冀曉昊，王海波，張克坤，王孝娣，史祥賓，王寶亮，鄭曉翠，王志強(qiáng)，劉鳳之

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不同顏色果袋對葡萄花青苷合成的調(diào)控

冀曉昊，王海波，張克坤，王孝娣，史祥賓，王寶亮，鄭曉翠，王志強(qiáng)，劉鳳之

（中國農(nóng)業(yè)科學(xué)院果樹研究所/農(nóng)業(yè)部園藝作物種質(zhì)資源利用重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，遼寧興城125100）

【目的】探明不同顏色果袋引起的光質(zhì)差異對葡萄花青苷合成的影響，為葡萄專用果袋的研發(fā)提供理論依據(jù)?！痉椒ā恳?年生‘貝達(dá)’砧‘巨峰’葡萄為試材，于坐果后30 d分別套紅色、綠色、藍(lán)色和白色紙質(zhì)果袋，以不套袋為對照，每8 d采樣一次，直至果實(shí)成熟。利用光纖光譜儀分析不同紙袋的透射光譜，高效液相法測定果實(shí)發(fā)育過程中果皮花青苷含量變化，同時(shí)利用熒光定量PCR技術(shù)分析花青苷合成途徑結(jié)構(gòu)基因、、和調(diào)控基因以及光信號轉(zhuǎn)錄因子的表達(dá)差異。【結(jié)果】紅色紙袋、綠色紙袋和藍(lán)色紙袋分別在紅光、綠光和藍(lán)光波段具有選擇透過性，白色紙袋對光質(zhì)的透過性沒有選擇性。不同顏色果袋對葡萄花青苷合成具有顯著性影響，紅色紙袋、綠色紙袋和藍(lán)色紙袋處理明顯推遲了葡萄的轉(zhuǎn)色期，并延緩了花青苷的積累，但到果實(shí)完熟期，花青苷含量表現(xiàn)為藍(lán)色紙袋＞白色紙袋＞對照＞綠色紙袋＞紅色紙袋。基因表達(dá)分析表明，、、和表達(dá)量均表現(xiàn)為先升高后下降，與花青苷積累規(guī)律相一致；不同顏色果袋均延緩了花青苷合成調(diào)控基因和結(jié)構(gòu)基因、、表達(dá)量在果實(shí)發(fā)育早期的升高和后期的下降，在表達(dá)高峰到來前，總體表現(xiàn)為對照和套白色紙袋表達(dá)量較高，其次是套藍(lán)色紙袋，套綠色紙袋和套紅色紙袋表達(dá)量較低；表達(dá)高峰之后總體表現(xiàn)為套藍(lán)色紙袋和套白色紙袋表達(dá)量較高，其次是套綠色紙袋和套紅色紙袋，對照表達(dá)量最低。在果實(shí)成熟過程中在花青苷快速積累期和果實(shí)成熟后期有兩次表達(dá)高峰，與花青苷的積累規(guī)律和合成調(diào)控基因的表達(dá)規(guī)律基本一致，不同顏色果袋對的誘導(dǎo)效應(yīng)不同，藍(lán)色紙袋誘導(dǎo)能力最強(qiáng)，紅色紙袋效果最差?！窘Y(jié)論】藍(lán)色紙袋有利于葡萄花青苷合成，紅色紙袋效果較差。不同顏色果袋對果實(shí)花青苷積累的調(diào)控可能是通過影響光信號轉(zhuǎn)錄因子的表達(dá)，進(jìn)而調(diào)控花青苷合成調(diào)控基因和結(jié)構(gòu)基因、、等的表達(dá)，影響葡萄果皮花青苷的合成。

葡萄；套袋；光質(zhì)；花青苷；基因表達(dá)

