设施葡萄一年两熟果实品质及基因表达研究

发布时间：2020-05-24 16:39

【摘要】：葡萄(Vitis vinifera)是世界上最重要的水果之一。中国鲜食葡萄产量居世界首位(葡萄种植面积居世界第二位),占世界鲜食葡萄总产量的34%。葡萄是温带地区一年收获一次的夏季水果。然而,近年来,华南地区采用修剪和化学破眠处理,尝试实行一年两季栽培制度,并逐渐推广。为进一步深入研究夏季果和冬季果果实发育差异,开展了设施葡萄一年两熟果实发育比较分析及环境调控,以及用转录组技术探究了葡萄花青素合成的分子机理,获得如下结果:1.环境因素对葡萄品质影响很大。其中,设施葡萄园的水分含量对成花及果实品质的影响研究较少。本研究比较设施葡萄园不同海拔(低、中、上的海拔分别为192m、202m和海拔212m)的土壤水分及其对一年两熟不重叠栽培的“夏黑”(Vitis vinifera L.×V.labruscana L.)葡萄叶绿素荧光、产量和品质性状的影响。葡萄园不同海拔的土壤含水量差异显著,以下部葡萄园最高,上部葡萄园最低。由于两个季节土壤水分的变化,中上部果园的葡萄叶片叶绿素荧光动力学曲线的J、I、P相的荧光强度较下部果园显著增加。土壤水分对两季葡萄叶片叶绿素a初始荧光(F_o)、PSII潜在活性(F_v/F_m)最大荧光(F_m)、PSⅡ最大光化学效率(F_v/F_m)、的影响差异显著,以上部葡萄园的F_o最高,下部葡萄园最低,而上部果园叶片的F_m、F_v、F_v/F_m则显著低于下部果园;夏季叶片的F_v、F_v/F_m和Fm显著高于冬季叶片。在冬夏两季中,中部葡萄园的土壤产量显著高于上部葡萄园和下部葡萄园。中部果园的果穗数、穗重、单果重和单株产量显著高于上、下部果园;下部果园的果实可溶性固形物(TSS)含量显著低于中上部果园,而有机酸含量则显著高于中上部果园。冬季果的穗重、单果和单株产量中显著小于夏季果,而TSS含量显著高于夏季果。夏季、冬季葡萄园土壤(0-20cm)和(20-40cm)的有效含水量分别保持在37%和%50%、27%和35%有利于不重叠两熟果的生产。2.研究了疏花穗和疏果对夏黑葡萄酚类化合物含量、抗氧化活性及果实品质的影响。结果表明,与对照组相比,疏花穗、疏果和疏花穗+疏果处理均显著降低产量,以及显著增加可溶性固形物含量及酚类化合物、类黄酮、花青素等抗氧化活性物质含量。夏季果产量高于冬季果,夏季果和冬季果的品质参数差异显著。3.研究了摘叶处理和疏果处理对果实品质及花青素的生物合成相关基因表达的影响研究。结果表明,与对照相比,摘叶处理+疏果处理显著增加了葡萄果皮中总可溶性固形物和花青素含量;与夏季果相比,冬季果转色期至成熟期(E-L 35 to E-L38)的花青素生物合成大多数基因的表达显著上调。4.对夏季果和冬季果的三个发育阶段(E-L 33,36和38)进行转录组分析,比较了葡萄皮中花色素苷生物合成相关基因在转录水平上的调节作用。结果表明,在转色前至转色期、转色期至成熟期两个发育阶段,夏季果有581和1668个基因上调,冬季果1001和2577个基因上调。通过功能分类富集和差异基因表达(DEGs)模式分析,筛选出16个基因作为候选基因。其中,在夏、冬两季中,PAL2、GST2、CHS2、CHS3、CHI、F3′H,DFR、LAR、FLS、3GT基因与其它阶段相比,在成熟期的表达有显著差异。而PAL2、CHI、CHS2、F3′H、3GT基因和DFR基因在夏季上调,而F3′5′H、CHS1、CHS3、FLS、LAR和GST2基因在冬季上;除了F3′H,3GT和5GT 3个基因外,qRT-PCR验证结果和转录组分析结果基本一致。与夏季相比,花青素相关基因在冬季表达较多。这种差异主要是因为温度、光照和降雨量的季节性变化。本文报道的数据结果将为了解“夏黑”葡萄品种中花青素的积累提供有价值的资源。总之,研究结果表明季节变化显著影响葡萄的产量和质量,并且发现冬季果在酚类物质、抗氧化物质活性和转录调控等所有质量方面比夏季果好。疏花穗+疏果和疏果+摘叶处理对提高葡萄产量和品质效果较好。因此,本研究丰富了设施葡萄一年两熟栽培(不重叠)优质生产理论研究,并提出了在亚热带地区种植鲜食葡萄获得高产、优质果实的潜在价值。
【学位授予单位】：福建农林大学
【学位级别】：博士
【学位授予年份】：2019
【分类号】：S663.1;S628
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本文编号：2678685