樹形對釀酒葡萄果實糖含量及蔗糖代謝相關(guān)酶活性的影響

趙旗峰，郭文嬌，荀志麗,牛冬青，梁長梅，溫鵬飛

(1.山西農(nóng)業(yè)大學 果樹研究所，山西 太谷 030815； 2.山西農(nóng)業(yè)大學 園藝學院，山西 太谷 030801；3.山西農(nóng)業(yè)大學 信息科學與工程學院，山西 太谷 030801)

葡萄果實中的糖分不僅決定著甜度與風味，而且對果實的其他品質(zhì)起到重要的作用，更與葡萄酒的質(zhì)量息息相關(guān)。葡萄酒對人體有很多的保健作用，可以開胃健脾、預防感冒、延緩衰老、防止心血管疾病等[1]。葡萄酒質(zhì)量與釀酒葡萄質(zhì)量存在直接關(guān)系[2]。前人研究表明，葡萄果實中的糖在微生物(釀酒酵母)的作用下轉(zhuǎn)化為酒精，成為葡萄酒的核心成分[3]。隨著葡萄初始含糖量的增加，葡萄酒中的總酚含量呈上升趨勢[4]，有利于提升葡萄酒的感官質(zhì)量[5]。

葡萄果實中的糖代謝受諸多因素的影響，如整形方式[6]、砧木[7]、負載量[8-9]、光合作用[10]、病蟲害[11]等。不同類型糖的積累受環(huán)境的影響不同，蔗糖和己糖對環(huán)境較為敏感，棉子糖、海藻糖等對不同的脅迫具有耐受性[12]。砧木(5BB、5C、SO4等)嫁接能夠顯著提高果實葡萄糖、果糖、蔗糖和總糖含量[7]，貝達雖增加了單果質(zhì)量，但顯著降低了果實含糖量[13]。隨著負載量的降低，釀酒葡萄中的中性轉(zhuǎn)化酶(Neutral invertase，NI)、蔗糖合成酶(Sucrose synthase，SS)、蔗糖磷酸合成酶(Sucrose phosphate synthase，SPS)活性升高，酸性轉(zhuǎn)化酶(Acid invertase，AI)活性下降[8]。廠字形樹形可以在增強光合速率的同時提高赤霞珠葡萄的果實品質(zhì)[14]，其果實中的可溶性糖含量顯著高于傳統(tǒng)籬架栽培[15]。目前，關(guān)于樹形在釀酒葡萄糖代謝方面作用的報道較少。因此，以釀酒葡萄赤霞珠和霞多麗為試材，研究廠字形(Modified slope trunk with a vertical shoot positioning training system，M-VSP)和扇形(Fan training system with multiple trunks，F(xiàn)-MT)2種樹形對釀酒葡萄糖含量以及蔗糖代謝相關(guān)酶的影響，為樹形的選擇提供參考依據(jù)。

1 材料和方法

1.1 試驗材料及處理設(shè)置

赤霞珠和霞多麗果實均采自山西太谷怡園酒莊和項目組標準化栽培示范園，均為南北行向，株行距0.5 m×2.5 m，均含廠字形和扇形2種樹形，將廠字形和扇形2種樹形設(shè)為2個處理。于花后25 d分處理開始采樣，赤霞珠分別于2017年6月21日、7月11日、7月31日、8月19日、8月31日、9月11日、9月22日、10月7日采樣；霞多麗分別于2017年6月21日、7月1日、7月31日、8月19日采樣。采樣時2個品種均隨機選取3株，于植株東、西兩側(cè)分別在上、中、下部果穗各采1穗，共18穗。果穗采集后，去除帶機械傷害、病蟲害及發(fā)育異常果粒，然后置于冰盒中，迅速帶回實驗室，-80 ℃保存?zhèn)溆谩?/p>

1.2 測定指標及試驗方法

1.2.1 總糖含量 采用硫酸-蒽酮法測定總糖含量，參照高俊鳳[16]方法進行。

1.2.2 單糖含量 葡萄糖、果糖、蔗糖含量測定采用離子色譜法，參照于麗等[17]方法進行，略作修改。色譜柱：分離柱CarboPac PA10(4 mm×250 mm)，保護柱PG10(4 mm×50 mm)；淋洗液流速為1 mL/min；淋洗液為5 mmol/L NaOH；柱溫30 ℃；進樣方式為手動進樣，進樣量為25 μL。準確稱取樣品0.3 g，加10 mL超純水，離心，沉淀洗滌2次，定容至50 mL，再過0.22 μm的水性濾膜，用于離子色譜-電化位檢測器測定。

