摘要

背景和目的：漿果在成熟過程中的干癟與栽培品種有關，并與漿果細胞死亡(CD)相關。我們假設，在熱脅迫和水脅迫下，設拉子漿果果皮的缺氧區域取決于漿果的孔隙度，這將誘發細胞死亡。

方法和結果：我們測量了在澳大利亞南部巴羅薩谷兩種熱狀態(常溫和升溫)和兩種灌溉狀態(灌溉和非灌溉)的因子組合下培育的漿果果皮上的CD和[O2]。升溫使灌溉葡萄樹的環境溫度升高了0.6℃，使非灌溉葡萄樹的環境溫度升高了1℃，但對水分關系沒有影響，而非灌溉則降低了氣孔導度和莖干水勢。與灌溉相比，非灌溉降低了漿果的[O2]含量，增加了CD和乙醇濃度。中果皮[O2]與CD之間存在關聯。漿果呼吸和漿果總孔隙率在漿果成熟過程中下降，但通過X射線微計算機斷層掃描測量的子房室相對空氣空間在成熟后期增加。升溫對[CD]或[O2]幾乎沒有影響，但會降低漿果的孔隙度，而灌溉對漿果的孔隙度沒有影響。

結論：水脅迫增加了漿果的CD，這與缺氧增加有關。

研究的意義：漿果[O2]和CD之間的關系有助于深入了解漿果的成熟過程，對產量和漿果風味都有影響。

注：漿果包括葡萄、獼猴桃、樹莓、醋栗、越橘、果桑、無花果、石榴、楊桃、人心果、番木瓜、番石榴、蒲桃、藍莓、西番蓮等。

材料與方法

實驗地點、葡萄樹和處理

在澳大利亞州南部巴羅薩谷的南澳大利亞研究與發展研究所努里奧特帕研究站，對2004年種植的自根系設拉子葡萄藤進行了兩季研究(第1季，2014/15年；第2季，2015/16年)。

每株葡萄樹修剪至40-50個芽，并綁在單絲棚架上。行向為西北至東南。行距為3.0米，株距為2.25米。

這項研究基于2010年的一項實驗進行。實驗結合了兩種水分狀態(灌溉，I；非灌溉，NI)和兩種熱狀態(環境，A；升溫，H)。按照Sadras等人的方法，使用一個敞篷室對葡萄樹進行被動升溫。采用三個重復的分區設計，主區為熱狀態，子區為水狀態。每個重復包含九株葡萄樹，其中七株位于中心位置，用于漿果采樣。在處理過的葡萄樹兩側還各留了一個保護行，以盡量減少處理干擾。

使用TinyTag Ultra2記錄儀，每隔15分鐘記錄一次環境溫度和相對濕度。根據冠層環境溫度和相對濕度計算蒸汽壓力虧損(VPD)。

采樣

在第1季，我們只對對照I和對照NI葡萄藤上的漿果進行采樣；在第2季，我們對所有四個因子處理進行采樣。每個重復在每個季節分別標記20個果穗，盡可能從樹冠中部選擇果穗。漿果發育的時間記錄為開花后天數(DAA)或開花后生長度日(GDD)。估計50%的花帽開裂之日為花期。每個重復的生長度日是根據實際溫度和10℃基準溫度計算得出的。在每個生長季節，從葡萄成熟前后開始，每周對每個重復的60個設拉子漿果進行采樣。從每個標記果串的頂部、中部和底部小心地切下三個漿果，連同整個花梗。30個漿果在液態N2中速凍，在運往實驗室的途中保存在干燥冰中，然后儲存在-80℃的冷凍室中。在運輸過程中，將裝有剩余漿果的拉鏈塑料袋放入冰冷容器中，并在實驗室的4℃冷藏室中保存不超過48小時，然后再進行細胞活力和氧氣測量。

氣孔導度和葉片氣體交換

氣孔導度(gs)和葉片氣體交換在第1季和第2季都進行了一次測量。在第1季，氣孔導度在開花后91天時用氣孔儀測量。在第2季，在開花后97天時使用紅外氣體分析儀(IRGA)(LCpro-SD便攜式光合作用系統)測量了光飽和狀態下的二氧化碳凈同化量Asat[光子通量密度=919μmol/(m2 s)]、葉片蒸發量E和gs。紅外氣體分析儀測量在葉片封閉2分鐘后記錄。測量時間為澳大利亞中部夏令時間(ACDT)12:00至14:00，測量條件為環境溫度、二氧化碳濃度和濕度。測量在樹冠西南側進行，測量對象是三片完全暴露和展開的中葉。

莖干水勢

在第2季的49和119 DAA，使用壓力室法測量莖干水勢(ψs)。每個重復在冠層的西南側選擇兩片充分暴露和展開的中芽葉片，并在測量前用鋁箔覆蓋的塑料袋密封1小時。測量在12：00-14：00(ACDT)之間進行。從葡萄藤上摘下葉柄后3秒內，將每片裝有鋁箔袋的葉片放入試驗室。

漿果細胞活力、總懸浮固體含量和鮮重

使用雙乙酸熒光素(FDA)染色法測定漿果的細胞活力。每個漿果稱重后切成兩半。一半用于測量總懸浮固體和滲透壓，另一半在黑暗中培養15分鐘，在切口表面涂抹4.8μmol/L FDA溶液，溶液滲透壓與葡萄汁(用蔗糖調節)相似(10%以內)。染色漿果用尼康SMZ800解剖顯微鏡在紫外光下觀察，并放置綠色熒光蛋白濾光片。圖像由尼康DS-5Mc數碼相機和NISElements F2.30軟件拍攝，所有圖像的增益和曝光設置相同。使用MATLAB代碼對圖像進行分析，以確定漿果細胞的活力。

漿果內部[O2]曲線

使用尖端直徑為25μm的克拉克型氧氣微電極測定漿果的內部[O2]。微電極在零O2溶液(0.1 mol/L NaOH、0.1 mol/L C6H7NaO6)和充氣的Milli-Q水(272μmol/L,22 C)中校準，充氣的Milli-Q水作為100%O2溶液。單個漿果(平衡至室溫)被固定在電動操作臺上。為了幫助微電極穿透漿果表皮，首先用不銹鋼注射針頭(19 G)在漿果赤道處的表皮上刺穿一個洞，深度為200μm。微電極穿過這個窄小的孔，在漿果中心的深度測量氧氣含量。先前的工作表明，氧氣在皮膚穿透部位的泄漏量很小。氧氣的測量深度從皮下0.2毫米到1.5毫米，以0.1毫米為單位。電極不會移動到這一位置以外的地方，以避免電極尖端被種子損壞。每個位置的每次測量持續10秒。在每個位置之間的20秒內記錄穩定信號。使用Unisense Suite軟件記錄測量結果。計算每個步驟(n=3)的平均值和SE，并使用GraphPad Prism 7編制氧氣曲線。氧氣測量結束后，使用帶K型熱電偶珠探頭的紅外溫度計(Fluke 80PK-1)測量漿果溫度。使用數字卡尺測定漿果赤道處的直徑。