0 引言

【研究意義】著色是鮮食葡萄重要的外觀品質(zhì)，不同品種有其獨(dú)特的色澤特征，紅色品種著色不足或著色過深都顯著影響其經(jīng)濟(jì)效益。因此，開展鮮食葡萄著色調(diào)控的研究對指導(dǎo)葡萄生產(chǎn)具有重要意義?！厩叭搜芯窟M(jìn)展】紅色品種葡萄著色的物質(zhì)基礎(chǔ)是花青苷[1]。花青苷合成是通過類黃酮合成途徑，受結(jié)構(gòu)基因和調(diào)控基因的控制[2]。葡萄花青苷的合成從轉(zhuǎn)色期啟動，首先形成不穩(wěn)定的花青素，后經(jīng)糖苷化、甲基化和?；揎?，最終形成穩(wěn)定的花青苷，并通過膜轉(zhuǎn)運(yùn)系統(tǒng)從細(xì)胞質(zhì)進(jìn)入液泡貯藏[3-6]。光是影響花青苷合成的重要因子[7]，也是生產(chǎn)上調(diào)控果實(shí)著色的核心。一方面，可以通過套袋[8]、葉幕管理[9]、架遮陽網(wǎng)[10]和地面遮陰[11]等措施，削弱果實(shí)接受到的光照強(qiáng)度，減少花青苷合成，避免著色過深；另一方面，可以通過鋪反光膜[12]和補(bǔ)光[13]，提高果實(shí)接受到的光照強(qiáng)度，增加花青苷合成，促進(jìn)果實(shí)著色。另外，LED補(bǔ)光和利用膜（袋）改變透射光或反射光光譜組成的研究表明光質(zhì)對果實(shí)花青苷合成和內(nèi)在品質(zhì)也有很大影響[14-18]。植物對光信號的響應(yīng)是復(fù)雜而精細(xì)的，目前已知植物有3種類型的光受體[19-20]：光敏色素感受紅光/遠(yuǎn)紅光（600—750 nm），隱花色素感受藍(lán)光（400—450 nm）和UV-A（315—400 nm），UVR8感受紫外光UV-B（280—315 nm）。HY5和COP1是光受體下游信號元件，廣泛參與了光形態(tài)建成和花青苷合成的調(diào)控[21]。光照條件下，HY5可以激活花青苷合成途徑相關(guān)基因的表達(dá)，特別是、和，它們的啟動子含有光響應(yīng)元件[22-24]，可以直接被光誘導(dǎo)表達(dá)；黑暗條件下，COP1可以泛素化降解HY5蛋白[25]，從而抑制花青苷合成。【本研究切入點(diǎn)】葡萄套袋栽培可以改善果實(shí)外觀品質(zhì)，提高果面的光潔度，減少農(nóng)藥使用及降低農(nóng)藥殘留，是環(huán)境友好型、優(yōu)質(zhì)化生產(chǎn)技術(shù)措施[26]，但目前生產(chǎn)上使用的葡萄果袋僅僅改變了光照強(qiáng)度，光質(zhì)選擇透過型葡萄專用果袋的研究還處于起步階段，果袋顏色對葡萄著色的影響及機(jī)理有待深入研究?！緮M解決的關(guān)鍵問題】本研究以‘貝達(dá)’砧嫁接的鮮食葡萄主栽品種‘巨峰’為試材，在前期預(yù)試驗(yàn)的基礎(chǔ)上，分析紅色、綠色、藍(lán)色和白色紙袋引起的光質(zhì)差異對葡萄花青苷合成的影響，進(jìn)一步分析花青苷合成途徑結(jié)構(gòu)基因、、和調(diào)控基因以及光信號轉(zhuǎn)錄因子表達(dá)量變化，以探明不同顏色果袋引起的光質(zhì)差異對葡萄果實(shí)花青苷合成的影響及調(diào)控機(jī)理，為光質(zhì)選擇透過型葡萄專用果袋的研發(fā)提供理論依據(jù)。

1 材料與方法

試驗(yàn)于2015—2016年在遼寧省興城市中國農(nóng)業(yè)科學(xué)院果樹研究所葡萄課題組核心技術(shù)試驗(yàn)示范園進(jìn)行。

1.1 試驗(yàn)設(shè)計(jì)

以5年生‘貝達(dá)’砧‘巨峰’葡萄為試材。株行距0.8 m×4.0 m，斜干水平龍干形整形，樹勢中等，樹盤覆蓋黑色地膜，行間自然生草，田間土肥水和病蟲害防治同常規(guī)。選擇生長勢相同的40株單株，從坐果后30 d（7月13日）開始套袋，每株隨機(jī)選擇大小相近的5串果穗分別進(jìn)行不套袋（對照）、套白色紙袋、套紅色紙袋、套綠色紙袋和套藍(lán)色紙袋處理，從套袋日起每隔8 d采樣一次，每個(gè)果穗采2—4個(gè)果粒，直到果實(shí)成熟（9月15日）結(jié)束。采樣后立即剝?nèi)」ぃ旱鋬龊?75℃保存?zhèn)溆谩?/p>

1.2 果袋透光性測定

不同顏色果袋透射光譜分析使用StellarNet?微型光纖光譜儀。

1.3 花青苷含量測定

花青苷含量的測定采用高效液相法。準(zhǔn)確稱取0.5 g果皮，用20 mL 1%的鹽酸甲醇黑暗震蕩提取24 h，37℃旋轉(zhuǎn)蒸干，用1 mL 0.1%的鹽酸水溶液回溶，過0.45 μm有機(jī)濾膜。HPLC條件：所用儀器為Thermo Scientific?QExactive高分辨液質(zhì)聯(lián)用儀，色譜柱為Acquity UPLC BEH C8（2.1 mm×50 mm，1.7 μm），流動相A液為乙腈，B液為1%甲酸水溶液。線性梯度洗脫：0→20 min，A液比例從6%→16%；30 min，A液比例為23.5%；40—45 min，A液比例為50%；46 min，A液比例降為6%。流速：0.3 mL·min-1。柱溫28℃，進(jìn)樣量2 μL。PAD掃描波長范圍200—600 nm。標(biāo)準(zhǔn)品測定：1 mg錦葵素-3-葡萄糖苷（Malvidin 3-O-glucoside）（北京索萊寶生物科技有限公司）溶于1 mL提取液，進(jìn)一步稀釋為0.1 mg·mL-1和0.01 mg·mL-1，分別上樣測定。根據(jù)樣品和標(biāo)準(zhǔn)品520 nm下的色譜圖峰面積計(jì)算相對于錦葵素-3-葡萄糖苷的濃度。試驗(yàn)重復(fù)3次。

