赤霉素處理對葡萄果實(shí)發(fā)育及品質(zhì)的影響*

王 穎，荀志麗，黃麗萍，王 敏，馬小河，許藝凡，王 環(huán)，趙旗峰

（1 山西農(nóng)業(yè)大學(xué)園藝學(xué)院，太谷 030801）（2 山西農(nóng)業(yè)大學(xué)果樹研究所）（3 果樹種質(zhì)創(chuàng)制和利用山西省重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室）

葡萄（Vitis viniferaL.）是世界四大水果之一，在世界水果生產(chǎn)中占有重要地位。葡萄品質(zhì)主要由初級(jí)代謝產(chǎn)物（如碳水化合物和有機(jī)酸）和次級(jí)代謝產(chǎn)物（酚類和芳香族化合物）及其在葡萄漿果中的形態(tài)物理參數(shù)（顏色、大小）決定[1-3]。葡萄是人體所需礦物質(zhì)、維生素和氨基酸的重要來源，不僅用于鮮食，還用于加工、醫(yī)藥和化妝品等方面[4-6]。

赤霉素（Gibberellins，GAs）是植物六大類內(nèi)源激素中的重要一員，可以促進(jìn)莖葉生長，在某些物種中，赤霉素還誘導(dǎo)種子萌發(fā)，影響花朵、果實(shí)和種子的發(fā)育[7]，因此，經(jīng)常作為生長調(diào)節(jié)劑應(yīng)用于果樹生產(chǎn)。目前，在葡萄生產(chǎn)中，為提高其商品屬性，赤霉素被廣泛使用。赤霉素處理不僅可以影響葡萄果實(shí)的大小、質(zhì)量、果面的顏色，還能對葡萄果實(shí)的酚類物質(zhì)等產(chǎn)生影響[8-10]。在一些鮮食葡萄生產(chǎn)中，常采用含有GA3為主成分的生長調(diào)節(jié)劑處理果實(shí)，來實(shí)現(xiàn)果實(shí)的無核化[11-12]。雖然赤霉素在葡萄生產(chǎn)上已普遍使用，但有關(guān)赤霉素處理對葡萄果實(shí)發(fā)育規(guī)律、品質(zhì)影響的研究偏少。因此，本研究以山西農(nóng)業(yè)大學(xué)果樹研究所自育品種早黑寶與晚黑寶葡萄為試材，比較經(jīng)赤霉素處理后，果實(shí)發(fā)育規(guī)律和品質(zhì)的變化，探究外源赤霉素處理對葡萄果實(shí)發(fā)育和品質(zhì)的影響。

1 材料與方法

1.1 試驗(yàn)材料

以山西農(nóng)業(yè)大學(xué)果樹研究所葡萄資源圃的早黑寶（是山西農(nóng)業(yè)大學(xué)果樹研究所由瑰寶與早玫瑰雜交的種子經(jīng)誘變而成的四倍體早熟葡萄品種）[13]、晚黑寶（是山西農(nóng)業(yè)大學(xué)果樹研究所由瑰寶與秋紅雜交的種子經(jīng)誘變而成的四倍體晚熟葡萄品種）[14]葡萄為試材，南北行向，行株距為2.8 m×1.0 m，架式為Y 字形架，其他栽培和病蟲害防治措施均采用常規(guī)管理方法。

1.2 試驗(yàn)方法

在早黑寶和晚黑寶葡萄盛花末期，用25 mg/L赤霉素進(jìn)行浸蘸處理，12 d 之后再用50 mg/L 赤霉素進(jìn)行浸蘸處理，以清水浸蘸為對照。處理時(shí)將果穗在1 000 mL 藥液中浸蘸10 s。早黑寶每隔10 d 采1 次樣，晚黑寶每隔20 d 采1 次樣。將收集到的樣品一部分用于外觀品質(zhì)的測定；一部分液氮速凍，-50 ℃保存，用于內(nèi)在品質(zhì)及揮發(fā)性物質(zhì)的測定。

1.3 測定指標(biāo)及方法

1.3.1葡萄果實(shí)外觀品質(zhì)指標(biāo)測定

用萬分之一電子天平稱量單粒重；用游標(biāo)卡尺隨機(jī)測量各個(gè)處理15 粒果粒的縱徑、橫徑，計(jì)算果形指數(shù)。

1.3.2葡萄果實(shí)內(nèi)在品質(zhì)指標(biāo)測定

果實(shí)硬度用硬度計(jì)測定；可溶性固形物含量使用數(shù)顯折光儀進(jìn)行測定；總酸含量用堿溶液滴定法測定[15]；參照邢延富[16]的方法進(jìn)行總花色苷、總酚、總類黃酮含量的測定；維生素C 含量的測定參照《植物生理學(xué)實(shí)驗(yàn)指導(dǎo)》[15]的方法，稍作修改。

