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天然芸苔素对‘红地球’葡萄生理生化特性和品质的影响



全 文 :2015年4月 甘 肃 农 业 大 学 学 报 第5 0卷
第2期71~76 JOURNAL OF GANSU AGRICULTURAL UNIVERSITY 双 月 刊
天然芸苔素对‘红地球’葡萄生理生化特性
和品质的影响
冯晓雪,杨江山
(甘肃农业大学园艺学院,甘肃 兰州 730070)
摘要:以6年生‘红地球’葡萄为试材,在葡萄幼果期、膨大期、转色期分别用0.2、0.4、0.6、0.8mg/L的天然芸
苔素(BR)进行全树喷施,研究BR对‘红地球’葡萄生理特性和品质的影响.结果表明:与清水对照相比,0.2mg/L
和0.4mg/L的BR处理均能显著提高葡萄叶片的SOD、POD、CAT活性,降低膜透性和丙二醛(MDA)的含量,其
中0.4mg/L的BR处理还能明显增加葡萄叶片游离脯氨酸含量.与对照相比,除0.8mg/L BR处理外,其他浓度
处理均显著增加葡萄叶片中叶绿素含量.0.2mg/L和0.4mg/L的BR处理,有利于提高红地球葡萄果穗质量、单
果质量、可溶性固形物含量及总酚含量,降低可滴定酸含量,0.8mg/L的BR处理,葡萄果实果形指数最大.BR处
理对果皮花青素及类黄酮含量无显著影响.综合分析认为,0.4mg/L的BR处理对‘红地球’葡萄的效果最好.
关键词:红地球葡萄;天然芸苔素;超氧化物歧化酶;过氧化氢胺;游离脯氨酸;果实品质
中图分类号:S 663.1    文献标志码:A     文章编号:1003-4315(2015)02-0071-06
第一作者:冯晓雪(1987-),女,硕士研究生,主要从事果树栽培技术与生理研究.E-mail:fengxiaoxuegsau@126.com
通信作者:杨江山,男,甘肃古浪人,教授,博士,主要从事果树栽培与生理研究.E-mail:yangjs@gsau.edu.cn
基金项目:甘肃省科技计划项目(1104NKCA079);农业部公益性行业(农业)科研专项(201203095).
收稿日期:2014-03-20;修回日期:2014-04-08
Effect of natural brassinolide on physiological,biochemical
characteristics and fruit quality of‘Red Globe’grape
FENG Xiao-xue,YANG Jiang-shan
(Colege of Horticulture,Gansu Agricultural University,Lanzhou 730070,China)
Abstract:In this study,the different concentrations of brassinolide(0.2,0.4,0.6,0.8mg/L)were
sprayed on the 6years old‘Red Globe’grape during the young fruit,berry expansion and color-changing
period to investigate the effects of brassinolide(BR)on physiological characteristics and quality of grape.
The results showed that the activities of SOD,POD and CAT were significantly higher while membrane
permeability and MDA were lower under the treatments of 0.2mg/L and 0.4mg/L BR than that of con-
trol(spraying water).Free proline were significantly promoted with the spraying of 0.4mg/L BR.The
chlorophyl contents were significantly increased under al treatments compared with control,except the
treatment of 0.8mg/L BR.The fruit cluster weight,single fruit weight,soluble solid and total phenol con-
tent were promoted with the spraying of 0.2mg/L and 0.4mg/L BR,while the titratable acidity were de-
clined accordingly under these treatments.Fruit shape index of grape were largest with the spraying of 0.8
mg/L.Different concentrations of BR had no significant effects on anthocyanin and flavonoids of grape.In
conclusion,the spraying of 0.4mg/L BR was the best concentration for the‘Red Globe’grape.
Key words:‘Red globe’grape;brassinolide;SOD;POD;free proline
DOI:10.13432/j.cnki.jgsau.2015.02.012
甘 肃 农 业 大 学 学 报 2015年
  运用植物生长调节剂来调控植物的生长发育和
产量形成,已成为农业生产中不可缺少的重要措
施[1].天然芸苔素即油菜素内脂(brassinolide,简称
BR),是植物体内存在的一类含量极微活性却极高
的新型植物内源激素[2].植物经极低浓度的BR处
理便能表现出明显的生理效应,且在植物的各个生
长发育时期都能发挥调节作用,是目前世界公认的
活性最高且高效、广谱、无毒的植物生长调节剂[3].
