浆果摄氧量


使用克拉克型氧气微呼吸电极OX-MR和微呼吸系统(Unisense)测量浆果的氧气吸收量。每个重复由九个浆果组成。在装有9个分离浆果的测量室中注入通气的Milli-Q水，不断搅拌并在25 C的水浴中保持恒温。测量室内水中的[O2]至少持续15分钟，每隔5秒读取一次数据，根据[O2]的下降斜率确定稳定的呼吸速率。


浆果乙醇浓度


用液态N2冷却的A11基本研磨机将每个重复的10个冷冻浆果研磨成细粉。按照生产商的说明使用乙醇检测试剂盒对乙醇进行定量。简而言之，乙醇脱氢酶(ADH)催化乙醇氧化成乙醛。然后，乙醛在醛脱氢酶(AL-DH)和NAD+的作用下进一步氧化成乙酸和NADH。用FLUOstar Omega平板阅读器在340纳米波长下测量NADH的形成。


使用比重计测量浆果孔隙度


从第二季所有处理的每个重复中抽取三个新鲜浆果作为子样品。将小心剪去花梗的浆果浸没在脱气的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，干燥器降压30秒。总作用时间为50分钟。在抽真空前后在抽真空之前和之后获得。使用Hubbard-Carmick比重瓶(25 mL)估算单个浆果的体积。浆果内空气空间的体积是假定真空渗透50分钟后，所有空气空间都充满水而估算的。50分钟后，在真空条件下无法从浆果中观察到明显的气泡流。通过计算内部空气空间体积(v2)从而计算出浆果的孔隙率。


X射线显微CT断层扫描确定完整浆果的内部空气空间体积


为了确认使用比重计测量的浆果孔隙度，并对浆果的内部气隙结构进行成像，使用了X射线显微CT来估计浆果成熟过程中浆果内部气隙体积和分布的变化。文中使用Skyscan 1076显微镜对第二季中A+NI和A+I处理的每个重复的一个浆果进行了成像。采用59 kV、149μA、Al 0.5 mm滤光片、2356 ms曝光、0.4旋转步长采集整个浆果(果梗附着)的二维投影。使用NRecon(bruker-microct.com)获得浆果的横向灰度图像，图像像素大小为8.5μm(相当于15μm空间分辨率或3×10-6 mm3象素大小)。结果表明，这种分辨率能够充分评估苹果的多孔微观结构。为了对A+I处理的浆果中的空气空间进行三维可视化，使用CT分析仪(bruker-microct.com)对体积进行了大津阈值化处理，并使用去斑功能只接受超过500或1000体素的连续体积作为连接的空气空间。使用CTvox(bruker-microct.com)将仅包含气隙的反转图像重建为三维浆果图像。在计算I型和NI型葡萄树浆果的子房体积时，参照灰度图像进行手动阈值处理，并使用CT分析仪进行去斑设置，只接受超过1000体素的连续体积作为子房体积。使用CT分析仪计算脑室体积。


结果


生长条件和物候

图1a、第二季(S2)中，升温灌溉(H+I)和升温非灌溉(H+NI)与常温灌溉(A+I)葡萄树花后40天(DAA)至收获期的树冠环境温度差异。


图1b、升温(H+I)与对照(A+I)葡萄树冠层蒸气压差的比较.


图1c(S1)和d(S2)从40 DAA到采收期间的日降雨量(黑色)和灌溉量(灰色)。


图1c,d总结了水分投入情况。在第1季，2014年12月至2015年2月期间，I型葡萄树通过灌溉获得了71毫米的水量，外加10毫米的有效降雨量，而NI型葡萄树则获得了10毫米的有效降雨量(图1c)。在70 DAA附近记录到频繁的降雨事件(图1c)。在第二季中，2015年12月至2016年2月期间，I型葡萄树通过灌溉获得了74毫米的灌溉水量和31毫米的有效降雨量(图1d)。在87至91 DAA期间出现了一系列大规模降雨(图1d)。