1.3.3葡萄果實(shí)揮發(fā)性物質(zhì)含量測定

參考吳玉森[17]的方法采用頂空固相微萃取結(jié)合氣質(zhì)聯(lián)用（HS-SPME-GC-MS）進(jìn)行果實(shí)揮發(fā)性物質(zhì)含量的測定。

1.4 數(shù)據(jù)分析

運(yùn)用Excel 和SPSS 21.0 軟件對試驗(yàn)數(shù)據(jù)進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析并作圖。

2 結(jié)果與分析

2.1 赤霉素對葡萄果實(shí)外觀品質(zhì)的影響

由圖1 可知，從果實(shí)整個(gè)發(fā)育過程來看，經(jīng)赤霉素處理的早黑寶葡萄，從處理后第10 d 開始單粒重一直高于對照，且隨著果實(shí)的發(fā)育，兩者之間的差異也越來越大。經(jīng)赤霉素處理的果實(shí)在處理后60 d（成熟期）單粒重7.67 g，比對照增加了42.3%。果?？v徑與橫徑在處理后10～40 d 增長迅速，處理后40～60 d 增長趨于平緩。

圖1 赤霉素對早黑寶葡萄果實(shí)外觀品質(zhì)的影響

由圖2 可知，經(jīng)赤霉素處理的晚黑寶葡萄在整個(gè)發(fā)育過程中的單粒重、果粒縱徑和橫徑均高于對照，但隨著果實(shí)的成熟，兩者之間的差異逐漸減小。這可能是由于晚黑寶葡萄果實(shí)發(fā)育期較長，赤霉素處理在果實(shí)發(fā)育后期的作用減弱導(dǎo)致的。果粒橫徑的增長幅度大于縱徑，與早黑寶葡萄一致。

圖2 赤霉素對晚黑寶葡萄果實(shí)外觀品質(zhì)的影響

2.2 赤霉素對葡萄果實(shí)內(nèi)在品質(zhì)的影響

2.2.1赤霉素對葡萄果實(shí)硬度的影響

由圖3 可知，無論是早黑寶還是晚黑寶，赤霉素處理均對果實(shí)發(fā)育前期的硬度影響較大，處理后10～20 d（早黑寶）或10～30 d（晚黑寶）的硬度均高于對照，果實(shí)成熟時(shí)硬度與對照差異不大。

圖3 赤霉素對早黑寶（左）和晚黑寶（右）葡萄果實(shí)硬度的影響

2.2.2赤霉素對葡萄果實(shí)可溶性固形物、可滴定酸含量的影響

由圖4 可知，與對照相比，赤霉素處理會(huì)加快果實(shí)可溶性固形物的積累，同時(shí)使果實(shí)可滴定酸含量大幅下降。早黑寶果實(shí)在處理后30 d 的可溶性固形物含量迅速增高，可滴定酸含量迅速降低，且時(shí)間都早于對照。晚黑寶果實(shí)在處理后50 d 的可溶性固形物含量迅速增加，可滴定酸含量迅速降低，且變化幅度均高于對照。

圖4 赤霉素對早黑寶（左）和晚黑寶（右）葡萄果實(shí)可溶性固形物、可滴定酸含量的影響

2.2.3赤霉素對葡萄果實(shí)固酸比的影響

由圖5 可知，經(jīng)赤霉素處理的早黑寶果實(shí)的固酸比在處理后30 d 開始迅速增高，而對照在處理后40 d 開始增高；晚黑寶果實(shí)的固酸比在處理后50 d開始迅速增長，這與糖酸含量變化一致。早黑寶與晚黑寶在果實(shí)成熟期，經(jīng)赤霉素處理的果實(shí)固酸比均低于對照。

圖5 赤霉素對早黑寶（左）和晚黑寶（右）葡萄果實(shí)固酸比的影響

2.2.4赤霉素對葡萄果實(shí)總花色苷含量的影響

由圖6 可知，經(jīng)赤霉素處理的早黑寶果實(shí)總花色苷含量呈現(xiàn)先升高后下降的趨勢，在處理后40 d，經(jīng)赤霉素處理的果實(shí)總花色苷含量迅速增加，顯著高于對照。經(jīng)赤霉素處理的晚黑寶果實(shí)總花色苷含量在處理后50 d（轉(zhuǎn)色期）開始迅速增長，時(shí)間早于對照；在處理后90 d（成熟期），經(jīng)赤霉素處理的果實(shí)總花色苷含量略低于對照，但差異不顯著。

