避雨栽培下葡萄生育后期叶片生理变化特征研究

李宁枫 ，聂松青 ，刘昆玉 ，石雪晖 ，杨国顺 ，钟晓红 ，倪建军 ，徐 丰 ，白 描 ，陈 斌

（1．湖南农业大学园艺园林学院，湖南 长沙 410128；2．湖南省葡萄工程技术研究中心，湖南 长沙 410128；3．天津市农科院葡萄研究中心，天津 300112）

葡萄生育后期叶片衰老与果实的生长发育是同步进行的，叶片的衰老影响了其光合作用及营养的积累，是一个包括光合能力下降，细胞内物质降解、输出乃至细胞器解体，细胞死亡的有序过程，它最终表现为叶片死亡、脱落。与叶片失绿相伴的，是叶绿素含量下降[1][2]，蛋白质含量下降[3][4]，MDA含量增加，衰老是受内外因子直接或间接影响的一种器官或组织逐步走向功能衰退和死亡的变化过程。关于作物生育期叶片生理指标研究已有诸多报道，如解艳玲等[5]就红地球设施栽培后期叶片生理变化特征进行了研究；刘莹等[6]对夏大豆籽粒成熟期根叶衰老特性进行了研究；李兴泰[7]等对连翘叶水提物保护线粒体及抗衰老进行了研究。

为了更好地提高不同葡萄品种的产量，该试验以避雨栽培下红地球和夏黑无核葡萄作为研究对象，通过测定和分析红地球和夏黑无核葡萄衰老进程中叶片的可溶性叶绿素含量、蛋白质含量、丙二醛（MDA）含量的变化规律，从而了解红地球和夏黑无核葡萄叶片生长中后期衰老生理特性，为调控葡萄叶片生理衰老，延迟植物叶片生理衰老，获得高产奠定基础。

1 材料与方法

1.1 试验材料

供试葡萄品种为湖南农业大学葡萄教学基地7a生红地球和夏黑无核葡萄，南北行向，避雨栽培，架式为小平棚。随机选择生长发育良好、生长势基本一致的红地球和夏黑无核葡萄植株各3株。测定材料为管理水平较好、生长健壮、无病虫害、无机械损伤，能充分接受阳光的新梢（包括主梢及副梢）上第5～6叶片，每次采集后进行统一的处理与保存。

1.2 试验方法

试验在湖南农业大学第十一教学楼园艺园林学院实验中心进行。在红地球与夏黑无核葡萄生长中后期（8月、9月及10月上旬），每10d对叶片中的叶绿素含量、可溶性蛋白质、丙二醛（MDA）进行测定。采用乙醇-丙酮混合液浸泡法测定葡萄叶片中叶绿素含量；考马斯亮蓝G-250染色法测定葡萄叶片中可溶性蛋白质含量；TBA法测定葡萄叶片中丙二醛含量。

1.3 数据处理

试验数据均采用Excel2007进行处理和绘制图表。

2 结果与分析

2.1 红地球及夏黑无核葡萄叶绿素含量变化规律

叶绿素含量是反映叶片光合作用能力和叶片衰老程度的一项重要指标，其含量高低和降解快慢，在一定程度上反映了叶片衰老的快慢。

红地球主梢与副梢叶片中叶绿素的含量从8月5日至9月14日呈迅速增长趋势，在9月14日前后出现最高峰，而后呈下降变化。夏黑无核葡萄主梢和副梢叶片中叶绿素的含量从8月5日至9月4日呈迅速增长趋势，在9月4日前后出现最高峰，而后呈下降趋势，见图1。由此可见，前期叶片中叶绿素含量增长迅速，合成旺盛，达到最高值后叶片中叶绿素开始降解，此时叶片也逐渐呈现衰老症状，慢慢失绿。

