抗性砧木对酿酒葡萄果实白藜芦醇的差异表达及其代谢机制研究

Two aspacts influenced the grape industry trend, one of which was study on resveratrol content that was important index to evaluate grape and wine. And the other was grafted breeding. Meanwhile, research on content change of resveratrol, variance and mechanism of expression was significant for selecting rootstock of wine grape. This study, based on the above background, analysised resveratrol content and metabolites of Vitis viniferal L. cv. Cabernet Sauvignon during different development stages that grafted on different resistant rootstocks by using HPLC-MS along with similarity analysis and cluster analysis, thus constructing dynamic finger-print of metabolites of different samples and explaining the influence on expression rule of resveratrol and relevant substances. Moreover, resveratrol content , precursor, drone enzyme activity, RS expression quantity as well as relations with POD, PPO, which for clarifying the impacts of resistant rootstock on fruit resveratrol synthesis, content change and metabolic mechansim, were studied. Finally, filter the optimal rootstock pattern that avail resveratrol accumulation and provide reference for appropriate selection and relugation of resveratrol content in grape fruit.

白藜芦醇含量高低是评价葡萄及葡萄酒品质的重要指标；葡萄嫁接栽培是葡萄高效健康发展的趋势。研究抗性砧木对白藜芦醇含量变化及代谢表达差异和机制，对科学选择酿酒葡萄砧木具有现实的指导意义。本项目利用HPLC-MS技术结合相似度及聚类分析的方法，对不同抗性砧木的赤霞珠酒葡萄果实样本在不同发育时期白藜芦醇及相关代谢产物进行分析，构建不同样本果实物质代谢的动态指纹图谱，阐明抗性砧木对嫁接品种果实内白藜芦醇及其它相关检测物质的表达规律；通过对样本果实发育过程中白藜芦醇含量与其合成前体物质及靶标酶活性的变化规律、RS基因表达量的差异以及与POD、PPO的相关性的研究，明确葡萄抗性砧木对接穗品种果实内白藜芦醇合成的影响、含量的变化及其代谢机制，揭示白藜芦醇的累积途径及最佳砧木形式，为科学选择抗性砧木和有效调控葡萄果实内白藜芦醇含量提供科学依据。

采用嫁接技术，选用对生物胁迫和非生物胁迫具有优良耐受性的砧木提高葡萄的抗逆性和对极端气候的耐受性，已成为酿酒葡萄发展的趋势。白藜芦醇是葡萄植株及葡萄制品中的一项重要营养物质，其含量高低是评价葡萄及葡萄酒品质的重要指标，但目前有关抗性砧木对葡萄果实中白藜芦醇含量及代谢机制方面研究报道较少。本项目以CS/3309C、CS/1103P、CS/140R、CS/SO4、CS/5C以及赤霞珠自根苗为材料，研究了不同抗性砧木对‘赤霞珠’葡萄生长发育的影响，探究不同抗性砧木对‘赤霞珠’葡萄白藜芦醇含量及其相关物质含量的影响；研究不同砧木对‘赤霞珠’葡萄白藜芦醇合成及相关基因表达量的影响，对嫁接在不同砧木上的‘赤霞珠’葡萄种子和果皮中Res含量及相关酶活性（PAL、C4H、4CL、COA、4CA）进行动态测定，研究Res及相关酶活性在果实中变化规律；对‘赤霞珠’砧穗组合进行Res含量、Res相关基因表达量（PAL、C4H、4CL、RS）以及相关保护酶（PPO、POD、SOD、CAT）活性进行测定，研究保护酶活性与Res间的相关性；采用液质联用非靶向代谢组学技术，分析赤霞珠不同砧穗组合的代谢通路及产物差异。本项目研究表明不同抗性砧木均显著提高赤霞珠葡萄叶片和果实内白藜芦醇含量，140R嫁接的赤霞珠葡萄叶片和果实内白藜芦醇含量最高，相关基因的表达量也最高；PAL、C4H、4CL、COA、4CA酶活性与果实内Res含量具有显著正相关性，C4H和PPO对葡萄叶片白藜芦醇的合成至关重要；砧穗组合赤霞珠葡萄果实显著性变化的差异代谢物32种，代谢通路22条，砧木可通过影响黄酮及黄酮醇合成、泛酸和辅酶A生物合成等代谢途径，调节葡萄果实中有机酸、多酚类物质等代谢物质含量，改变葡萄果实品质。项目研究结果不仅对嫁接植株的代谢过程、白藜芦醇形成机制的理论研究有所贡献，对科学选择酿酒葡萄砧木亦具有现实的指导意义。