许多研究表明,BR具有促进细胞生长和分裂、
提高叶绿素含量、增强光合作用、改善生理代谢、延
缓衰老、提高品质和产量、增强抗逆性的功能,还可
协调植物体内多种内源激素的平衡,调节植物生长
发育的许多过程[4-7].因此,在农林业生产中有着极
为广泛的应用[8].目前,相关报道多集中在小麦、水
稻、玉米、花生、大豆等[9-10,7]大田作物及蔬菜作
物[11-12]上,在果树方面的研究较少.有关葡萄方面,
杨燕等[13]发现BR能明显促进‘巨峰’‘藤稔’葡萄
的花粉发芽和花粉管伸长.马焕普等[14]用天然芸苔
素处理‘京亚’葡萄,发现芸苔素可提高果实中的可
溶性固形物含量,降低含酸量.周秀梅等[15]发现BR
叶面喷布和浸蘸果穗处理,可提高果序坐果率,对葡
萄产量和品质也有相应提高.‘红地球’葡萄(Red
Globe grape)是我国鲜食葡萄主栽品种之一[16],本
研究以‘红地球’葡萄为试材,通过不同浓度的天然
芸苔素处理,探讨天然芸苔素对红地球葡萄的施用
效果,旨在探索BR最佳施用浓度,为农业生产实践
提供理论依据.
1 材料与方法
1.1 材料
以6年生露地栽培‘红地球’葡萄植株为试验材
料.株行距为1m×3m,南北行向,单臂篱架栽培,
常规管理.
供试药剂为植物生长调节剂天然芸苔素481,
含油菜素内酯0.1%,成都新朝阳生物化学有限公
司生产.
1.2 试验设计及方法
试验于2013年在甘肃省兰州园艺场种质资源
圃进行,在葡萄园内选取生长中庸、长势一致、无病
虫害、树体管理一致的‘红地球’葡萄树体.采用随机
区组设计,以10株为一小区,葡萄单株留7穗果,每
穗留80粒果.试验共设5个处理,即清水喷施
(CK),0.2,0.4,0.6,0.8mg/L BR处理,其喷施浓
度均以有效浓度计算.于幼果期6月25日、果实膨
大期7月16日、果实转色期8月30日对‘红地球’
葡萄全树各喷施1次(激素溶液在全树均匀喷施,每
处理用量均为1L).
于最后1次喷施药剂(即果实转色期)1周后早
晨10点左右,采集结果枝上从基部往上4~6片功能
叶,采后立即放入冰盒,在实验室进行相关生理生化
指标的测定.于果实成熟后,进行果实品质的测定.
1.3 测定项目及方法
1.3.1 生理生化指标测定 超氧化物歧化酶
(SOD)活性用氮蓝四唑(NBT)光还原法测定[18];过
氧化物酶(POD)活性用愈创木酚法测定[18];过氧化
氢酶(CAT)活性用紫外吸收法测定[17];游离脯氨酸
含量用茚三酮比色法测定[17];细胞质膜相对透性用
电解质外渗量法测定[17];丙二醛含量用TBA(硫代
巴比妥酸)法测定[18];叶绿素含量用丙酮乙醇混合
法[17]测定;每个指标测定重复3次.
1.3.2 果实品质测定 果穗质量用精度为0.1g
的托盘天平测定(每处理6穗,取平均值);果粒质量
用百分之一电子天平测定(每穗随机取10粒,取平
均值);果粒纵横经用游标卡尺测定;可溶性固形物
用TD-35手持数字折光仪测定;VC含量用2,6-二
氯酚靛酚法测定[18];可滴定酸用 NaOH 滴定法测
定[19];花青素、类黄酮、总酚含量采用紫外比色法测
定[20].
1.4 数据处理
利用Excel作图,SPSS 16.0软件对试验数据
进行统计分析,用邓肯新复极差法进行差异显著性
检验.