圖6 赤霉素對早黑寶（左）和晚黑寶（右）葡萄果實(shí)總花色苷含量的影響

2.2.5赤霉素對葡萄果實(shí)維生素C 含量的影響

由圖7 可知，經(jīng)赤霉素處理的早黑寶葡萄隨著果實(shí)的發(fā)育維生素C 含量呈先下降后上升的趨勢，而對照的維生素C 含量呈先上升后下降的趨勢，在處理后60 d（成熟期），赤霉素處理果實(shí)的維生素C 含量比對照顯著降低了47.37%。經(jīng)赤霉素處理的晚黑寶葡萄隨著果實(shí)的發(fā)育維生素C 含量呈下降趨勢，在果實(shí)發(fā)育前70 d，赤霉素處理果實(shí)的維生素C 含量均低于對照，但隨著果實(shí)的逐漸成熟，其維生素C 含量與對照差異不顯著。

圖7 赤霉素對早黑寶（左）和晚黑寶（右）葡萄果實(shí)維生素C 含量的影響

2.2.6赤霉素對葡萄果實(shí)總酚、總類黃酮含量的影響

從圖8 可以看出，隨著果實(shí)的生長發(fā)育，經(jīng)赤霉素處理的早黑寶和晚黑寶葡萄果實(shí)的總酚含量和總類黃酮含量基本低于對照，且總體呈現(xiàn)降低的趨勢。經(jīng)赤霉素處理的早黑寶果實(shí)在成熟期（處理后60 d）的總酚、總類黃酮含量均低于對照，但差異不顯著；經(jīng)赤霉素處理的晚黑寶果實(shí)在成熟期（處理后90 d）的總酚、總類黃酮含量均低于對照，且差異顯著。

圖8 赤霉素對早黑寶（左）和晚黑寶（右）葡萄果實(shí)總酚、總類黃酮含量的影響

2.3 赤霉素對葡萄果實(shí)揮發(fā)性物質(zhì)的影響

從表1 可以看出，赤霉素處理會(huì)影響葡萄果實(shí)揮發(fā)性化合物的積累。早黑寶中主要的揮發(fā)性化合物是萜烯類與醛類，超過了香氣物質(zhì)總含量的90%。赤霉素處理果實(shí)中醇類含量最高的是正己醇，與對照相比差異顯著；醛類物質(zhì)含量均低于對照，且與對照相比己醛、青葉醛均差異顯著；萜烯類中含量最高的是芳樟醇，比對照提高了23.27%。晚黑寶中的主要揮發(fā)性化合物與早黑寶相同，經(jīng)赤霉素處理后揮發(fā)性化合物含量最高的同樣是芳樟醇，比對照提高了12.50%。

表1 赤霉素處理對葡萄果實(shí)揮發(fā)性物質(zhì)的影響

3 討論與結(jié)論

赤霉素的主要作用就是促進(jìn)植物細(xì)胞分裂，使果肉細(xì)胞伸長、增大。外源赤霉素能增加生長素的含量，并吸引營養(yǎng)物質(zhì)和水分向處理部位運(yùn)轉(zhuǎn)，使果實(shí)成為強(qiáng)“庫”，在營養(yǎng)競爭中處于有利地位，從而起到增大果粒的作用[18]。自赤霉素發(fā)現(xiàn)以來，大量的研究表明赤霉素能夠提高作物產(chǎn)量。赤霉素在葡萄栽培上也具有廣泛的應(yīng)用，有增大果穗和果粒等作用。在本研究中，發(fā)現(xiàn)赤霉素可以提高果實(shí)香氣含量，而香氣作為評(píng)價(jià)果實(shí)品質(zhì)的一個(gè)重要指標(biāo)，在提高果實(shí)品質(zhì)方面有重要作用。

白世踐等[19]用20 mg/L 赤霉素處理克瑞森無核葡萄后，果粒重增加28.3%，果穗重增加49.8%。廖淼玲等[20]以醉金香為試材，在盛花期用20 mg/L赤霉素和2.5 mg/L 吡效隆浸花序，15 d 后再用25 mg/L 赤霉素和2.5 mg/L 吡效隆浸果穗后，穗重增加，果粒大小均勻，可溶性固形物含量達(dá)到17.9%。本試驗(yàn)結(jié)果表明，赤霉素處理會(huì)提高果實(shí)的單粒重與縱橫徑，但對于晚熟品種來說，赤霉素的作用在果實(shí)發(fā)育后期有減弱的趨勢。

