避雨栽培下葡萄生育后期葉片生理變化特征研究

李寧楓 ，聶松青 ，劉昆玉 ，石雪暉 ，楊國順 ，鐘曉紅 ，倪建軍 ，徐 豐 ，白 描 ，陳 斌

（1．湖南農(nóng)業(yè)大學園藝園林學院，湖南 長沙 410128；2．湖南省葡萄工程技術研究中心，湖南 長沙 410128；3．天津市農(nóng)科院葡萄研究中心，天津 300112）

葡萄生育后期葉片衰老與果實的生長發(fā)育是同步進行的，葉片的衰老影響了其光合作用及營養(yǎng)的積累，是一個包括光合能力下降，細胞內物質降解、輸出乃至細胞器解體，細胞死亡的有序過程，它最終表現(xiàn)為葉片死亡、脫落。與葉片失綠相伴的，是葉綠素含量下降[1][2]，蛋白質含量下降[3][4]，MDA含量增加，衰老是受內外因子直接或間接影響的一種器官或組織逐步走向功能衰退和死亡的變化過程。關于作物生育期葉片生理指標研究已有諸多報道，如解艷玲等[5]就紅地球設施栽培后期葉片生理變化特征進行了研究；劉瑩等[6]對夏大豆籽粒成熟期根葉衰老特性進行了研究；李興泰[7]等對連翹葉水提物保護線粒體及抗衰老進行了研究。

為了更好地提高不同葡萄品種的產(chǎn)量，該試驗以避雨栽培下紅地球和夏黑無核葡萄作為研究對象，通過測定和分析紅地球和夏黑無核葡萄衰老進程中葉片的可溶性葉綠素含量、蛋白質含量、丙二醛（MDA）含量的變化規(guī)律，從而了解紅地球和夏黑無核葡萄葉片生長中后期衰老生理特性，為調控葡萄葉片生理衰老，延遲植物葉片生理衰老，獲得高產(chǎn)奠定基礎。

1 材料與方法

1.1 試驗材料

供試葡萄品種為湖南農(nóng)業(yè)大學葡萄教學基地7a生紅地球和夏黑無核葡萄，南北行向，避雨栽培，架式為小平棚。隨機選擇生長發(fā)育良好、生長勢基本一致的紅地球和夏黑無核葡萄植株各3株。測定材料為管理水平較好、生長健壯、無病蟲害、無機械損傷，能充分接受陽光的新梢（包括主梢及副梢）上第5～6葉片，每次采集后進行統(tǒng)一的處理與保存。

1.2 試驗方法

試驗在湖南農(nóng)業(yè)大學第十一教學樓園藝園林學院實驗中心進行。在紅地球與夏黑無核葡萄生長中后期（8月、9月及10月上旬），每10d對葉片中的葉綠素含量、可溶性蛋白質、丙二醛（MDA）進行測定。采用乙醇-丙酮混合液浸泡法測定葡萄葉片中葉綠素含量；考馬斯亮藍G-250染色法測定葡萄葉片中可溶性蛋白質含量；TBA法測定葡萄葉片中丙二醛含量。

1.3 數(shù)據(jù)處理

試驗數(shù)據(jù)均采用Excel2007進行處理和繪制圖表。

2 結果與分析

2.1 紅地球及夏黑無核葡萄葉綠素含量變化規(guī)律

葉綠素含量是反映葉片光合作用能力和葉片衰老程度的一項重要指標，其含量高低和降解快慢，在一定程度上反映了葉片衰老的快慢。

紅地球主梢與副梢葉片中葉綠素的含量從8月5日至9月14日呈迅速增長趨勢，在9月14日前后出現(xiàn)最高峰，而后呈下降變化。夏黑無核葡萄主梢和副梢葉片中葉綠素的含量從8月5日至9月4日呈迅速增長趨勢，在9月4日前后出現(xiàn)最高峰，而后呈下降趨勢，見圖1。由此可見，前期葉片中葉綠素含量增長迅速，合成旺盛，達到最高值后葉片中葉綠素開始降解，此時葉片也逐漸呈現(xiàn)衰老癥狀，慢慢失綠。