2 结果与分析
2.1 BR对葡萄叶片抗氧化酶活性的影响
试验结果显示(表1),随着喷施BR浓度的增
加,叶片中抗氧化酶SOD、POD、CAT活性均呈现
先升高后降低的趋势.在BR喷施浓度为0.8mg/L
时,SOD活性显著低于对照;处理浓度在0.2mg/L
和0.4mg/L时,SOD、CAT活性均比对照有显著
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第2期 冯晓雪等:天然芸苔素对红地球葡萄生理生化特性和品质的影响
表1 不同浓度BR处理对‘红地球’葡萄叶片SOD、POD、CAT活性的影响
Tab.1 The effect of brassinolide treatments on SOD,POD and CAT activity of the Red Globe grape
BR浓度/
(mg·L-1)
SOD/
(U·g-1)
POD/
(U·g-1·min-1)
CAT/
(U·g-1·min-1)
0(CK) 494.77±6.39b  35.71±0.64b  4.05±0.36b
0.2  516.55±5.97a 35.81±0.56b  5.09±0.24a
0.4  521.89±4.73a 35.88±0.63b  5.28±0.37a
0.6  506.19±0.77ab  43.23±0.51a 4.36±0.33ab
0.8  435.71±4.34c  33.75±0.95b  3.88±0.10b
  邓肯新复极差测验,不同小写字母表示差异显著(P<0.05).
提高;POD活性在BR处理浓度为0.6mg/L时达
到最大,与各处理存在显著性差异.
2.2 BR对葡萄叶片游离脯氨酸含量的影响
脯氨酸是植物细胞一种重要的渗透调节物质,
在植物体中发挥着重要作用.由图 1 可看出,
0.4mg/L的BR处理对‘红地球’葡萄叶片中的游
离脯氨酸含量提高最为显著,分别比浓度为0、0.2、
0.6、0.8mg/L的BR处理增加22.64%、33.33%、
20.00%和32.88%,而其余各浓度处理间无显著
差异.
图1 不同浓度BR处理对红地球葡萄叶片
脯氨酸含量的影响
Fig.1 The effect of brassinolide treatments on free
proline content of the Red Globe grape
2.3 BR对葡萄叶片膜透性和丙二醛(MDA)的
影响
图2可知,随着处理浓度的增大,葡萄叶片的相
对电导率表现为先降低后升高的趋势,除浓度为
0.6、0.8mg/L的BR处理间无显著性差异外,其他
各处理间均存在显著差异(P<0.05).丙二醛
(MDA)是植物细胞膜不饱和脂肪酸发生过氧化作
用的终产物,其含量的高低可作为细胞膜质损伤程
度的参数[21].从图3可知,MDA含量在不同浓度的
BR处理下与相对电导率呈现出相同的变化趋势,
且都在0.2mg/L的处理浓度下达到最低;0.6和
0.8mg/L的BR处理均比对照 CK 的 MDA 含量
高,且存在显著差异(P<0.05).对‘红地球’葡萄叶
片 MDA含量与电解质渗漏率做相关分析,其膜脂
过氧化强度与膜相对透性即伤害程度呈正相关,其
相关方程式分别为y=0.560 9x-13.045,R2=
0.842.
图2 不同浓度BR处理对‘红地球’葡萄叶片
膜透性的影响
Fig.2 The effect of brassinolide treatments on
membrane permeability of Red Globe grape
图3 不同浓度BR处理对‘红地球’葡萄
叶片 MDA的影响
Fig.3 The effect of brassinolide treatments on
MDA of Red Globe grape
37
甘 肃 农 业 大 学 学 报 2015年
2.4 BR对葡萄叶片叶绿素总量的影响
在3次喷施相应浓度的BR后,红地球葡萄叶
绿素含量变化表现出先升高后降低的趋势(图4),
且与对照 CK 相比均有所提高,分别比对照增加
33.19%、31.64%、18.67%和10.69%;在0.2mg/L
BR处理下,叶绿素含量达到最大;当处理浓度为
0.8mg/L时,虽与对照CK相比叶绿素含量有所提
高,但不存在显著差异(P>0.05),说明高浓度的
BR处理反而对红地球葡萄的叶绿素含量提高效果
图4 不同浓度BR处理对红地球葡萄叶片
叶绿素含量的影响
Fig.4 The effect of brassinolide treatment on the
chlorophyl content of the Red Globe grape
不明显.
