一种促进葡萄果实矿质元素吸收和提高品质的应用技术的制作方法

1.本发明属于葡萄果实提质应用技术领域，具体涉及一种促进葡萄果实矿质元素吸收和提高品质的应用技术。


背景技术：

2.褪黑素(n-乙酰-5
‑‑
甲氧基色胺)是一种自然产生的吲哚胺类激素，在动物松果体合成与分泌，是一种为人熟知的作用于动物昼夜节律调节的激素。近几年，研究人员也相继在植物中发现多种与褪黑素合成相关的基因。2009年，日本从衣藻中成功克隆出芳香基胺n-乙酰转移酶基因(okazakietal.,2009)，且在2011年又克隆出褪黑素合成过程中最后一步使用的乙酰血清素o-甲基转移酶基因(kanget al.,2011)。此外，色氨酸脱羧酶基因等也被发现与褪黑素合成密切相关(kangetal.,2009)。褪黑素对植物的各种生理活动也起着重要的作用，尤其是可以缓解各种逆境环境对植物的损伤。
3.褪黑素在植物体内可协助完成多种生理功能，它可保护叶绿素、调节植物光周期、有类似于iaa的生长调节作用、可提高真菌和高等植物对环境的耐受性；后期研究还发现褪黑素可以缓解重金属、盐离子等化学物质、uv辐射、温度变化等逆境压力对高等植物的损害，赋予植物抵抗不良环境的能力(wangetal.,2012)。
4.现有研究虽然已证明了褪黑素在植物上的作用，这些作用可以通过一些手段运用于农业生产，但是并未报道褪黑素有在葡萄果实中促进矿质元素吸收的相关报道，褪黑素在具体作物上的应用仍有待广泛研究。因此，如何提供一种能够促进葡萄果实对矿质元素的吸收和提升其品质的方法，成为亟待解决的技术问题。


