锌元素对梅鹿辄葡萄果实与葡萄酒质量及幼苗生长的影响

发布时间：2020-11-11 19:31

　　 锌是植物的必需元素,也是导致土壤污染的主要重金属之一,土壤中过低或者过高的锌元素浓度都会影响植物的正常生长。我国北方碱性较高的石灰性土壤中缺锌现象较为普遍,而南方的酸性土壤中有效锌含量较高,近年来受铅锌矿开采等因素的影响存在锌含量超标的现象。我国酿酒葡萄产区在北方和南方地区均有分布,葡萄可能受到锌元素缺乏或过量的影响。叶面施肥是解决葡萄缺锌的有效手段,而ABA具有缓解植物锌过量的作用。本研究针对贺兰山东麓葡萄园土壤缺锌问题,对梅鹿辄(Merlot)进行叶面喷施锌肥(ZnSO_4·7H_2O)处理,试验设置3个浓度梯度:1.0 g/L、4.0 g/L和8.0 g/L,分别于花前2周和花后2周各喷施一次,同时喷施清水作为对照,探究锌元素对梅鹿辄葡萄果实与葡萄酒品质及酚类物质合成途径的影响;在温室条件下对三年生结果植株根施缺锌霍格兰营养液,模拟缺锌条件,并对部分缺锌葡萄作叶面喷施4.0 g/L的锌肥处理,对照组葡萄根施全素霍格兰营养液,进一步研究和验证锌对葡萄果实品质的影响;在温室条件下对三组扦插苗进行过量的锌元素(10mmol/L Zn~(2+),2880 mg/L)处理,其中两组再分别根施10μmol/L的脱落酸(ABA)或脱落酸类似物(AM1)溶液,对照组根施正常浓度锌元素,探究ABA和AM1对葡萄响应过量锌元素胁迫的影响。研究结果如下:(1)田间叶面喷施锌肥可有效改善梅鹿辄果实基本品质及酚类和香气物质的组分。锌肥处理提高了成熟果实可溶性固形物、总酚、总类黄酮、总黄烷醇、单宁和花色苷的含量,同时降低了可滴定酸的含量。锌肥处理增加了稳定性更好、颜色更深的乙酰化花色苷、3′,5′-取代花色苷及甲基化花色苷含量。锌肥处理对黄酮醇和黄烷-3-醇类单体酚的积累具有促进作用。喷施锌肥显著诱导了葡萄果实发育过程中酚类物质合成途径中VvLDOX和VvMYBF1等相关基因的表达。此外,锌肥处理显著提高了成熟果实中部分酯类、醛类、酮类、萜烯类和降异戊二烯类香气物质的含量,不同浓度锌肥处理均能显著提高果实中3,4-二甲基苯甲醛和β-大马酮的含量。综合两年田间试验结果,中浓度处理(4.0 g/L ZnSO_4·7H_2O)对改善葡萄果实品质效果最佳。(2)锌肥处理对梅鹿辄葡萄酒中挥发性香气物质的种类和含量均有显著影响。其中中浓度(4.0 g/L ZnSO_4·7H_2O)处理对提高香气物质浓度效果最为显著。锌肥处理提高了葡萄酒1-壬醇、乙酸-3-甲基-1-丁酯、己酸乙酯、乙酸苯乙酯、苯酸乙酯、棕榈酸乙酯、p-羟基肉桂酸乙酯和β-大马酮等香气物质的含量,其中β-大马酮和己酸乙酯对葡萄酒香气特征贡献最大。此外,锌肥处理增强了梅鹿辄葡萄酒的果香、植物香、香料香、干果香和熏烤香气的强度。(3)盆栽试验中锌肥处理对梅鹿辄果实品质的影响与田间试验结果一致。在盆栽试验中,缺锌处理显著降低了葡萄果实中可溶性固形物含量,但提高了可滴定酸含量。叶面喷施锌肥较缺锌处理显著提高了转色期叶片和成熟果实锌元素的含量。同时,缺锌及锌肥处理显著降低了转色期果肉中IAA含量,缺锌处理提高了果肉中SA在转色期的含量,并降低了在成熟期的含量。缺锌处理显著降低了成熟果皮花色苷和非花色苷酚类物质的含量,叶面喷施锌肥可有效缓解花色苷含量的降低,并显著提高了果皮非花色苷酚类物质的含量。(4)鉴定并综合分析了酿酒葡萄锌转运蛋白家族成员,田间叶面喷施锌肥可显著影响葡萄锌元素含量及VvZIPs的表达。结果表明多数ZIP蛋白具有较高的稳定性和亲水性,并主要分布于细胞质膜上,这与其跨膜蛋白的属性相符。17个VvZIP基因分布于葡萄的8条染色体上,并存在4个串联基因簇。葡萄锌转运蛋白家族具有较高的保守性,蛋白中均发现了相似的富组氨酸的功能域和跨膜结构域。基因表达模式分析表明葡萄果实中VvZIPs基因的表达模式与锌元素的积累模式一致。实时荧光定量PCR结果与表达芯片数据一致,叶面喷施锌肥抑制了葡萄果实VvZIP基因在高表达时期的表达量。锌肥处理同时提高了葡萄叶柄、果肉及果皮锌元素的浓度,改善了试验地块葡萄缺锌或潜在缺锌的状况。(5)锌过量对梅鹿辄幼苗的生长发育有较大影响。过量锌处理致使根部、主干和茎中锌元素的积累增加,导致葡萄侧根变短、光合作用减弱,但提高了内源抗重金属胁迫的激素JA的含量,并诱导了葡萄根部锌转运蛋白基因(VvZIP2、VvZIP6、VvZIP7和VvZIP13)及解毒相关基因(VvHMA2和VvNAS等)的表达量。外源ABA缓解了锌元素的过量吸收和积累,并诱导了锌元素转运和解毒相关基因更持久和更高水平的表达。外源ABA可能是通过诱导锌元素转运和解毒相关基因的表达来提高葡萄幼苗对过量锌元素胁迫的抗性。根施ABA类似物AM1对葡萄锌过量胁迫无缓解效果。
【学位单位】：西北农林科技大学
【学位级别】：博士
【学位年份】：2018
【中图分类】：S663.1;TS262.6
【部分图文】：