1.4 基因表達(dá)量分析

果皮RNA的提取采用CTAB法。取2 μL RNA使用FastQuant RT Kit（With gDNase）試劑盒（天根生化科技（北京）有限公司）進(jìn)行反轉(zhuǎn)錄。使用SuperReal PreMix（SYBR Green）試劑盒（天根生化科技（北京）有限公司）對花青苷合成基因、、、和光信號元件的表達(dá)進(jìn)行熒光定量分析。儀器為耶拿qTower 2.0熒光定量PCR儀，程序?yàn)椋?5℃ 15 min預(yù)變性；95℃ 10 s，60℃ 20 s，72℃ 20 s共40個(gè)循環(huán)；之后從60℃逐漸升溫到95℃制作溶解曲線，升溫幅度為6 s/℃。內(nèi)參基因?yàn)槠咸芽醇一颍幸锸褂肞rimer Premier 6.0進(jìn)行設(shè)計(jì)，由生工生物工程（上海）股份有限公司合成。引物序列見表1。每個(gè)樣品重復(fù)3次，相對表達(dá)量的計(jì)算采用2-ΔΔCT法[27]。

表1 葡萄花青苷合成相關(guān)基因和VvHY5的定量PCR引物序列

1.5 數(shù)據(jù)處理與分析

試驗(yàn)數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)分析使用SPSS 20，單因素方差分析采用Duncan法，顯著性水平設(shè)定為α=0.05。制圖采用Microsoft excel 2003軟件。

2 結(jié)果

2.1 不同顏色果袋的透光性分析

由表2可以看出，不同顏色果袋的透射光譜不同。紅袋、綠袋和藍(lán)袋分別在紅光（600—700 nm）、綠光（550—600 nm）和藍(lán)光（400—500 nm）波段有較高透光率，而在其他波段透光率較低，說明紅袋、綠袋和藍(lán)袋對可見光的透過有選擇性。白袋在各個(gè)波段透光率基本一致，說明白袋對光質(zhì)的透過沒有選擇性。

2.2 果皮花青苷含量分析

由圖1可以看出，對照（不套袋）和白袋處理從7月29日開始快速積累花青苷，而綠袋和藍(lán)袋處理從8月14日開始快速積累，紅袋處理則是8月22日，說明紅袋、綠袋和藍(lán)袋明顯推遲了葡萄的轉(zhuǎn)色期。從轉(zhuǎn)色期至8月30日，是花青苷快速積累期，不同紙袋處理的花青苷含量均低于對照，但不同紙袋處理間存在顯著性差異，花青苷含量表現(xiàn)為藍(lán)袋＞綠袋＞紅袋。白袋處理雖然沒有推遲轉(zhuǎn)色期，但在8月30日花青苷含量低于藍(lán)袋處理。果實(shí)發(fā)育后期（8月30日至9月15日），果皮花青苷積累量均表現(xiàn)為先下降后上升，且不同套袋處理及其與對照的差異發(fā)生變化，差距逐漸縮小，9月15日花青苷的積累量表現(xiàn)為藍(lán)袋＞白袋＞對照＞綠袋＞紅袋。

表2 不同顏色果袋400-700 nm波段透射光譜分析

圖中所標(biāo)不同小寫字母表示差異顯著（P<0.05） The different leter indicated extremely significant difference (P<0.05)

2.3 花青苷合成相關(guān)基因表達(dá)量分析

由圖2可知，套袋處理抑制或延緩了花青苷合成結(jié)構(gòu)基因、、和調(diào)控基因表達(dá)量在果實(shí)發(fā)育早期的升高和后期的下降。在花青苷合成的初期（7月29日—8月6日），對照和白袋處理、和的表達(dá)量均高于其他3種套袋處理；隨著果實(shí)發(fā)育，紅袋、綠袋和藍(lán)袋處理、和的表達(dá)量快速升高，表現(xiàn)為藍(lán)袋＞綠袋＞紅袋，在8月22—30日接近甚至超過對照和白袋，這與藍(lán)袋、綠袋和紅袋處理果皮花青苷含量的快速上升相一致（圖1）；8月30日后不同處理、和的表達(dá)量均有所下降，特別是對照，9月7—15日對照的表達(dá)量持續(xù)下降（和）或穩(wěn)定在低值（），而4種紙袋處理的表達(dá)量依然較高，這可能是造成果實(shí)成熟后期套袋處理果皮花青苷含量接近甚至超過對照的原因。調(diào)控基因的變化規(guī)律與結(jié)構(gòu)基因、和的變化規(guī)律基本一致，但的表達(dá)高峰早于、和，說明對、和的表達(dá)起重要的調(diào)控作用；另外在9月7日后略有升高，說明葡萄在過熟期（9月15日后）可能會有第二次花青苷合成高峰。