技术实现要素：

5.本发明的目的就是为了解决上述技术问题，而提供一种促进葡萄果实矿质元素吸收和提高品质的应用方法，以期显著促进葡萄果实对矿质元素的吸收和提升其品质。
6.本发明提供了一种促进葡萄果实矿质元素吸收和提高品质的应用方法，所述应用方法包括以下步骤：在葡萄转色初期，向葡萄果实表面喷施100μmol
·
l-1
褪黑素，然后于第一次喷施褪黑素后的10天时进行第二次喷施。
7.进一步的是，所述第二次喷施的时间为第一次喷施褪黑素后10天。
8.进一步的是，所述葡萄转色初期为果皮颜色由深绿转为浅绿时，即约为开花后40天。
9.进一步的是，所述褪黑素的喷施量以葡萄果实表面完全浸湿为准。
10.进一步的是，所述葡萄品种为
‘
夏黑’葡萄。
11.本发明的有益效果如下：
12.本发明提供了一种促进葡萄果实矿质元素吸收和提高品质的应用方法，该应用方法能够显著提升葡萄果实对矿质元素的吸收和提升其品质指标。本发明提供的应用方法能够最大程度促进葡萄果实花色苷生物合成相关基因、转录因子myba1和myba2转录表达，还
能增加果实的可溶性糖含量，尤其通过促进蔗糖磷酸合酶的活性提高了蔗糖含量。此外，还增加了内源褪黑素的浓度以及矿质营养元素n、k、cu、fe和zn的含量。本发明的应用方法能为高温多雨地区葡萄果实品质改良和提高钾等大量、中微量元素的高效利用提供良好的理论基础和实践方案。
附图说明
13.图1为褪黑素处理对葡萄果实品质(a-h)和内源褪黑素含量(i)的影响。
14.图2为褪黑素处理对葡萄果实颜色(a)、a*值(b)、总花色苷(c)和花色苷组分(d-h)含量的影响。
15.图3为褪黑素处理对葡萄果皮中花色苷相关基因转录水平的影响。
16.图4为不同处理间葡萄果实蔗糖代谢相关酶活性的变化。
具体实施方式
17.为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合实施例对本发明进行具体描述，有必要指出的是，以下实施例仅仅用于对本发明进行解释和说明，并不用于限定本发明。本领域技术人员根据上述发明内容所做出的一些非本质的改进和调整，仍属于本发明的保护范围。
18.实施例1
19.本实施例以
‘
夏黑’葡萄为材料，在葡萄转色初期(约为花后40天，果皮颜色由深绿转为浅绿时)开始用100μmol
·
l-1
褪黑素(mt)处理，共处理两次。第一次褪黑素处理时间设为处理后0d，于处理后0、10、20、30、40、50d时采样。以喷施清水为对照(ck)。
20.1.果实品质
21.与对照组(ck)相比，褪黑素处理显著增加了ssc含量，而ta在处理后30-50d下降，导致ssc/ta升高(图2.a/b/c)。与ssc含量变化一致，褪黑素处理在整个成熟阶段显著提高了果实中葡萄糖和蔗糖的含量，尤其是蔗糖含量，在40天和50天时几乎是ck组的两倍(图1.d/e)。相反的是，褪黑素在30天和40天时显著地降低果肉中果糖的含量(图1.f)。以上结果表明，蔗糖可能在响应褪黑素的反应中发挥更重要的作用，即使果糖和葡萄糖约占葡萄总可溶性糖含量的95％。如图1.i所示，不同处理间内源褪黑素水平也存在差异。mt组在处理后20至50天时，内源褪黑素含量显著增加，尤其在20天和50天时，分别约是ck组的4倍和8倍。
22.2.果实颜色及花色苷含量变化
23.如图2.a所示，褪黑素处理10天后葡萄果皮颜色变为浅红，比ck组提早10天；此外，成熟时mt组的果实颜色也明显深于ck组。相应的，与ck相比，mt组在褪黑素处理后10至40天内a*值也显著增加。这表明褪黑素处理的果实果皮中积累了比ck组更多的色苷。花色苷测定结果表明，褪黑素在处理后30和40天时显著增加了果皮中的总花色苷以及5种单体花青素含量，包括del-3-o-glu、cya-3-o-glu、petu-3-o-ace-glu、peo-3-o-glu和mal-3-o-glu(图.2c
–
h)。其中，mal-3-o-glu是果皮中检测到的主要花色苷成分。在本项研究中，mt组的花色苷含量在40天达到峰值，而ck组在50天时才达到最大值顶峰，表明褪黑素处理促进了果实的早熟；此外，mt组在40天时果实的颜色比ck组50天时的果皮颜色更深。
24.3.花色苷相关基因的表达水平
25.采用qrt-pcr法测定了花色苷合成结构基因(pal、chs、chi、f3h、f3
‘
h、f3“5’h、dfr、ldox、ufgt)和三个调控基因(myba1、myba2和myb5b)的表达水平。结果表明，与ck组相比，在褪黑素处理后，9个花色苷合成基因的转录水平都显著增加(图.3a
–
i)。除了dfr在20天时开始显著表达，其余基因表达量在10天时开始显著增加；并且mt组中上述基因表达量增加比在ck组观察到的要早10天，表明mt组中花色苷更早开始积累。此外，mt组中这些基因转录水平峰值比ck组大量增加的变化模式与花色苷组分含量的积累模式一致。尤其是f3
’5’
h，其转录水平明显高于f3h和f3
‘
h，这会导致甲基花翠素和素二甲花翠素的前体物质花翠素含量较高，此结果与果皮中高含量的mal-3-o-glu一致。myba1和myba2在几乎整个实验期间被褪黑素显著诱导上调(图.3j,k)，而myb5b的转录水平仅在处理后20天和50天才显著地高于ck(图.3l)。以上结果表明，褪黑素促进花色苷积累是通过诱导myba1和myba2表达，以及参与花青素生物合成结构基因的转录水平增加，尤其是f3
‘5’
h和ufgt。
26.4.蔗糖代谢相关酶活性
27.上述结果表明，褪黑素处理对蔗糖比对葡萄糖或果糖积累具有更大的影响；因此，本实验进一步测定了果实中参与蔗糖代谢相关酶的活性。在果实成熟的早期阶段(即处理后10至20天)，褪黑素处理不仅提高了sss的活性(图.4a)，还有ni、ai和ssc的活性(图.4c,d,e)，这表明蔗糖整体代谢水平的提升。而在果实成熟后期(处理后30至50天)，褪黑素的应用大大提高了sps和ssc(合成方向)活性(图.4a,b)，尤其是30和40天时sps的活性(图.4b)，但降低了了ni、ai和ssc(分解方向)的活性，从而促进了蔗糖的积累(图.4c,d,e)。
28.5.果实中的矿质营养含量
29.矿物营养含量是果实品质一个重要影响因素，因为它为人类饮食提供了必要的能量供应。本实验结果表明，褪黑素处理后40天时葡萄果实中的n、k、cu、fe和zn含量明显高于ck组，这表明褪黑素促进了葡萄果实的营养吸收(表1)。
30.表1.褪黑素处理对果实矿质元素含量的影响(mg
·
g-1
dw)
[0031][0032]
上述结果表明：采用100μmol
·
l-1
褪黑素在转色期时喷施葡萄果实表面，可诱导处理组果实比对照组提前转色，促进其果实花色苷生物合成相关基因、转录因子myba1和myba2转录表达。褪黑素处理还增加了果实的可溶性糖含量，尤其通过促进蔗糖磷酸合酶的活性提高了蔗糖含量。此外，外源褪黑素处理还增加了内源褪黑素的浓度以及矿质营养元素n、k、cu、fe和zn的含量。