图 1-1 中国土壤有效锌分布图(Alloway 2008) of the Distribution of Available Zinc in Soils in China (Alloway 的酿酒葡萄产区多数分布于北方地区（图 1-2）。李华等(2个气象站点气象资料进行分析整理的基础上分析了气候变化变化，结果显示近 40年我国适宜酿酒葡萄栽培的面积不断

图 1-2 1994-2003年期中国酿酒葡萄区划分布图（李华等 2009）. 1-2 The climatic zoning from 1994 to 2003 for China（Li H et al. 202009）对我国主要葡萄酒产区（河北怀来产区、山东蓬莱德钦产区、新疆石河子产区、宁夏贺兰山产区和甘肃祁连壤矿质元素的组成与含量分析结果表明，烟台、新疆、宁

2-1 对照和锌肥处理组葡萄不同发育时期成熟叶片净光合速率。星号表示锌肥处理组葡萄净光合与对照组在 p<0.05（*）和 p<0.01（**）水平差异显著。. 2-1. Net photosynthetic rate (Pn) of leaves at three berry developmental stages in 2013. Veraison responds to 61 DAF. The asterisk represents the Pn in the zinc treatment group is significantly different than the cogroup at 1% level (for two asterisks) and 5% level (for one asterisk), respectively..3 叶面喷施锌肥对葡萄果粒大小的影响不同时期各组葡萄果粒重变化如图 2-2 所示。在两年的试验中，葡萄果实在发

本文编号：2879636