期, 其含量很低, 随着果实的成熟度提高, 2种萜烯醇的含量呈几倍甚至几百倍的幅度增加。处理B的6种醇醛类化合物含量在果实成熟时均高于其他2个处理。通过果实品质的相关性分析发现, 1-己醇、橙花醇和里那醇这3种芳香化合物与果实单粒质量、单粒体积、可溶性固形物含量、原花青素等葡萄成熟指标呈显著或极显著的正相关性, 而这3种芳香化合物含量也正是具有玫瑰香味的巨玫瑰葡萄果实成熟风味的重要指标之一。由此可见, 在果实生长发育前, 留取较多的叶片, 有利于果实前期可溶性固形物的积累, 从而进一步促进果实成熟后期次级代谢产物的积累。

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