山地农业生物学报29(2):107~1 1 1,2010 Journal of Mountain Agriculture and Biology 不同架式对设施葡萄光合特性及果实品质的影响 单守明,平吉成 ,王振平,冯 美,王文举,张亚红 (宁夏大学农学院,国家葡萄产业技术体系栽培与质量控制研究室,宁夏银川750021) 摘要:以设施红提葡萄为试材,研究不同的整形方式对葡萄叶片光合特性和光合关键酶活性的影响。结果表 明:与扇形整形方式相比,L形和F1形整形方式可明显提高叶面积;在果实迅速发育时期,L形整形方式显著提高 了叶绿素含量。Rubisco及Rubisco活化酶活性显著升高;同时,叶片质膜ATPase和叶绿体膜ATPase活性也显著 升高,从而提高了叶片的光合速率。L形、n形和V形整形方式均不同程度提高了平均单果质量、可溶性固形物 含量,降低了可滴定酸含量,而L形则显著地提高了果实的品质。因此,适当的整形方式可通过调节提高设施葡 萄的叶绿含量、光合关键酶和ATPase活性来提高光合速率,最终提高果实的品质。 关键词:葡萄;设施栽培;架势;光合特性;品质 中图分类号:S663.1 文献标识码:A 文章编号:1008—0457(2010)02—0107—05 The Effect of Diferent Grape Training Structures on the Photosynthetic Character and Fruit Quality SHAN Shou-uring,PING Ji—cheng‘,WANG Zheng-ping,FENG Mei,WANG Wen-ju,ZHANG Ya-hong(Lab of Cultivation&Quality Control in National Grape Industry Technology System,Agricultural College,Ningxia University,Yinchuan Ningxia 750021,China) Abstract:The effect of different grape training structures on the photosynthetic character and fruit quality U— sing Vitis vinifera(yaT.f Red Globe)in greenhouse were investigated in the current case.The results showed that compared with the conventional training structure of fan type,the types of L and FI signiifcantly in- creased the leaf area.In the rapid berry growth period,type L obviously elevated chlorophyll content and Rubisco,Rubisco activase activities.Also,the activity of P—ATPase or F—ATPase was remarkably in- creased,resuhing in an obvious increase in photosynthetic rate.The type L,FI or V might diversely increase the average berry weight and the content of soluble solid.Conversely,these types decreased the content of ti- tratable acidity.Type L singifcantly enhanced the berry quality.Therefore,appropriate training structure may increase fruit quality via adjusting chlorophyll content,the photosynthetic key enzymes and ATPase ac— tivity in greenhouse. Key works:Grape;Protected cultivation;Training structure;Photosynthetic character;Fruit quality 整形方式是葡萄重要的栽培管理技术措施之一,能平衡树体的营养生长和生殖生长,提高果实的产量 和果实品质 。温室中,由于光照条件差,叶片功能下降,必须采用合理的架式结构来提高光合效率。 合理的树形不但能满足植物正常生长发育的需求,还能使果树提早进入结果期,提高果树的产量和品质, 延缓果树的衰老,延长设施果树的经济收益年限,这是提高设施葡萄品质与产量的重要途径 。植物干 收稿日期:2010一o3—30:修回日期:2010一o4—16 基金项目:宁夏大学博士科研启动基金资助;宁夏大学自然科学基金项目(ZR200830)资助;银川市科技攻关项目“设施葡萄标准化栽培技 术集成示范”资助;国家科技支撑项目(2007BAD57B05)资助 作者简介:单守明(1975一),男,山东临沂人,讲师。