圖1 紅地球與夏黑無核葡萄葉片葉綠素含量的變化

紅地球和夏黑無核葡萄的主梢與副梢葉片中葉綠素a以及葉綠素b含量出現(xiàn)的最高峰與葉綠素總量變化基本一致（見圖2、3）。

圖2 紅地球與夏黑無核葡萄葉片葉綠素a的含量變化

圖3 紅地球與夏黑無核葡萄葉片葉綠素b的含量變化

chla/chlb一直保持上升的趨勢，而生長前期，葉綠素合成迅速，總量不斷增加，說明是由于葉綠素a在起著決定性作用。而峰值過后葉綠素總量開始下降，降解迅速，說明葉綠素b的降解迅速程度導致了葉綠素總量的減少，葉綠素b可能是導致葉片葉綠素含量降低的關鍵因素，見圖4。

圖4 紅地球與夏黑無核葡萄葉片中葉綠素a/葉綠素b值的變化

2.2 紅地球及夏黑無核葡萄蛋白質含量變化規(guī)律

蛋白質含量下降是葉片衰老的主要特征，其含量高低可反應葉片的生理代謝能力。在葉片生長后期進程中，紅地球主梢與副梢葉片中蛋白質的含量從8月5日至9月14日呈迅速增長趨勢，并在9月14日前后出現(xiàn)最高峰，而后呈下降趨勢，見圖5。

圖5 紅地球與夏黑無核葡萄葉片可溶性蛋白含量的變化

夏黑無核葡萄主梢葉片和副梢葉片中蛋白質的含量從8月5日至9月4日呈迅速增長趨勢，并在9月4日前后出現(xiàn)最高峰，而后呈下降趨勢，圖5。由此說明，前期葉片中可溶性蛋白質代謝以合成為主；而后隨著植株進入衰老期，可溶性蛋白質含量下降，此時可溶性蛋白質以分解代謝為主。

2.3 紅地球及夏黑無核葡萄丙二醛含量變化情況

MAD被認為是膜脂過氧化反應的最終產(chǎn)物，能與細胞內多種成分反應，引起酶及膜蛋白變性，嚴重破壞膜的完整性及流動性，植物衰老過程中膜脂過氧化不斷加強，MAD含量不斷增加，因此MAD是衡量植物衰老的重要指標。

隨著葉片生長進行，葉片丙二醛含量前期處于基本穩(wěn)定狀態(tài)，紅地球主梢和副梢葉片在9月14日左右呈快速上升趨勢，夏黑無核葡萄葉片在9月4日左右呈迅速上升趨勢，峰值過后兩個葡萄品種的MDA含量處于緩慢下降的變化，圖6。說明9月15日左右紅地球葉片的完整性被破壞，9月4日左右夏黑無核葡萄葉片的完整性被破壞，細胞膜的脂質過氧化程度增加，膜脂過氧化產(chǎn)物MDA大量積累，隨著MDA的增加，膜脂過氧化加劇，細胞結構被破壞，加速了細胞的衰老死亡。

3 討論

3.1 紅地球及夏黑無核葡萄葉片衰老與葉綠素含量變化的比較分析

葡萄葉片衰老過程中最明顯的表現(xiàn)是葉綠素的逐漸消失，從而導致葉片由綠變黃。因此用葉綠素含量作為葉片衰老開始的標志，也可用葉綠素的降解速率來度量光合作用的衰退，葉綠素含量降低越快表明葉片衰老越快。

通過試驗可知8月初至8月中旬紅地球和夏黑無核葡萄主梢與副梢葉片葉綠素的含量與增長速度基本一致，但是無論是紅地球還是夏黑無核葡萄副梢葉片的葉綠素含量的最高峰均高于主梢葉片的葉綠素含量，且副梢葉片葉綠素的含量在出現(xiàn)最高峰之后均一直高于主梢葉片的葉綠素含量，而主梢葉片與副梢葉片葉綠素含量減少速率基本一致。經(jīng)觀察發(fā)現(xiàn)葡萄葉片的衰老總是從主梢葉片開始，然后是副梢葉片。表現(xiàn)為最初基部葉片發(fā)黃、死亡；隨后頂端葉片褪綠，綠色葉面積減??；繼而植株上的所有葉片根據(jù)葉位由頂部和基部同時向中部葉片發(fā)展，逐漸衰老。

