漿果攝氧量

使用克拉克型氧氣微呼吸電極OX-MR和微呼吸系統(tǒng)(Unisense)測(cè)量漿果的氧氣吸收量。每個(gè)重復(fù)由九個(gè)漿果組成。在裝有9個(gè)分離漿果的測(cè)量室中注入通氣的Milli-Q水，不斷攪拌并在25 C的水浴中保持恒溫。測(cè)量室內(nèi)水中的[O2]至少持續(xù)15分鐘，每隔5秒讀取一次數(shù)據(jù)，根據(jù)[O2]的下降斜率確定穩(wěn)定的呼吸速率。

漿果乙醇濃度

用液態(tài)N2冷卻的A11基本研磨機(jī)將每個(gè)重復(fù)的10個(gè)冷凍漿果研磨成細(xì)粉。按照生產(chǎn)商的說明使用乙醇檢測(cè)試劑盒對(duì)乙醇進(jìn)行定量。簡(jiǎn)而言之，乙醇脫氫酶(ADH)催化乙醇氧化成乙醛。然后，乙醛在醛脫氫酶(AL-DH)和NAD+的作用下進(jìn)一步氧化成乙酸和NADH。用FLUOstar Omega平板閱讀器在340納米波長(zhǎng)下測(cè)量NADH的形成。

使用比重計(jì)測(cè)量漿果孔隙度

從第二季所有處理的每個(gè)重復(fù)中抽取三個(gè)新鮮漿果作為子樣品。將小心剪去花梗的漿果浸沒在脫氣的Milli-Q水中，然后使用真空泵和干燥器在-740 mm Hg下抽真空。每抽真空270秒，干燥器降壓30秒。總作用時(shí)間為50分鐘。在抽真空前后在抽真空之前和之后獲得。使用Hubbard-Carmick比重瓶(25 mL)估算單個(gè)漿果的體積。漿果內(nèi)空氣空間的體積是假定真空滲透50分鐘后，所有空氣空間都充滿水而估算的。50分鐘后，在真空條件下無法從漿果中觀察到明顯的氣泡流。通過計(jì)算內(nèi)部空氣空間體積(v2)從而計(jì)算出漿果的孔隙率。

X射線顯微CT斷層掃描確定完整漿果的內(nèi)部空氣空間體積

為了確認(rèn)使用比重計(jì)測(cè)量的漿果孔隙度，并對(duì)漿果的內(nèi)部氣隙結(jié)構(gòu)進(jìn)行成像，使用了X射線顯微CT來估計(jì)漿果成熟過程中漿果內(nèi)部氣隙體積和分布的變化。文中使用Skyscan 1076顯微鏡對(duì)第二季中A+NI和A+I處理的每個(gè)重復(fù)的一個(gè)漿果進(jìn)行了成像。采用59 kV、149μA、Al 0.5 mm濾光片、2356 ms曝光、0.4旋轉(zhuǎn)步長(zhǎng)采集整個(gè)漿果(果梗附著)的二維投影。使用NRecon(bruker-microct.com)獲得漿果的橫向灰度圖像，圖像像素大小為8.5μm(相當(dāng)于15μm空間分辨率或3×10-6 mm3象素大小)。結(jié)果表明，這種分辨率能夠充分評(píng)估蘋果的多孔微觀結(jié)構(gòu)。為了對(duì)A+I處理的漿果中的空氣空間進(jìn)行三維可視化，使用CT分析儀(bruker-microct.com)對(duì)體積進(jìn)行了大津閾值化處理，并使用去斑功能只接受超過500或1000體素的連續(xù)體積作為連接的空氣空間。使用CTvox(bruker-microct.com)將僅包含氣隙的反轉(zhuǎn)圖像重建為三維漿果圖像。在計(jì)算I型和NI型葡萄樹漿果的子房體積時(shí)，參照灰度圖像進(jìn)行手動(dòng)閾值處理，并使用CT分析儀進(jìn)行去斑設(shè)置，只接受超過1000體素的連續(xù)體積作為子房體積。使用CT分析儀計(jì)算腦室體積。

結(jié)果

生長(zhǎng)條件和物候

圖1a、第二季(S2)中，升溫灌溉(H+I)和升溫非灌溉(H+NI)與常溫灌溉(A+I)葡萄樹花后40天(DAA)至收獲期的樹冠環(huán)境溫度差異。

圖1b、升溫(H+I)與對(duì)照(A+I)葡萄樹冠層蒸氣壓差的比較.