研究方向:果树生理。E—mail:fxssm@163.con }通讯作者:平吉成,男,副教授。研究方向:果树生理。E—mail:jcping@126.corn 山地农业生物学报 2010经 物质的90%以上来自叶片的光合作用,叶片光合作用大小和光合功能期的长短影响作物的产量和品 质 J。对许多植物研究表明,叶片ATPase和1,5一二磷酸核酮糖羧化/加氧酶(Rubisco)活性等影响植物 的净光合速率、生长发育和经济产量的形成 ,此外,环境条件、植物生长调节剂等多种因素也影响叶片的 光合作用 J。在葡萄设施栽培时,光照不足是造成产量与品质下降的主要因素之一,如何提高光能利用 率是设施栽培必须解决的关键问题。本试验以“红提”葡萄为试材,探索不同整形方式对设施葡萄叶片光 合特性及品质的影响,以期为理论研究和实际生产提供依据。 1材料与方法 1.1材料 试验在宁夏大学永宁实验基地进行。选用4年生、生长势一致的葡萄“红提”(Vitis vinifem L.Red globe)为试材,南北行栽植,株行距1 m×2 m,肥力中等,常规管理。试验采用随机区组,重复3次的设计 方案(每个处理24株)。设施类型为冬暖式大棚,树形分别为扇形(cK)、L形-4 J、FI形 j、V形。每个结果 枝留1穗果。设施内昼夜温度为25℃、13℃。 1.2叶片、果实指标调查 在花后每隔15 d,测定各处理植株枝蔓中部叶片的叶面积,同时测定果实的平均单果质量。 1.3净光合速率测定 在各处理果实迅速膨大期,采用便携式光合仪(GFS一3000,德国Walz公司)于上午10:00测定枝蔓中 部叶片的净光合作用速率(Pn),采用开路系统,[光]照度为500 p,mol/m ・s。每个处理测定3个枝蔓,每 个枝蔓测定1片叶,每片叶测定3次。 1.4叶绿素和酶活性测定 在测定叶片光合速率的同时,每个处理采结果蔓中部叶片,测定叶片叶绿素含量 10 3、1,5一二磷酸核 酮糖羧 加氧酶(Rubisco)和Rubisco活化酶(RCA) ¨、叶绿体ATPase(F—ATPase)及质膜ATPase(P— ATPse)活性¨ 。 1.5果实品质测定 在各处理果实成熟时,采样测定各处理平均单果质量,用手持式折光仪测定果实可溶性固形物含量, 采用滴定法测定可滴定酸含量¨引。 1.6数据统计与分析 采用DPS软件进行数据统计与分析,用EXCEL软件作图。 2结果与分析 2.1不同整形对叶片和果实发育的影响 从图1可见,“红提”葡萄结果枝蔓中部叶片在花后15~45 d,还在不断增大,花后45 d之后,叶面积 不再有明显的变化。整形方式影响叶面积发育,在花后15 d,各处理间叶面积差异不明显,在花后 30~75 d,FI形和L形处理葡萄的叶面积明显大于V形和CK处理,L形处理的叶面积显著大于CK。在谢 花后l5~30 d,各整形方式之间的平均单果质量差异不显著,从花后30 d开始,以L形的平均单果质量最 高,其次是FI形和V形处理,CK的最小;在花后45 d开始,L形的平均单果质量显著高于CK,其他整形方 式间差异不显著。 2.2不同整形对叶片光合速率和叶绿素含量的影响 从图2可见,在设施葡萄果实的整个发育过程中,葡萄叶片的Pn不断升高,花后60 d时达到最高值, 之后开始下降。在4种整形方式中,以L形和FI形葡萄叶片的Pn最高,在花后3O~60 d,其明显高于 CK;V形和CK的Pn最低,且二者之间的差异不明显。红提葡萄叶片叶绿素含量随着果实的不断发育而 不断升高,到花后45 d时已基本达到最高值。整形方式影响叶片叶绿素含量,在花后15~30 d,各整形方 ^ 目u一娶旧古 第2期 O O∞ O 如 单守明,等:不同架式对设施葡萄光合特性及果实品质的影响 加 m O O O O l5 3O 45 6O 75 15 30 45 60 花后天数(d) 花后天数(d) 图1 不同整形方式对设施葡萄叶片和果实发育的影响 Fig.1 Effects of training structures on grape leaf and fruit development in greenhouse (采用新复极差法检验。不同字母表示差异达到0.05显著水平,下同。) 式间的差异不显著,在花后45 d,L形叶片的叶绿素含量比CK高出28.8%,差异达显著水平。 在果实的 发育过程中,V形叶片的叶绿素含量比CK高2.7%一5.3%,差异未达到显著水平。 l6 6 一∞一删 眯斟 2 8 4 O 4 篆 3 吕 三 料 Ⅱ 咖j z 米 史 0 15 3O 45 60 75 古 1 l5 3O 45 60 75 花后天数(d) 花后天数(d) 图2 不同整形对设施葡萄叶片光合速率和叶绿素含量的影响 Fig.2 Effects of diferent training structures on grape foliar photosynthetic rate and chlorophyll content in greenhouse 2.3不同整形对叶片光合酶活性的影响 从图3可见,花后30d,所有整形方式叶片的Rubisco总活性基本达到最高值,之后没有显著变化。整 形方式影响叶片的Rubisco活性,花后15~75 d,L形叶片的Rubisco活性比CK高16.3%~38.8%,在花 后60 d时,L形叶片的Rubisco活性显著高于CK,虽然V形处理的叶片Rubisco活性高于CK,但差异未达 到显著水平。