图1 红地球与夏黑无核葡萄叶片叶绿素含量的变化

红地球和夏黑无核葡萄的主梢与副梢叶片中叶绿素a以及叶绿素b含量出现的最高峰与叶绿素总量变化基本一致（见图2、3）。

图2 红地球与夏黑无核葡萄叶片叶绿素a的含量变化

图3 红地球与夏黑无核葡萄叶片叶绿素b的含量变化

chla/chlb一直保持上升的趋势，而生长前期，叶绿素合成迅速，总量不断增加，说明是由于叶绿素a在起着决定性作用。而峰值过后叶绿素总量开始下降，降解迅速，说明叶绿素b的降解迅速程度导致了叶绿素总量的减少，叶绿素b可能是导致叶片叶绿素含量降低的关键因素，见图4。

图4 红地球与夏黑无核葡萄叶片中叶绿素a/叶绿素b值的变化

2.2 红地球及夏黑无核葡萄蛋白质含量变化规律

蛋白质含量下降是叶片衰老的主要特征，其含量高低可反应叶片的生理代谢能力。在叶片生长后期进程中，红地球主梢与副梢叶片中蛋白质的含量从8月5日至9月14日呈迅速增长趋势，并在9月14日前后出现最高峰，而后呈下降趋势，见图5。

图5 红地球与夏黑无核葡萄叶片可溶性蛋白含量的变化

夏黑无核葡萄主梢叶片和副梢叶片中蛋白质的含量从8月5日至9月4日呈迅速增长趋势，并在9月4日前后出现最高峰，而后呈下降趋势，图5。由此说明，前期叶片中可溶性蛋白质代谢以合成为主；而后随着植株进入衰老期，可溶性蛋白质含量下降，此时可溶性蛋白质以分解代谢为主。

2.3 红地球及夏黑无核葡萄丙二醛含量变化情况

MAD被认为是膜脂过氧化反应的最终产物，能与细胞内多种成分反应，引起酶及膜蛋白变性，严重破坏膜的完整性及流动性，植物衰老过程中膜脂过氧化不断加强，MAD含量不断增加，因此MAD是衡量植物衰老的重要指标。

随着叶片生长进行，叶片丙二醛含量前期处于基本稳定状态，红地球主梢和副梢叶片在9月14日左右呈快速上升趋势，夏黑无核葡萄叶片在9月4日左右呈迅速上升趋势，峰值过后两个葡萄品种的MDA含量处于缓慢下降的变化，图6。说明9月15日左右红地球叶片的完整性被破坏，9月4日左右夏黑无核葡萄叶片的完整性被破坏，细胞膜的脂质过氧化程度增加，膜脂过氧化产物MDA大量积累，随着MDA的增加，膜脂过氧化加剧，细胞结构被破坏，加速了细胞的衰老死亡。

3 讨论

3.1 红地球及夏黑无核葡萄叶片衰老与叶绿素含量变化的比较分析

葡萄叶片衰老过程中最明显的表现是叶绿素的逐渐消失，从而导致叶片由绿变黄。因此用叶绿素含量作为叶片衰老开始的标志，也可用叶绿素的降解速率来度量光合作用的衰退，叶绿素含量降低越快表明叶片衰老越快。

通过试验可知8月初至8月中旬红地球和夏黑无核葡萄主梢与副梢叶片叶绿素的含量与增长速度基本一致，但是无论是红地球还是夏黑无核葡萄副梢叶片的叶绿素含量的最高峰均高于主梢叶片的叶绿素含量，且副梢叶片叶绿素的含量在出现最高峰之后均一直高于主梢叶片的叶绿素含量，而主梢叶片与副梢叶片叶绿素含量减少速率基本一致。经观察发现葡萄叶片的衰老总是从主梢叶片开始，然后是副梢叶片。表现为最初基部叶片发黄、死亡；随后顶端叶片褪绿，绿色叶面积减小；继而植株上的所有叶片根据叶位由顶部和基部同时向中部叶片发展，逐渐衰老。

夏黑无核葡萄叶片9月4日之后出现叶绿素含量下降趋势，叶片开始进入衰老期，而红地球的叶绿素含量在9月14日之后开始下降，根据9月初目测观察夏黑衰老的状况似乎比红地球早和严重，初步说明叶片中叶绿素的含量下降导致叶片老化，但不同品种叶片叶绿素含量的下降存在差异。