1.2.3 蔗糖代謝相關(guān)酶活性

1.2.3.1 酶液制備 準確稱取樣品1.0 g，加5 mL預冷的緩沖液(pH值7.5的0.1 mol/L磷酸緩沖液、5 mmol/L MgCl2、1 mmol/L EDTA、0.1%巰基乙醇、0.1% TritonX-100)，4 ℃下10 000 r/min離心15 min，取上清液于10 mL離心管中，沉淀用4 mL提取液再提取一次，合并上清液定容至10 mL刻度，即為粗酶提取液。

1.2.3.2 蔗糖代謝相關(guān)酶活性測定 AI、 NI活性測定參照王慧聰?shù)萚18]的方法進行；SS、SPS活性測定參照趙智中等[19]的方法進行。

1.3 數(shù)據(jù)處理

采用 Excel 2010 和 SAS 8.1 軟件進行分析。

2 結(jié)果與分析

2.1 樹形對赤霞珠和霞多麗果實總糖含量的影響

由圖1可知，樹形對赤霞珠和霞多麗果實中總糖含量影響無明顯規(guī)律，2種樹形均表現(xiàn)為隨果實發(fā)育而總糖積累，特別是在花后65 d(霞多麗)和花后85 d(赤霞珠)，果實中糖分大量、迅速積累。從圖1A中可知，赤霞珠呈現(xiàn)雙S形增長模式，花后25～45 d總糖積累緩慢，隨后開始快速增長。在前期，2種樹形的影響不明顯，從花后65 d開始變化明顯。扇形赤霞珠進入快速積累時期比較遲，但積累速度較快?；ê?15 d，廠字形赤霞珠總糖含量有所下降，扇形赤霞珠略有減少。從圖1B可以看出，樹形對霞多麗葡萄的影響比較明顯，花后65 d后，扇形霞多麗總糖含量始終高于廠字形，積累速度也比其快。

2.2 樹形對赤霞珠和霞多麗果實單糖含量的影響

由圖2可知，葡萄糖含量最多，果糖次之，蔗糖含量最少。2種樹形的影響在前期不明顯，后期差異明顯。3種單糖的變化趨勢與總糖不同，樹形對其的影響也不盡相同。糖分積累前期，扇形赤霞珠果實葡萄糖含量的變化與總糖相似，均為先緩慢增長，隨后快速積累。廠字形赤霞珠葡萄糖含量從花后45 d持續(xù)增長，扇形赤霞珠葡萄糖含量在花后95 d先減少后增加，隨后又有所降低，最終低于廠字形樹形。對霞多麗果實中的葡萄糖含量來說，廠字形樹形先緩慢增長，隨后快速積累，扇形樹形則先減少后快速增加，最終高于廠字形霞多麗。

對果糖的積累均表現(xiàn)為廠字形樹形優(yōu)于扇形樹形。赤霞珠果糖的積累模式為先緩慢增加，然后在花后85 d即轉(zhuǎn)色期快速增長直至花后95 d到達最高點，隨后先減少后增加。霞多麗果實表現(xiàn)為前期緩慢積累，后期迅速積累，扇形樹形果糖含量在花后85 d開始下降，最終低于廠字形樹形。赤霞珠中蔗糖的積累規(guī)律較為多變，增減反復，但大都表現(xiàn)為廠字形優(yōu)于扇形樹形。霞多麗果實中蔗糖的積累模式為前期減少后期迅速增長，廠字形樹形的蔗糖積累較多。

2.3 樹形對赤霞珠和霞多麗果實蔗糖代謝相關(guān)酶活性的影響

由圖3A可知，隨著赤霞珠果實的發(fā)育，2種樹形下AI活性變化基本一致，都呈現(xiàn)M形，在果實發(fā)育前期，AI活性持續(xù)增大，廠字形赤霞珠AI活性在花后85 d達到最大值，扇形樹形赤霞珠AI活性在花后95 d達到最大值。除幼果期外，其他時期均為廠字形樹形赤霞珠AI活性高于扇形。由圖3B可知，霞多麗2種樹形皆表現(xiàn)為AI活性先升高后下降，在花后45 d AI活性最高，除花后65 d外均為扇形樹形下AI活性較高。由圖3C、D可知，2種樹形NI活性的變化趨勢基本一致，反復升高降低，總體上2種釀酒葡萄都表現(xiàn)為扇形樹形優(yōu)于廠字形樹形。由圖3E可看出，果實發(fā)育前期，廠字形樹形赤霞珠SPS活性較高，在花后95 d達到最大值，隨后降低，最終低于扇形赤霞珠。由圖3G可知，果實發(fā)育前期廠字形樹形SS活性較高，直到花后130 d，廠字形赤霞珠SS活性降低，扇形赤霞珠SS活性持續(xù)增長，最終高于廠字形赤霞珠。由圖3F、H可知，2種樹形對霞麗多SPS、SS活性的影響基本一致，表現(xiàn)為SPS、SS活性在花后45 d廠字形樹形下降低，而扇形樹形下緩慢升高；同時，霞多麗在廠字形樹形下，SPS、SS活性快速升高期為花后45～65 d，在扇形樹形下，SPS、SS活性快速升高期為花后65～85 d，這2種酶最終表現(xiàn)為扇形樹形下活性較高。