2.5 BR对葡萄果实品质的影响
2.5.1 BR对葡萄果实外观品质的影响 从表2
可以看出,在不同时期喷施相应浓度的BR后,果实
的纵横径都有不同程度的增加;与对照CK相比,处
理浓度为0.4mg/L时,葡萄果实的纵横径均为最
大,且存在显著差异(P<0.05);通过果形指数的计
算,0.8mg/L BR处理对果实的果形指数有显著影
响.不同浓度的BR处理后,葡萄果实的单果质量都
有不同程度的增加,0.2mg/L和0.4mg/L的BR
处理单果质量分别比对照提高12.73%(P<0.05)
和20.68% (P<0.05);在 处 理 浓 度 为 0.6、
0.8mg/L时,对单果质量的影响已不明显.果穗质
量增幅最为明显的0.2mg/L和0.4mg/L处理,分
别比对照增加11.00%和19.96%;0.8mg/L BR处
理与对照CK相比果穗质量有所下降,但无显著性
差异(P>0.05),说明浓度过高的BR不利于红地球
葡萄果实质量的进一步提高.
2.5.2 BR对葡萄果实内在品质的影响 在果实
内在品质方面(表3),不同浓度的BR处理后,葡萄
果实可溶性固形物含量均比对照有所提高,处理浓
度为0.2、0.4、0.6、0.8mg/L时分别比对照增加
表2 不同浓度BR处理对葡萄果实外观品质的影响
Tab.2 The effect of brassinolide treatment on appearance quality of the Red Globe grape
BR浓度/
(mg·L-1)
果粒纵径/mm 果粒横径/mm
果形指数
(纵径/横径)
单果质量/g 果穗质量/g
0(CK) 25.69c  22.54c  1.14b  8.67c  818.3bc
0.2  26.85b  23.55b  1.14b  9.77ab  908.3ab
0.4  28.71a 25.06a 1.15ab  10.46a 981.7a
0.6  26.80b  23.05bc  1.16ab  9.35bc  870.0b
0.8  27.23b  23.13bc  1.18a 9.06bc  736.7c
  邓肯新复极差测验,不同小写字母表示差异显著(P<0.05).
表3 不同浓度BR处理对葡萄果实内在品质的影响
Tab.2 The effect of brassinolide treatment on inner quality of the Red Globe grape
BR浓度/
(mg·L-1)
可溶性固形
物含量/%
可滴定酸
含量/%
固酸比
维生素C/
(mg·kg-1)
葡萄皮
花青素/
(μg·g
-1)
类黄酮/
(μg·g
-1)
总酚含量/
(mg·g-1)
0(CK) 13.64c  0.444bc  30.73c  12.48b  4.05a 4.55a 1.17b
0.2  14.85c  0.425c  34.93b  14.88ab  4.27a 5.12a 1.49a
0.4  15.11a 0.370d  40.81a 17.76a 3.90a 4.15a 1.52a
0.6  14.08b  0.473ab  30.31c  15.36ab  3.91a 4.40a 1.40ab
0.8  13.94c  0.465a 29.53c  14.40b  3.81a 3.99a 1.29b
  邓肯新复极差测验,不同小写字母表示差异显著(P<0.05).
47
第2期 冯晓雪等:天然芸苔素对红地球葡萄生理生化特性和品质的影响
8.85%、10.75%、3.25%、2.20%.随着BR浓度的
增加,葡萄果实可滴定酸含量表现为先降低后升高
的趋势;在0.2、0.4mg/L BR处理下降低最为明
显.通过计算固酸比,在浓度为 0.2 mg/L 和
0.4mg/L的处理下,其值均明显高于其他处理.VC
含量在0.4mg/L处理下与对照相比有显著提高,
其他处理间差异不明显.在测定其葡萄果皮中花青
素、类黄酮及总酚含量中发现,不同浓度的BR处理
对花青素和类黄酮的影响不大,各处理间均无显著
差异 (P >0.05).处 理 浓 度 在 0.2 mg/L 和
0.4mg/L时,果皮中的总酚含量均有显著提高.