3.2 红地球及夏黑无核葡萄叶片衰老与蛋白质含量变化的比较分析

通过试验可知，无论是红地球还是夏黑无核葡萄主梢叶片的可溶性蛋白质含量均高于副梢叶片的可溶性蛋白质含量，夏黑无核葡萄在9月4日之后出现蛋白质含量下降趋势，而红地球的蛋白质含量在9月14日之后才开始下降，主梢叶片与副梢叶片蛋白质含量减少速率主梢明显高于副梢。根据9月4日和9月14目测观察夏黑衰老的状况似乎比红地球早和严重，分析叶片蛋白质含量下降不能导致叶片老化，但老化过程中，蛋白质必然发生降解，且主梢叶片的可溶性蛋白降解速率高于副梢叶片可溶性蛋白降解速率，但不同品种叶片蛋白质的降解速率存在差异。

3.3 红地球及夏黑无核葡萄叶片衰老与丙二醛含量变化的比较分析

随着叶片生长进行，通过试验可知葡萄叶片丙二醛含量前期处于基本稳定状态，红地球和夏黑无核葡萄主梢叶片的丙二醛（MDA）含量均高于副梢叶片的丙二醛含量。红地球主副梢叶片在9月15日左右开始快速上升，并于9月24日达到最高峰，夏黑无核葡萄叶片在9月5日左右迅速上升，并于9月14日达到最高峰，峰值过后两个葡萄品种的MDA含量处于缓慢下降的趋势。

叶片生长与衰老过程中，红地球主梢和副梢叶片丙二醛（MDA）含量相差不大，但是夏黑无核葡萄的主梢和副梢叶片丙二醛（MDA）含量相差显著。初步推测9月15日左右红地球叶片的完整性被破坏，9月5日左右夏黑无核叶片的完整性被破坏，且主梢叶片细胞膜的完整性破坏得比副梢叶片严重，膜脂过氧化加剧，以夏黑无核葡萄表现尤为明显。细胞膜的脂质过氧化程度增加，膜脂过氧化产物MDA大量积累，随着MDA的增加，加速了细胞的衰老死亡。

图6 红地球与夏黑无核葡萄叶片MDA含量的变化

4 结论

试验结果表明，红地球叶片的蛋白质含量与叶绿素含量变化趋势基本一致，而丙二醛含量变化最高峰出现在9月下旬，与前两个生理指标变化趋势不一致。夏黑无核葡萄叶片的蛋白质含量、丙二醛变化与叶绿素含量变化趋势不完全一致，只在9月上旬之前表现同步。进入衰老期蛋白质、丙二醛与叶绿素同时发生降解，而且不同品种叶片在衰老阶段的降解幅度不同，主梢与副梢在衰老阶段的降解幅度也不同。试验表明主梢叶片先于副梢叶片进入衰老期，而不同品种特性导致了各指标含量变化不一致，夏黑无核葡萄叶片先于红地球进入衰老期。

综上所述，葡萄叶片衰老进程中，叶绿素含量、可溶性蛋白含量和MDA的含量等主要生理指标变化确实存在一定的相关性，影响葡萄叶片的生长发育，有关葡萄叶片衰老生理生态指标变化规律仍需进一步深入研究。

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［2］李向东，王晓云，张高英，等.花生叶片衰老过程中某些酶的变化［J］.植物生理学报，2001，27（4）：353-358.

［3］贾虎森，韩亚琴.叶绿体中的细胞色素 b-559［J］.植物学通报，2001，18（2）：158-162.

［4］沈波.离体稻苗叶片衰老过程中蛋白组分的变化（简报）［J］.植物生理学通讯，1990，（4）：33-35.

［5］解艳玲，李丽萍，白青，等.红地球葡萄设施栽培后期叶片生理变化特征研究［J］.北方园艺，2009，8：40-44.

［6］刘莹，张孟臣，杨春燕.夏大豆籽粒成熟期根叶衰老特性的研究［J］.大豆科学，2010，29（2）：244-246.

［7］李兴泰，陈瑞，高波明.连翘叶水提物保护线粒体及抗衰老研究［J］.食品与技术科学学报，2009，28（6）：840-844.