夏黑無核葡萄葉片9月4日之后出現(xiàn)葉綠素含量下降趨勢，葉片開始進入衰老期，而紅地球的葉綠素含量在9月14日之后開始下降，根據(jù)9月初目測觀察夏黑衰老的狀況似乎比紅地球早和嚴重，初步說明葉片中葉綠素的含量下降導致葉片老化，但不同品種葉片葉綠素含量的下降存在差異。

3.2 紅地球及夏黑無核葡萄葉片衰老與蛋白質含量變化的比較分析

通過試驗可知，無論是紅地球還是夏黑無核葡萄主梢葉片的可溶性蛋白質含量均高于副梢葉片的可溶性蛋白質含量，夏黑無核葡萄在9月4日之后出現(xiàn)蛋白質含量下降趨勢，而紅地球的蛋白質含量在9月14日之后才開始下降，主梢葉片與副梢葉片蛋白質含量減少速率主梢明顯高于副梢。根據(jù)9月4日和9月14目測觀察夏黑衰老的狀況似乎比紅地球早和嚴重，分析葉片蛋白質含量下降不能導致葉片老化，但老化過程中，蛋白質必然發(fā)生降解，且主梢葉片的可溶性蛋白降解速率高于副梢葉片可溶性蛋白降解速率，但不同品種葉片蛋白質的降解速率存在差異。

3.3 紅地球及夏黑無核葡萄葉片衰老與丙二醛含量變化的比較分析

隨著葉片生長進行，通過試驗可知葡萄葉片丙二醛含量前期處于基本穩(wěn)定狀態(tài)，紅地球和夏黑無核葡萄主梢葉片的丙二醛（MDA）含量均高于副梢葉片的丙二醛含量。紅地球主副梢葉片在9月15日左右開始快速上升，并于9月24日達到最高峰，夏黑無核葡萄葉片在9月5日左右迅速上升，并于9月14日達到最高峰，峰值過后兩個葡萄品種的MDA含量處于緩慢下降的趨勢。

葉片生長與衰老過程中，紅地球主梢和副梢葉片丙二醛（MDA）含量相差不大，但是夏黑無核葡萄的主梢和副梢葉片丙二醛（MDA）含量相差顯著。初步推測9月15日左右紅地球葉片的完整性被破壞，9月5日左右夏黑無核葉片的完整性被破壞，且主梢葉片細胞膜的完整性破壞得比副梢葉片嚴重，膜脂過氧化加劇，以夏黑無核葡萄表現(xiàn)尤為明顯。細胞膜的脂質過氧化程度增加，膜脂過氧化產(chǎn)物MDA大量積累，隨著MDA的增加，加速了細胞的衰老死亡。

圖6 紅地球與夏黑無核葡萄葉片MDA含量的變化

4 結論

試驗結果表明，紅地球葉片的蛋白質含量與葉綠素含量變化趨勢基本一致，而丙二醛含量變化最高峰出現(xiàn)在9月下旬，與前兩個生理指標變化趨勢不一致。夏黑無核葡萄葉片的蛋白質含量、丙二醛變化與葉綠素含量變化趨勢不完全一致，只在9月上旬之前表現(xiàn)同步。進入衰老期蛋白質、丙二醛與葉綠素同時發(fā)生降解，而且不同品種葉片在衰老階段的降解幅度不同，主梢與副梢在衰老階段的降解幅度也不同。試驗表明主梢葉片先于副梢葉片進入衰老期，而不同品種特性導致了各指標含量變化不一致，夏黑無核葡萄葉片先于紅地球進入衰老期。

綜上所述，葡萄葉片衰老進程中，葉綠素含量、可溶性蛋白含量和MDA的含量等主要生理指標變化確實存在一定的相關性，影響葡萄葉片的生長發(fā)育，有關葡萄葉片衰老生理生態(tài)指標變化規(guī)律仍需進一步深入研究。

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［6］劉瑩，張孟臣，楊春燕.夏大豆籽粒成熟期根葉衰老特性的研究［J］.大豆科學，2010，29（2）：244-246.

［7］李興泰，陳瑞，高波明.連翹葉水提物保護線粒體及抗衰老研究［J］.食品與技術科學學報，2009，28（6）：840-844.