在第2季的40至125 DAA期间，常温灌溉处理的日最高环境温度为21.2至44.5摄氏度，而日最低温度为6.3至22.8摄氏度。同期，升温灌溉的日最高气温平均升高0.6摄氏度，升温非灌溉的日最高气温平均升高1.0摄氏度(图1a)，但对最低气温没有影响。灌溉型葡萄树较大的树冠削弱了被动升温的效果。VPD的升高与最高温度的升高成正比(图1b)。


茎干水势、气孔导度和气体交换

表1、两个季节处理下的水分胁迫生理指标和方差分析结果。


缺乏灌溉会导致明显的水分胁迫生理指标(表1)。在第一季，在第91 DAA天的晴朗天气测量了气孔导度[平均光合有效辐射(PAR)=2852±98μmol/(m2*s)]，此时非灌溉葡萄藤的gs是灌溉葡萄藤的一半，接近作为水分胁迫指标的50 mmol/(m2*s)临界值。非灌溉葡萄藤测得相对较低的gs与该地点以前在开花后测得的结果相似。


在第二季，中午的茎干水势(ψs)反映了对NI葡萄藤的水分胁迫。升温葡萄藤没有表现出水分胁迫，在气体交换性状或ψs方面与灌溉没有相互作用(表1)。在第二季中，有两次观察到NI藤蔓的gs受到类似的抑制，与A+I藤蔓相比，光饱和时的二氧化碳净同化(Asat)显著降低(表1)。


浆果成熟

图2、第1季浆果成熟期(a,c,e)和第2季浆果成熟期(b,d,f)显示(a,b)总悬浮固体含量、(c,d)浆果鲜重和(e,f)每粒浆果含糖量。处理为：常温灌溉(A+I)(白圈)、常温非灌溉(A+NI)(黑圈)、升温和灌溉(H+I)(白方块)、升温和非灌溉(H+NI)(橙方块)。若显示不同的拟合线，则表明拟合线之间存在显著差异。


图2比较了第1季和第2季不同处理的浆果总悬浮固体含量、浆果鲜重和每颗浆果含糖量的动态变化。第1季中A+I和A+NI葡萄树的浆果质量峰值分别在在87 DAA和89 DAA；在第2季，质量峰值出现在99 DAA(A+I)、83 DAA(A+NI)、97 DAA(H+I)和100 DAA(H+NI)(图2c、d)。对于每个浆果的含糖量，不同处理下的糖积累速率常数没有明显差异(图2e、f)。


浆果活体组织

图3、第1季(a)和第2季(b-d)从花期开始的一段时间内浆果活体组织的比例，以及从花期开始的热量时间内(e)比较以下处理：常温灌溉(A+I)(白圈)、常温非灌溉(A+NI)(黑圈)、升温灌溉(H+I)(白方块)、升温非灌溉(H+NI)(橙方块)。为清楚起见，(c)中重复了A+I，以便与H+I进行比较；(d)中重复了A+NI，以便与H+NI进行比较。

表2、设拉子第2季节CD快速开始前(斜率1)和之后(斜率2)的细胞死亡率，以及方差分析的结果。


图3显示了两季中不同处理对CD动态变化的影响。分段线性回归确定了发育阈值之后的慢CD阶段(斜率1)和快CD阶段(斜率2)(Bonada等人，2013b)。第1季中，A+I和A+NI浆果的快速CD阶段开始时间相同，均为90-91 DAA，但在第2季中，A+NI葡萄树的快速CD阶段开始时间较早，但CD率较低(表2)。快速成熟阈值的提前出现与浆果质量的峰值相对应。按时间顺序考察，升温对快速成熟期的开始或发展速度没有影响(图3c,d)，但这两个参数与灌溉有显著的交互作用(表2)。


将第2季的CD与花期开始的热时间作图(图3e)，结果表明，与A+I葡萄藤相比，A+NI葡萄藤的活体组织开始快速衰退的时间更早，快速阶段(斜率2)也更小(表2)。升温增加了CD快速阶段开始的热时间，并且与灌溉有显著的交互作用(表2)。缺水减缓了未升温葡萄植株活体组织的快速衰退(斜率2)，且与温度有显著的交互作用(表2)。在快速阶段开始之前，处理或交互作用对CD缓慢阶段的斜率没有影响(表2)。