3 結(jié)論與討論

葡萄果實中的糖含量與糖代謝相關(guān)酶的活性有關(guān)，存在品種特異性[20]。這一現(xiàn)象在本試驗中也有表現(xiàn)。無論是各個時期糖含量，還是酶活性，亦或是整個生長期的變化，赤霞珠和霞多麗都是不同的，樹形對其的影響也是不同的。如廠字形赤霞珠中葡萄糖的快速積累發(fā)生在花后45～65 d，而扇形赤霞珠中葡萄糖的快速積累發(fā)生在花后65～85 d，說明扇形樹形下赤霞珠果實發(fā)育遲緩。同一現(xiàn)象在赤霞珠的蔗糖中也有表現(xiàn)。在花后85 d廠字形赤霞珠中的蔗糖含量開始下降，而扇形赤霞珠中的蔗糖含量只是增加速度減緩，在花后95 d開始下降。霞多麗果實中2種樹形下蔗糖的變化是同步的。這表明樹形對不同的品種影響不同。張磊等[21]在對寧夏賀蘭山東麓不同釀酒葡萄品種的觀察中發(fā)現(xiàn)，霞多麗果實中糖分含量在轉(zhuǎn)色期遠高于赤霞珠果實中糖分含量，到成熟期時略高于赤霞珠。本試驗與其結(jié)果一致，無論是總糖含量還是單糖含量，在花后65 d(轉(zhuǎn)色期)和花后85 d均為霞多麗高于赤霞珠。

葡萄含糖量對葡萄酒品質(zhì)具有極其重要的影響。有研究表明，隨著葡萄原料含糖量的增加，葡萄酒中總酚含量呈上升趨勢，所檢出的醇類和酯類物質(zhì)含量也有所增加，其色澤與口感更好[4]。因此，為釀造優(yōu)質(zhì)的葡萄酒，應選擇含糖量高的葡萄原料。本試驗中赤霞珠和霞多麗在扇形樹形下總糖含量略高于廠字形，但差異不顯著。單糖含量大都表現(xiàn)為廠字形樹形下較高，差異極顯著，因此廠字形樹形更有利于釀造優(yōu)質(zhì)葡萄酒。

霞多麗葡萄中除葡萄糖外，其他單糖均表現(xiàn)為廠字形樹形有利于其積累，原因可能是廠字形樹形相較于扇形，通風透光好，受光面積大，光合產(chǎn)物多。而葡萄中的光合產(chǎn)物主要以蔗糖的形式通過韌皮部運入果實[22]，因此不論是幼果期還是成熟期，廠字形樹形蔗糖含量均高于扇形。這一現(xiàn)象在姬利潔[23]的摘葉處理試驗中得以證實，表明摘葉處理可以顯著改善樹體的通風透光條件，提高糖含量，增強蔗糖代謝相關(guān)酶活性。本試驗中，雖然廠字形樹形糖分含量高，但幾種蔗糖代謝相關(guān)酶活性均低于扇形，可能是因為AI活性在細胞中有一個限度值，超過這一限度，蔗糖不再積累[24]。

AI對調(diào)節(jié)果實內(nèi)一些組織中的己糖水平和儲存蔗糖意義重大。有報道稱，葡萄果實AI活性低是導致葡萄果實蔗糖積累的主要原因[25]。本試驗中，AI活性增長較快時，蔗糖積累緩慢，AI活性增長緩慢時，蔗糖積累速度加快，AI活性下降時，蔗糖含量增多，與前人研究一致，AI是蔗糖代謝的關(guān)鍵酶。

本試驗結(jié)果表明，廠字形樹形有利于赤霞珠葡萄果實中葡萄糖、果糖、蔗糖3種單糖的積累以及霞多麗果實中果糖和蔗糖的積累。扇形樹形有利于總糖的積累、霞多麗果實中葡萄糖的積累以及蔗糖代謝相關(guān)酶活性的提高。