2.4 光信號轉(zhuǎn)錄因子表達(dá)量分析

是光信號途徑正調(diào)控因子。由圖3可以看出，在果實(shí)成熟過程中有兩次表達(dá)高峰，分別在花青苷快速積累期（8月6—14日）和果實(shí)成熟后期（9月7—15日），這與花青苷的積累規(guī)律和合成調(diào)控基因的表達(dá)規(guī)律基本一致（圖1、圖2）。8月14日前，4種紙袋處理表達(dá)量均低于對照，其中白袋處理表達(dá)量最高，略低于對照，其次為藍(lán)袋處理，紅袋和綠袋處理表達(dá)量較低；8月14日后，4種紙袋處理及對照的表達(dá)量均顯著下降，特別是對照和白袋處理，8月22—30日藍(lán)袋、紅袋和綠袋處理的表達(dá)量高于對照和白袋處理；9月7—15日出現(xiàn)第二次表達(dá)高峰，其中藍(lán)袋處理表達(dá)量最高，對照表達(dá)量最低。以上結(jié)果說明可能是通過參與了不同顏色果袋對葡萄果皮花青苷合成的調(diào)控，并且不同顏色紙袋對的誘導(dǎo)效應(yīng)不同。

圖2 不同顏色果袋對花青苷合成相關(guān)基因表達(dá)量的影響

圖3 不同顏色果袋對光信號轉(zhuǎn)錄因子VvHY5表達(dá)量的影響

3 討論

越來越多的研究表明，光質(zhì)調(diào)控是果實(shí)著色調(diào)控的有效手段。徐凱等[28]研究表明不同光質(zhì)膜引起了‘豐香’草莓果實(shí)花青苷含量的差異，表現(xiàn)為紅膜＞藍(lán)膜＞黃膜＞中性膜＞綠膜；馬策等[29]研究表明不同顏色果袋對‘云紅梨2號’果皮花青苷組分沒有影響，但明顯改變了花青苷含量，表現(xiàn)為白袋＞黃袋＞紅袋＞藍(lán)袋＞紫袋＞橙袋＞綠袋，推測‘云紅梨2號’可能是光敏色素型和紫外光反應(yīng)型；張斌斌等[18]研究表明不同顏色無紡布果袋對‘夕空’桃果皮花青苷含量的影響不同，表現(xiàn)為白袋含量最高，其次是藍(lán)袋和紫袋，黑袋含量最少。上述研究表明，改變果袋顏色是調(diào)控果實(shí)花青苷合成的簡單有效的方法。本研究發(fā)現(xiàn)紅色紙袋、綠色紙袋和藍(lán)色紙袋改變了透射光的光譜組成，顯著影響了‘巨峰’葡萄果皮花青苷含量，其中套藍(lán)色紙袋花青苷含量最高，而套紅色紙袋含量最低。這一結(jié)果與程建徽等[30]在‘紅地球’葡萄上的研究結(jié)果基本一致。趙文東等[31]研究表明，補(bǔ)藍(lán)光能明顯提高延遲栽培‘巨峰’葡萄果實(shí)花青苷含量，而補(bǔ)紅光效果較差。綜合前人及本試驗(yàn)結(jié)果表明葡萄花青苷合成可能是藍(lán)光誘導(dǎo)型。

花青苷合成通過類黃酮合成途徑，是花青苷合成途徑早期結(jié)構(gòu)基因。擬南芥、芥菜、歐芹等植物中研究表明，啟動子含有光響應(yīng)元件ACE（ACGT- containing element）和MRE（MYB recognition element），受紫外光和藍(lán)光誘導(dǎo)表達(dá)[32-34]；是花青苷合成途徑晚期結(jié)構(gòu)基因，Gollop等[35]研究表明葡萄的表達(dá)受光誘導(dǎo)，啟動子序列分析發(fā)現(xiàn)有兩個(gè)Unit I光響應(yīng)元件，分別可以結(jié)合bZIP和MYB轉(zhuǎn)錄因子；催化花青素合成的最后一步，是葡萄花青苷合成的關(guān)鍵基因，僅在紅色品種中表達(dá)[36]；是葡萄花青苷合成重要調(diào)控因子，可以調(diào)控、和等結(jié)構(gòu)基因的表達(dá)[37]。本研究中不同顏色果袋處理引起了花青苷合成結(jié)構(gòu)基因、和以及調(diào)控基因的表達(dá)差異，在花青苷快速積累期，藍(lán)袋和白袋處理表達(dá)量較高，綠袋處理次之，紅袋處理較低，這可能是由于不同光質(zhì)對葡萄花青苷合成基因表達(dá)的誘導(dǎo)能力不同。