在花后15—60 d,L形、FI形和V形处理叶片RAC活性不断升高,之后随着果实成熟开始下 降。而CK的RAC活性在花后45 d即达到最高值。RAC活性受整形方式影响,在花后30 d开始,L形处 理的RAC活性显著高于CK,其他处理间差异不显著。 避 目 . 4 {4 墨 百 羹 曼 匿 i 3 鋈耋 l5 3O 45 6O 75 萎z 童 主1 15 30 45 6O 75 花后天数(d) 花后天数(d) 图3 不同整形对设施葡萄叶片Rubisco和Rubisco活化酶的影响 Fig.3 Effects of diferent training structures on grape foliar Rubisco and Rubisco activase activities in greenhouse 2.4 不同整形对叶片ATPase酶活性的影响 如图4所示,在花后15~6O d,设施葡萄叶片F—ATPase活性不断升高,花后60 d之后,其活性有下降 110 山地农业生物学报 2010年 烘。篇 占 趋势。各整形方式的F—ATPas[q.(。.Id)∞吕\一。目 e活性在花后15—30 d即有差异,从花后45 d开始,L形的F—ATPase活 性显著高于CK。在花后1加 5~60 d,印 各整形方式叶片P—A1如 0 ’Pase活性迅速升高,之后开始明显下降。整形 方式也影响了设施葡萄叶片P—ATPase活性,花后30~60 d,L形、FI形叶片P—ATPase活性显著高于 CK,而V形和CK间的P—ATPase活性无显著差异。 花后天数【d) 花后天数(d) 图4 不同整形对设施葡萄叶片ATPase活性的影响 Fig.4 Effects of different training structures on grape foliar ATPase activities in greenhouse 2.5不同整形对果实品质的影响 蜒∞器 鹫 由表1看出,整形方式不同,设施红提葡萄的果实品质也不同,L形和FI形的平均单果质量分别比CK 暑.(0Jd)∞暑\一。gn] 高35.6%和21.9%,差异达显著水平。L形葡萄果实的可溶性固形物含量也最高,与CK间的差异达到显 如 ∞ 如 加 0 著水平,其他整形方式的可溶性固形物含量也高于CK,但差异没有达到显著水平。L形、FI形和V形葡萄 的可滴定酸均低于CK,但差异均没有达到显著水平。 表1不同整形对设施葡萄果实品质的影响 Tab.1 Effects of diferent training structures Oil grape fruit quaHty in greenhouse 注:数字后相同字母代表新复极差法检验0.05不显著。 3讨论 整形修剪能平衡树体的营养生长和生殖生长,提高果实的产量和果实品质 ’ 。许多研究表明,架 式影响葡萄叶片叶绿体的发育 ’ 、果实内香气物质的形成 ’¨J,最终也影响了产量和品质的形成。本试 验中,不同的整形方式影响了设施红提葡萄叶片的发育,在宁夏常规设施葡萄栽培中,以L形的叶面积最 大,扇形叶面积最小。由于扇形架式中,葡萄主蔓直立生长,顶端优势明显,而L形、H型生长相对缓和,光 照条件好,这可能是造成叶片发育差异的主要原因。以往的研究结果也表明,改善叶幕结构、调节生长势 均影响叶片和果实的发育 ’引。 Rubisco和Rubisco活化酶是植物光合作用的重要关键酶,在CO 固定中起重要作用,其主要定位于叶 绿体中 ;叶肉细胞中ATPase主要进行能量转换,为光合产物运出叶绿体和在叶片中装载提供能量,其 活性高低直接影响叶片光合速率、植株生长发育、果实产量与品质的形成 J。库源关系、植物生长调节 剂都影响其含量和活性L3’ 14]。本试验结果表明,适宜的整形方式在提高叶绿素含量、Rubisco和Rubisco 活化酶活性的同时,F—ATPase和P—ATPase活性也升高,表明将更多的光合产物运出叶绿体或叶肉细 胞,因此,ATPase酶活性的升高必然产生更多的能量,将高活性的Rubisco酶固定的光合产物运出叶绿体, 从而也推动CO 同化作用的进行 J。因此,整形方式可通过调节叶绿素含量、光合作用关键酶活性、ATl 第2期 单守明,等:不同架式对设施葡萄光合特性及果实品质的影响 Pase酶活性来综合调节叶片的光合作用和光合产物的净生成常量。 光合作用是植物生长发育、产量与品质形成的基础 。J,叶片光合作用与ATPase活性影响作物的产 量和品质 ’ H 。本试验中,整形方式在提高了叶片的Pn、叶绿素含量、光合作用关键酶活性的同时, 果实的品质也得到了显著提高,表明整形方式可通过调节叶片发育和光合能力,影响同化物的装载,使更 多的光合产物分配到果实中去,并最终提高了产量与果实品质。因此,最佳的整形方式不但可以调节设施 葡萄的生长发育,还可通过调节叶绿素含量、光合作用关键酶和ATPase活性来调节设葡萄叶片的光合作 用和同化物的运输与分配,从而提高设施葡萄叶片光能的利用效率,并最终提高果实的产量和品质。 参考文献: [1]u S H,GENARD M,BUSS/C,et a1.Fruit quality and leaf 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