使用赤霉素也可調(diào)控葡萄果實(shí)的可溶性固形物和可滴定酸含量。Zabadal 等[21]在凡妮莎葡萄果實(shí)發(fā)育的早期使用25 mg/L 赤霉素，結(jié)果表明赤霉素能使果實(shí)發(fā)育后期酸度迅速下降。趙榮華等[22]在花前7 d 使用濃度為25 mg/L 的赤霉素處理花穗，結(jié)合花后10 d使用濃度為100 mg/L的赤霉素處理麗紅寶葡萄，可溶性固形物含量得到了提升。外源赤霉素在不同的發(fā)育時(shí)期能促進(jìn)果實(shí)中糖分的積累。本試驗(yàn)結(jié)果表明，經(jīng)赤霉素處理早黑寶與晚黑寶果實(shí)，在轉(zhuǎn)色期，可溶性固形物含量迅速增加，可滴定酸含量迅速下降，且比對照變化更為迅速。這可能是赤霉素在轉(zhuǎn)色期加快了果實(shí)糖分的積累，一部分酸轉(zhuǎn)化成糖類物質(zhì)的結(jié)果。這一變化會(huì)影響果實(shí)的固酸比，進(jìn)而對葡萄的風(fēng)味產(chǎn)生影響。

葡萄果實(shí)顏色是果實(shí)品質(zhì)和新鮮度的一個(gè)重要指標(biāo)。程大偉等[23]研究發(fā)現(xiàn)，使用GA3處理的紅艷無核葡萄果實(shí)的色澤指標(biāo)、著色指數(shù)和著色一致性均優(yōu)于對照。侯玉茹等[24]研究表明，GA3處理能使夏黑葡萄果皮花青素含量上升，促進(jìn)果實(shí)成熟。張娜等[25]研究表明，使用GA3會(huì)降低夏黑葡萄漿果的花色苷含量。由此可見，赤霉素的濃度和處理時(shí)間，以及試驗(yàn)所在區(qū)域的氣候條件等都有可能造成果實(shí)花色苷含量的差異。本試驗(yàn)結(jié)果表明，經(jīng)赤霉素處理的果實(shí)總花色苷含量在轉(zhuǎn)色期開始迅速積累，且時(shí)間早于對照。這說明赤霉素處理會(huì)使果實(shí)轉(zhuǎn)色期提前，且提前成熟。這與前人研究結(jié)果一致。

酚類物質(zhì)是植物體內(nèi)重要的次生代謝物之一，主要分為類黃酮類和非類黃酮類兩類，具有抗氧化以及清除自由基的作用，在醫(yī)療、保健等方面具有重要的作用和利用價(jià)值[26-27]。田淑芬等[28]研究發(fā)現(xiàn)，對玫瑰香葡萄進(jìn)行無核化和膨大處理后漿果酚類物質(zhì)含量顯著降低。劉金串[29]的研究結(jié)果表明，GA3＋TDZ 處理提高了紅地球與奧古斯特的酚類物質(zhì)含量并增強(qiáng)其抗氧化活性，但會(huì)減少無核白的酚類物質(zhì)含量和抗氧化活性。因此，赤霉素處理對葡萄酚類物質(zhì)含量的影響具有品種差異性。在本試驗(yàn)中，赤霉素處理降低了葡萄果實(shí)的酚類物質(zhì)含量，并隨著果實(shí)的不斷發(fā)育，降低越顯著，但是并沒有改變果實(shí)中總酚和總類黃酮的積累模式。這種變化可能因?yàn)槭艿狡咸哑贩N、果實(shí)取樣部位、施用赤霉素濃度等的影響[30]。

香氣也是葡萄果實(shí)重要的感官指標(biāo)之一，葡萄果實(shí)中揮發(fā)性香氣物質(zhì)的種類很多，包括酯類、醛類、醇類、萜烯類等，但是不同品種間各類物質(zhì)含量差異明顯。早黑寶與晚黑寶葡萄中芳樟醇的含量非常高，因此這兩種葡萄屬于玫瑰香型品質(zhì)[31]。Ju等[32]研究發(fā)現(xiàn)，在經(jīng)過脫落酸和茉莉酸甲酯處理后，赤霞珠果實(shí)中的C6 化合物含量增加，脂氧合酶活性增加。說明外源生長調(diào)節(jié)劑處理可以影響果實(shí)中的揮發(fā)性物質(zhì)。在本研究中，經(jīng)赤霉素處理后，增加了2 個(gè)品種果實(shí)的主要揮發(fā)性物質(zhì)含量。

綜上所述，在葡萄果實(shí)整個(gè)發(fā)育過程中，赤霉素對葡萄果實(shí)品質(zhì)的影響是個(gè)復(fù)雜的生物學(xué)過程，因不同品種、不同生長階段及生長周期長短而影響不同。