不同波長的光被植物體內(nèi)不同光受體感知，并通過光信號途徑調(diào)控植物生長發(fā)育和次生物質(zhì)代謝[19,38]。編碼一個(gè)bZIP類型的轉(zhuǎn)錄因子，是第一個(gè)被發(fā)現(xiàn)促進(jìn)光形態(tài)建成的轉(zhuǎn)錄因子[39]。Azuma等[40]研究表明葡萄的表達(dá)受光誘導(dǎo)，并且果實(shí)不同發(fā)育階段轉(zhuǎn)錄豐度不同。李慧峰等[41]研究表明蘋果能夠被白光、藍(lán)光、紫外光誘導(dǎo)，而紅光對表達(dá)沒有明顯誘導(dǎo)。但周波等[42]研究表明津田蕪菁幼苗在UV-A、藍(lán)光、紅光和遠(yuǎn)紅光照射下的轉(zhuǎn)錄豐度幾乎沒有差異。本研究發(fā)現(xiàn)不同光質(zhì)紙袋對‘巨峰’葡萄果皮表達(dá)的誘導(dǎo)效應(yīng)不同，在花青苷快速合成期表現(xiàn)為白袋＞藍(lán)袋＞綠袋＞紅袋，說明葡萄對光質(zhì)的響應(yīng)與蘋果類似，白光和藍(lán)光誘導(dǎo)能力較強(qiáng)，其次是綠光，紅光效果最差。本研究還發(fā)現(xiàn)在‘巨峰’葡萄果實(shí)發(fā)育過程中有兩次表達(dá)高峰，分別在花青苷快速積累期和果實(shí)成熟后期，說明的表達(dá)還與發(fā)育進(jìn)程有關(guān)，且與花青苷的積累正相關(guān)。已有研究表明可以誘導(dǎo)擬南芥花青苷合成轉(zhuǎn)錄因子的表達(dá)[43]。本研究中是擬南芥的同源基因，其表達(dá)規(guī)律與基本一致，說明不同顏色紙袋可能是通過光信號轉(zhuǎn)錄因子調(diào)控的表達(dá)，進(jìn)而調(diào)控花青苷合成途徑結(jié)構(gòu)基因的表達(dá)，導(dǎo)致花青苷積累的差異。關(guān)于葡萄對的調(diào)控機(jī)制，有待深入研究。

4 結(jié)論

不同顏色果袋可以有效改變透射光的光譜特征，影響花青苷合成，調(diào)控葡萄著色。套藍(lán)色紙袋最有利于花青苷合成，而套紅色紙袋效果最差。不同顏色果袋對葡萄果實(shí)花青苷積累的調(diào)控可能是通過影響光信號轉(zhuǎn)錄因子的表達(dá)，進(jìn)而調(diào)控花青苷合成調(diào)控基因和結(jié)構(gòu)基因、、等的表達(dá)，影響果皮花青苷的合成。

References

[1] Liang Z C, Sang M, Fan P, Wu B H, Wang L J, Yang S H, Li S H. CIELAB coordinates in response to berry skin anthocyanins and their composition in vitis., 2011, 76(3): 490-497.

[2] 孫欣, 韓鍵, 房經(jīng)貴, 上官凌飛, 王西成, 宋長年, 李曉穎. 葡萄漿果著色分子機(jī)理的重要研究進(jìn)展. 植物生理學(xué)報(bào), 2012, 48(4): 333-342.

Sun X, Han J, Fang J G, ShangGuan L F, Wang X C, Song C N, Li X Y. Important research progress of coloring molecular mechanisms in grape berry., 2012, 48(4): 333-342. (in Chinese)

[3] Yang Y, Labate J A, Liang Z, Cousins P, Prins B, Preece J E, Aradhya M, Zhong G Y. Multiple loss-of-function 5-O-glucosyltransferase alleles revealed in, but not in other vitis species., 2014, 127(11): 2433-2451.

[4] Fournier-Level A, Hugueney P, Verriès C, This P, Ageorges A. Genetic mechanisms underlying the methylation level of anthocyanins in grape (L.)., 2011, 11: 179.

[5] Rinaldo A R, Cavallini E, Jia Y, Moss S M A, McDavid D A J, Hooper L C, Robinson S P, Tornielli G B, Zenoni S, Ford C M, Boss P K, Walker A R. A grapevine anthocyanin acyltransferase, transcriptionally regulated by VvMYBA, can produce most acylated anthocyanins present in grape skins., 2015, 169(3): 1897-1916.

[6] Gomez C, Conejero G, Torregrosa L, Cheynier V, Terrier N, Ageorges A. In vivo grapvine anthocyanin transport involves vesicle-mediated trafficking and the contribution of anthoMATE transporters and GST., 2011, 67: 960-970.

[7] He F, Mu L, Yan G L, Liang N N, Pan Q H, Wang J, Reeves M J, Duan C Q. Biosynthesis of anthocyanins and their regulation in colored grapes., 2010, 15: 9057-9091.

[8] 李燦嬰, 常永義, 商佳胤, 葛永紅. 套袋對紅地球葡萄果皮色素和果實(shí)品質(zhì)的影響. 中外葡萄與葡萄酒, 2006, 2(9): 9-12.

Li C Y, Chang Y Y, Shang J Y, Ge Y H. Effect of bagging on pigment of berry skin and fruit quality in Red Globe grape., 2006, 2(9): 9-12. (in Chinese)

[9] 成果, 陳立業(yè), 王軍, 陳武, 張振文. 2種整形方式對‘赤霞珠’葡萄光合特性及果實(shí)品質(zhì)的影響. 果樹學(xué)報(bào), 2015, 32(2): 215-224.