3 讨论与结论
在正常生理条件下,植物体内自由基与清除系
统保持动态平衡,体内自由基水平较低,不会引起伤
害.当植物处于逆境中时,自由基大量产生,平衡被
打破,从而对植物造成伤害[22].SOD、POD、CAT能
清除活性氧自由基,是膜结构的保护酶,具有防止膜
脂质过氧化,维持膜结构完整性的作用,在一定程度
上保护着细胞膜系统[23].试验结果表明,处理浓度
在0.2~0.4mg/L,有利于增强酶活性,提高活性氧
的清除能力,其中0.4mg/L BR处理使得保护酶活
性最高;而超过适宜处理浓度后,植物体内产生的
O-2 ·超出了保护酶的清除能力,引起代谢及生理功
能紊乱,从而导致保护性酶SOD、POD、CAT的活
性下降,从促进作用转为抑制作用.说明在喷施BR
浓度过大时,会使植物受到胁迫,不利于其正常的生
理代谢平衡.
脯氨酸是一种保护物质,含量越高越有利于植
物抗逆性提高[24].在试验结果中,处理浓度在0.4
mg/L时脯氨酸含量达到最大,说明脯氨酸作为渗
透调节物质在其处理浓度下更利于抵御逆境,当超
过0.4mg/L的处理浓度时,则呈现出下降趋势,说
明高于此浓度对脯氨酸的提高作用不大.
膜是产生原初胁迫和次级胁迫反应的主要部
位,在受到各种因素影响时,膜离子选择特性、分泌
功能、膜脂的成分等都会产生一定的变化.当自由基
的产生与消除平衡遭到破坏,自由基大量积累时,引
发膜质过氧化作用,并使膜质过氧化物丙二醛积累,
引起膜功能紊乱,使细胞透性增大[25].因此,MDA
的积累与膜透性之间存在一定的相关联系,这在许
兴等[27]的研究中已有报道.然而,与此同时也存在
自由基清除系统.从试验结果看出,在BR处理浓度
0.2~0.4mg/L范围内提高了保护酶活性,有效清
除了自由基,使其膜透性和 MDA与其他处理相比
较有所降低.张文学等[26]在水稻齐穗期叶片喷施外
源激素发现,GA3、6-BA和BR处理叶片可不同程
度减缓 MDA的积累.
叶绿素含量决定着作物光合产物的多少,与作
物的产量和品质息息相关.实验表明不同浓度的
BR处理后,红地球葡萄叶片中叶绿素含量都有不
同程度的增加,这与BR处理有利于提高叶绿素含
量的研究结果[27]相似.周秀梅等[15]在加工葡萄柔丁
香葡萄叶面喷布BR后,发现其叶片稍下垂,叶柄弯
曲,改善了叶片自然受光状态,有利于光合作用并促
进了光合产物的积累,进而对果实品质产生一定
影响.
果实的商品价值是人们最终追求的目标,在全
树喷施BR后,果实的单果质量、果穗质量、可溶性
固形物含量、VC含量等都有不同程度的增加,其中
以0.2mg/L和0mg/L BR喷施效果最好.有研究
发现[15],BR对葡萄叶面喷布和浸蘸果穗处理都可
使果粒质量增加,但蘸穗对其影响较小,喷施叶片后
BR更有利于促进植物光合产物的分配与积累.本
实验以全树喷施,既作用于叶片又作用于果实,对其
品质的作用效果是否有叠加效应,还需进一步研究.
另外,试验结果发现,在果实纵横经增加的同时果形
指数也有一定的变化,可能是BR能够促进细胞的
分裂和生长的结果,尤其在喷施0.8mg/L BR后,
使其果实果形指数变化最大,尤其对纵径的影响较
大.葡萄果皮中花青素和类黄酮物质在喷施BR后
变化不明显,这与马焕普等[14]研究BR处理可提高
京亚葡萄色素含量有所不一致,一方面可能是葡萄
品种的差异;另一方面可能是由于处理BR的时期
不同所致,这有待于进一步研究.
综上分析,BR对植物生理有着积极的效应,在
果实品质方面也有一定的提高,以喷施BR的浓度
在0.4mg/L的综合效果最好,在‘红地球’葡萄露
地栽培中可参考应用.BR作为一种植物激素并非
单独起作用,试验喷施BR作用于‘红地球’葡萄最
57
甘 肃 农 业 大 学 学 报 2015年
重要的三个时期,在每个时期与其他内源激素协同
发挥的作用还需进一步的研究;施用BR并不能代
替水肥管理,加强各方面综合管理才能取得较为理
想的施用效果.
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(责任编辑 胡文忠)
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