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我国南方地区在葡萄果实发育和成熟期间高温多雨,光照相对不足,昼夜温差较北方小,常导致葡萄果实着色不良,降低了葡萄果实品质。本试验以红地球、无核白鸡心等两种果实颜色类型(红、白)欧亚种葡萄为试材,研究了葡萄果实生长发育过程中色素积累规律,以及糖积累与色素积累的相关性;通过分子生物技术,克隆到一个花色素苷生物合成过程中关键酶基因UFGT;通过对葡萄果皮花色素理化性质的研究,阐明了影响花色素稳定性的因素;在南方设施栽培条件下,研究了两种栽培架势对葡萄果实着色调控作用。主要研究结果如下:
南方设施栽培条件下,红地球(红色品种)和无核白鸡心(白色品种)两种颜色类型葡萄果实发育过程中果皮与果肉中均以己糖(葡萄糖、果糖)积累为主,果肉中的葡萄糖/果糖含量之比呈下降趋势,浆果完全成熟时葡萄糖、果糖含量大致相等:红地球果皮中叶绿素和类胡萝卜素含量与果皮、果肉中糖积累水平之间显著或极显著负相关,花色素的积累水平与果皮、果肉中葡萄糖的积累水平呈正相关(极显著);无核白鸡心果皮中不积累花色素。
提取出了葡萄叶片里的基因组DNA,根据GenBank中登记的Shiraz葡萄UFGT的RNA序列和其他植物的UFGT基因序列设计出引物,进行了PCR反应,得到了较好的扩增片段,基因片段的大小1500bp,和目的基因大小基本一致;通过与质粒pMD18连接、转化后获得的重组基因经过测序,结果显示所得的重组基因序列与巨峰、意大利、亚历山大、红宝石等葡萄的UFGT之间同源性分别是93%、97%、97%、98%,同属于一族,因此,推测RGUFGT编码葡萄红地球UDP-葡萄糖类黄酮-3-O-葡萄糖转移酶。
红地球葡萄果皮花色素的提取剂中,1%盐酸-甲醇的提取率最高,其次为95%乙醇-1.5mol/L,盐酸(85:15)和1%盐酸.乙醇;以1%盐酸.乙醇为提取液时,葡萄果皮与提取液的料液比宜在1:5~1:10(g:m1)之间。光谱特性分析表明,葡萄果皮花色素属于花色素苷类,其稳定性受溶液的pH值影响最大,当溶液pH≥9时,特征光谱消失。葡萄花色素具有一定的热稳定性。而其在光下其降解速度加快,光下花色素热稳定性显著降低;Fe<3+>对葡萄花色素的不良影响大于Zn<2+>、Ca<2+>;高浓度的蔗糖、果糖对花色素有一定的护色效应,而葡萄无明显糖影响:维生素C、苯甲酸钠对花色素也有不良影响。
红地球葡萄果皮中叶绿素、类胡萝卜素、花色素与果实糖在葡萄栽培架势Ⅰ(单十字“飞鸟”型架)条件下的变化趋势和在栽培架势Ⅱ(双十字“V”型架)下大致相同;但在红地球葡萄果实达到生理成熟之前,果皮花色素含量在栽培架势Ⅰ下较栽培措施Ⅱ上升的快。果实成熟时,在架势Ⅰ下的葡萄果实较大,糖分含量较高;果皮中花色素含量是架势Ⅱ的3.6倍,说明架势Ⅰ对葡萄果实着色有很好的调控作用。