Cheng G, Chen L Y, Wang J, Chen W, Zhang Z W. Effect of training system on photosynthesis and fruit characteristics of Cabernet Sauvignon., 2015, 32(2): 215-224. (in Chinese)

[10] 王枝翠, 孟祥云, 馮建榮, 潘立忠, 劉懷鋒. 不同顏色覆網(wǎng)對紅地球葡萄(L.)錦葵色素積累的影響. 石河子大學(xué)學(xué)報(bào)(自然科學(xué)版), 2013, 31(3): 276-282.

Wang Z C, Meng X Y, Feng J R, Pan L Z, Liu H F. Effect of color netting on malvidin pigment accumulation of red globe grape (L.)., 2013, 31(3): 276-282. (in Chinese)

[11] 孟祥云, 王枝翠, 王雨歌, 樊新民, 趙寶龍, 劉懷鋒. 地面遮陰對新疆紅地球葡萄果實(shí)著色的影響. 果樹學(xué)報(bào), 2014, 31(1): 60-65.

Meng X Y, Wang Z C, Wang Y G, Fan X M, Zhao B L, Liu H F. Effects of terrestrial shading on the berry coloring of ‘Red Globle’ grape (L.) in Xinjiang., 2014, 31(1): 60-65. (in Chinese)

[12] 馬瑞娟, 張斌斌, 張春華, 蔡志翔, 顏志梅. 采取除袋鋪設(shè)反光膜對桃果實(shí)著色及相關(guān)基因表達(dá)的影響. 園藝學(xué)報(bào), 2015, 42(11): 2123-2132.

Ma R J, Zhang B B, Zhang C H, Cai Z X, Yan Z M. Effect of bag removing with reflective film mulching before harvest on fruit coloration and expression of anthocyanin related genes in peach., 2015, 42(11): 2123-2132. (in Chinese)

[13] 趙海亮, 趙文東, 孫凌俊, 高圣華, 馬麗. 補(bǔ)光對延遲栽培‘巨峰’葡萄生長發(fā)育及光合熒光特性的研究. 中國農(nóng)學(xué)通報(bào), 2015, 31(1): 99-103.

Zhao H L, Zhao W D, Sun L J, Gao S H, Ma L. Study on supplemental lighting on the growing development and photosynthetic fluorescence characteristics of ‘Kyoho’ grape under delayed cultivation., 2015, 31(1): 99-103. (in Chinese)

[14] 陳強(qiáng), 劉世琦, 張自坤, 崔慧茹, 郝樹芹, 劉忠良. 不同LED光源對番茄果實(shí)轉(zhuǎn)色期品質(zhì)的影響. 農(nóng)業(yè)工程學(xué)報(bào), 2009, 25(5): 156-161.

Chen Q, Liu S Q, Zhang Z K, Cui H R, Hao S Q, Liu Z L. Effect of different light emitting diode sources on tomato fruit quality during color-changed period., 2009, 25(5): 156-161. (in Chinese)

[15] 劉林, 許雪峰, 王憶, 李天忠, 韓振海. 不同反光膜對設(shè)施葡萄果實(shí)糖分代謝與品質(zhì)的影響. 果樹學(xué)報(bào), 2008, 25(2): 178-181.

Liu L, Xu X F, Wang Y, Li T Z, Han Z H. Effect of different reflecting films on berry quality and sucrose metabolism of grape in greenhouse., 2008, 25(2): 178-181. (in Chinese)

[16] 劉帥, 袁登榮, 王志潤, 辛守鵬, 陶建敏. 選擇性光技術(shù)對‘陽光玫瑰’葡萄光合特性和果實(shí)品質(zhì)的影響. 果樹學(xué)報(bào), 2016, 33(2): 187-195.

Liu S, Yuan D R, Wang Z R, Xing S P, Tao J M. Effects of pink fluorescent filming and pink netting on the photosynthetic characteristics and fruit quality of ‘Shine Muscat’ grape., 2016, 33(2): 187-195. (in Chinese)

[17] Dussi M C, Sugar D, Wrolstad R E. Characterizing and quantifying anthocyanins in red pears and the effect of light quality on fruit color., 1995, 120(5): 785-789.

[18] 張斌斌, 馬瑞娟, 蔡志翔, 張春華, 顏志梅. 采前套袋微環(huán)境變化對桃果實(shí)品質(zhì)的影響. 植物生理學(xué)報(bào), 2015, 51(2): 233-240.

Zhang B B, Ma R J, Cai Z X, Zhang C H, Yan Z M. Effects of preharvest micro-environment inside baggs on peach fruit quality., 2015, 51(2): 233-240. (in Chinese)

[19] Chen M, Chory J, Fankhauser C. Light signal transduction in higher plants., 2004, 38: 87-117.

[20] Rizzini L, Favory J J, Cloix C, Faggionato D, O'Hara A, Kaiserli E, Baumeister R, Schafer E, Nagy F, Jenkins G I, Ulm R. Perception of UV-B by the Arabidopsis UVR8 protein., 2011, 332(6025): 103-106.