圖1c(S1)和d(S2)從40 DAA到采收期間的日降雨量(黑色)和灌溉量(灰色)。

圖1c,d總結(jié)了水分投入情況。在第1季，2014年12月至2015年2月期間，I型葡萄樹通過灌溉獲得了71毫米的水量，外加10毫米的有效降雨量，而NI型葡萄樹則獲得了10毫米的有效降雨量(圖1c)。在70 DAA附近記錄到頻繁的降雨事件(圖1c)。在第二季中，2015年12月至2016年2月期間，I型葡萄樹通過灌溉獲得了74毫米的灌溉水量和31毫米的有效降雨量(圖1d)。在87至91 DAA期間出現(xiàn)了一系列大規(guī)模降雨(圖1d)。

在第2季的40至125 DAA期間，常溫灌溉處理的日最高環(huán)境溫度為21.2至44.5攝氏度，而日最低溫度為6.3至22.8攝氏度。同期，升溫灌溉的日最高氣溫平均升高0.6攝氏度，升溫非灌溉的日最高氣溫平均升高1.0攝氏度(圖1a)，但對(duì)最低氣溫沒有影響。灌溉型葡萄樹較大的樹冠削弱了被動(dòng)升溫的效果。VPD的升高與最高溫度的升高成正比(圖1b)。

莖干水勢(shì)、氣孔導(dǎo)度和氣體交換

表1、兩個(gè)季節(jié)處理下的水分脅迫生理指標(biāo)和方差分析結(jié)果。

缺乏灌溉會(huì)導(dǎo)致明顯的水分脅迫生理指標(biāo)(表1)。在第一季，在第91 DAA天的晴朗天氣測(cè)量了氣孔導(dǎo)度[平均光合有效輻射(PAR)=2852±98μmol/(m2*s)]，此時(shí)非灌溉葡萄藤的gs是灌溉葡萄藤的一半，接近作為水分脅迫指標(biāo)的50 mmol/(m2*s)臨界值。非灌溉葡萄藤測(cè)得相對(duì)較低的gs與該地點(diǎn)以前在開花后測(cè)得的結(jié)果相似。

在第二季，中午的莖干水勢(shì)(ψs)反映了對(duì)NI葡萄藤的水分脅迫。升溫葡萄藤?zèng)]有表現(xiàn)出水分脅迫，在氣體交換性狀或ψs方面與灌溉沒有相互作用(表1)。在第二季中，有兩次觀察到NI藤蔓的gs受到類似的抑制，與A+I藤蔓相比，光飽和時(shí)的二氧化碳凈同化(Asat)顯著降低(表1)。

漿果成熟

圖2、第1季漿果成熟期(a,c,e)和第2季漿果成熟期(b,d,f)顯示(a,b)總懸浮固體含量、(c,d)漿果鮮重和(e,f)每粒漿果含糖量。處理為：常溫灌溉(A+I)(白圈)、常溫非灌溉(A+NI)(黑圈)、升溫和灌溉(H+I)(白方塊)、升溫和非灌溉(H+NI)(橙方塊)。若顯示不同的擬合線，則表明擬合線之間存在顯著差異。

圖2比較了第1季和第2季不同處理的漿果總懸浮固體含量、漿果鮮重和每顆漿果含糖量的動(dòng)態(tài)變化。第1季中A+I和A+NI葡萄樹的漿果質(zhì)量峰值分別在在87 DAA和89 DAA；在第2季，質(zhì)量峰值出現(xiàn)在99 DAA(A+I)、83 DAA(A+NI)、97 DAA(H+I)和100 DAA(H+NI)(圖2c、d)。對(duì)于每個(gè)漿果的含糖量，不同處理下的糖積累速率常數(shù)沒有明顯差異(圖2e、f)。

漿果活體組織

圖3、第1季(a)和第2季(b-d)從花期開始的一段時(shí)間內(nèi)漿果活體組織的比例，以及從花期開始的熱量時(shí)間內(nèi)(e)比較以下處理：常溫灌溉(A+I)(白圈)、常溫非灌溉(A+NI)(黑圈)、升溫灌溉(H+I)(白方塊)、升溫非灌溉(H+NI)(橙方塊)。為清楚起見，(c)中重復(fù)了A+I，以便與H+I進(jìn)行比較；(d)中重復(fù)了A+NI，以便與H+NI進(jìn)行比較。

表2、設(shè)拉子第2季節(jié)CD快速開始前(斜率1)和之后(斜率2)的細(xì)胞死亡率，以及方差分析的結(jié)果。

圖3顯示了兩季中不同處理對(duì)CD動(dòng)態(tài)變化的影響。分段線性回歸確定了發(fā)育閾值之后的慢CD階段(斜率1)和快CD階段(斜率2)(Bonada等人，2013b)。第1季中，A+I和A+NI漿果的快速CD階段開始時(shí)間相同，均為90-91 DAA，但在第2季中，A+NI葡萄樹的快速CD階段開始時(shí)間較早，但CD率較低(表2)。快速成熟閾值的提前出現(xiàn)與漿果質(zhì)量的峰值相對(duì)應(yīng)。按時(shí)間順序考察，升溫對(duì)快速成熟期的開始或發(fā)展速度沒有影響(圖3c,d)，但這兩個(gè)參數(shù)與灌溉有顯著的交互作用(表2)。

將第2季的CD與花期開始的熱時(shí)間作圖(圖3e)，結(jié)果表明，與A+I葡萄藤相比，A+NI葡萄藤的活體組織開始快速衰退的時(shí)間更早，快速階段(斜率2)也更小(表2)。升溫增加了CD快速階段開始的熱時(shí)間，并且與灌溉有顯著的交互作用(表2)。缺水減緩了未升溫葡萄植株活體組織的快速衰退(斜率2)，且與溫度有顯著的交互作用(表2)。在快速階段開始之前，處理或交互作用對(duì)CD緩慢階段的斜率沒有影響(表2)。