[21] Ang L H, Chattopadhyay S, Wei N, Oyama T, Okada K, Batschauer A, Deng X W. Molecular interaction between COP1 and HY5 defines a regulatory swich for light control of Arabidopsis development., 1998, 1: 213-222.

[22] Schulze-Lefert P, Becker-André M, Schulz W, Hahlbrock K, Dangl J. Functional architecture of the light- responsive chalcone synthase promoter from parsley., 1989, 1: 707-714.

[23] Gollop R, Even S, Colova-Tsolova V, Perl A. Expression of the grape dihydroflavonol reductase gene and analysis of its promoter region., 2002, 53(373): 1397-1409.

[24] Gollop R, Farhi S, Perl A. Regulation of the leucoanthocyanidin dioxygenase gene expression in Vitis vinifera., 2001, 161: 579-588.

[25] Lau O S, Deng X W. The photomorphogenic repressors COP1 and DET1: 20 years later., 2012, 17(10): 584-593.

[26] 王寶亮, 王海波, 王孝娣, 鄭曉翠, 史祥賓, 劉鳳之. 我國葡萄套袋技術(shù)研究進(jìn)展. 北方園藝, 2014, 6: 188-190.

Wang B L, Wang H B, Wang X D, Zheng X C, Shi X B, Liu F Z. Research progress of grape fruit bagging technique in China., 2014, 6: 188-190. (in Chinese)

[27] Livak J, Schmitten T D. Analysis of relative gene expression data using real-time quantitative PCR and the 2-ΔΔCTmethod., 2001, 25: 402-408.

[28] 徐凱, 郭延平, 張上隆, 戴文圣, 符慶功. 不同光質(zhì)膜對草莓果實(shí)品質(zhì)的影響. 園藝學(xué)報(bào), 2007, 34(3): 585-590.

Xu K, Guo Y P, Zhang S L, Dai W S, Fu Q G. Effect of light quality on the fruit quality of ‘Toyonoka’ strawberry (Duch.)., 2007, 34(3): 585-590. (in Chinese)

[29] 馬策, 肖長城, 胡紅菊, 黃小三, 張紹玲, 吳俊. 不同顏色果袋對‘云紅梨2號’果皮色澤形成的影響. 應(yīng)用生態(tài)學(xué)報(bào), 2014, 25(3): 813-818.

Ma C, Xiao C C, Hu H J, Huang X S, Zhang S L, Wu J. Effect of bagging with different colors on the fruit coloration of ‘Yunhongli No.2’ pear., 2014, 25(3): 813-818. (in Chinese)

[30] 程建徽, 魏靈珠, 雷鳴, 鄭婷, 吳江. 不同濾過膜袋對‘紅地球’葡萄果實(shí)品質(zhì)的影響. 果樹學(xué)報(bào), 2015, 32(1): 87-93.

Cheng J H, Wei L Z, Lei M, Zheng T, Wu J. Influences of different light filter film bags on berry quality in ‘Red Globe’., 2015, 32(1): 87-93. (in Chinese)

[31] 趙文東, 郭修武, 王欣欣, 孫凌俊, 趙海亮, 高圣華, 馬麗. 光質(zhì)對延遲栽培巨峰葡萄果實(shí)品質(zhì)的影響. 中國果樹, 2011(1): 20-22.

Zhao W D, Guo X W, Wang X X, Sun L J, Zhao H L, Gao S H, Ma L. Effect of light quality on berry quality in ‘Kyoho’ under delayed cultivation., 2011(1): 20-22. (in Chinese)

[32] Feinbaum R L, Ausubel F M. High intensity and blue light regulated expression of chimeric chalcone synthase genes in transgenicplants., 1991, 226: 449-456.

[33] Schulze-Lefert P, Dangl J L, Becker-André M, Hahlbrock K, Schulz W. Inducible in vivo DNA footprints define sequences necessary for UV light activation of the parsley chalcone synthase gene., 1989, 8: 651-656.

[34] Kaiser T, Emmler K, Kretsch T, Weisshaar B, Sch?fer E, Batschauer A. Promoter elements of the mustardgene sufficient for light regulation in transgenic plants., 1995, 28: 219-229.

[35] Gollop R, Farhi S, Perl A. Regulation of the leucoanthocyanidin dioxygenase gene expression in., 2001, 161: 579-588.

[36] Boss P K, Davies C, Robinson S P. Expression of anthocyanin biosynthesis pathway genes in red and white grapes., 1996, 32: 565-569.

[37] Kobayashi S, Ishimaru M, Hiraoka K, Honda C. Myb-related genes of the Kyoho grape () regulate anthocyanin biosynthesis., 2002, 215(6): 924-933.

[38] Endt D V, Kijne J W, Memelink J. Transcription factors controlling plant secondary metabolism: what regulates the regulators?, 2002, 61(2): 107-114.

[39] Chattopadhyay S, Ang L H, Puente P, Deng X W, Wei N. Arabidopsis bZIP protein HY5 directly interacts with light-responsive promoters in mediating light control of gene expression., 1998, 10(5): 673-683.

[40] Azuma A, Fujii H, Shimada T, Yakushiji H. Microarray analysis for the screening of genes inducible by light or low temperature in post-veraison grape berries., 2015, 84(3): 214-226.

[41] 李慧峰, 王小非, 冉昆, 何平, 王海波, 李林光. 蘋果光響應(yīng)轉(zhuǎn)錄因子MdHY5表達(dá)及蛋白互作分析. 中國農(nóng)業(yè)科學(xué), 2014, 47(21): 4318-4327.

Li H F, Wang X F, Ran K, He P, Wang H B, Li L G. Expression and protein interaction analysis of light responsive bZIP transcription factor MdHY5., 2014, 47(21): 4318-4327. (in Chinese)

[42] 周波, 王宇, 孫梅, 李玉花. 津田蕪菁bZIP蛋白HY5 cDNA的克隆及表達(dá)特性. 分子植物育種, 2008, 6(1): 59-64.

Zhou B, Wang Y, Sun M, Li Y H. cDNA cloning of bZIP protein HY5 in Tsuda Turnip and its transcript expression analysis., 2008, 6(1): 59-64. (in Chinese)

[43] Shin D H, Choi M, Kim K, Bang G, Cho M, Choi S B, Choi G, Park Y I. HY5 regulates anthocyanin biosynthesis by inducing the transcriptional activation of the MYB75/PAP1 transcription factor in., 2013, 587(10): 1543-1547.

（責(zé)任編輯 趙伶俐）

The Grape Anthocyanin Biosynthesis Regulation by Different Color Fruit Bags

JI Xiao-hao, WANG Hai-bo, ZHANG Ke-kun, WANG Xiao-di, SHI Xiang-bin, WANG Bao-liang, ZHENG Xiao-cui, WANG Zhi-qiang, LIU Feng-zhi

(Fruit Research Institute, Chinese Academy of Agricultural Sciences/Key Laboratory of Germplasm Resources Utilization of Horticultural Crops, Ministry of Agriculture, Xingcheng 125100, Liaoning)

【Objective】The aim of this study was to ascertain the effect of different fruit color bags on grape anthocyanin biosynthesis and preliminarily clarify the mechanism, providing theoretical guidance for the development of grape fruit bags. 【Method】The experimental materials were five-year-old vines of ‘Kyoho’ grape using ‘Beta’ as rootstock, bagged with red, green, blue and white fruit paper bags 30 days after fruit setting, respectively, and no bagging as control. The berries were sampled every eight days from bagging to full mature stage. The fruit bag transmission spectrum analysis was tested with StellarNet?Black-Comet Spectrometers. Anthocyanin content in fruit peel was measured by HPLC. The expression of anthocyanin biosynthesis pathway structural genes,,, and regulatory geneand light signal transcription factorwere analyzed by real-time PCR. 【Result】Red bag, green bag and blue bag had selective permeability in red, green and blue band, while white bag had no selective permeability for light quality. Different color fruit bags significantly affected grape anthocyanin biosynthesis. Red bag, green bag and blue bag treatments significantly delayed grape variation, and delayed anthocyanin accumulation, but anthocyanin contents in blue bag and white bag treatments were higher than the control at last. RT-PCR analysis showed that the expression of,,andincreased first and then decreased, which was consistent with anthocyanin accumulation. Different color fruit bag treatments delayed the expression increase of,,andat the early stage of fruit ripening and also delayed their expression decrease at the late stage of fruit ripening. Their expression contents were higher in control and white bag treatment, followed by blue bag, green bag and red bag treatments before the expression peaks, while after the expression peaks, their expressions in control were lower than blue bag, white bag, green bag and red bag treatments. In anthocyanin rapid accumulation period and the late stage of fruit ripening,had two expression peaks, which was consistent with the variation patterns of anthocyanin accumulation and the expression ofduring fruit ripening. The induction ability of different color fruit bags onexpression was different, like that the blue paper bag was the strongest and the red paper bag was the worst.【Conclusion】Blue paper bag is of benefit to grape anthocyanin biosynthesis, while red paper bag is poor. The regulation of anthocyanin accumulation in grape by different color fruit bags is probably through the light signal transcription factor, and then regulated the expression of anthocyanin biosynthesis pathway regulatory geneand structural genes,and.

grape; fruit bagging; light quality; anthocyanin; gene expression

2016-04-29；接受日期：2016-06-27

國家現(xiàn)代農(nóng)業(yè)產(chǎn)業(yè)技術(shù)體系建設(shè)專項(xiàng)（nycytx-30-zp）、農(nóng)業(yè)部“948”重點(diǎn)項(xiàng)目（2011-G28）、中國農(nóng)業(yè)科學(xué)院創(chuàng)新工程（CAAS-ASTIP- 2015-RIP-04）

冀曉昊，Tel：13610890936；E-mail：jixiaohao2006@163.com。王海波，Tel：13591963796；E-mail：haibo8316@163.com。冀曉昊與王海波為同等貢獻(xiàn)作者。通信作者劉鳳之，Tel：13904295109；E-mail：liufengzhi6699@126.com