冷冻-复温过程中葡萄细胞结晶变化研究

利用低温显微镜系统对葡萄进行了冷冻-复温实验,研究了葡萄细胞在冷冻-复温过程的结晶变化。通过分析冷冻-复温过程的葡萄细胞显微图像、细胞体积、内压、渗透率的变化,发现:葡萄细胞的结冰温度随冷冻速率的增加而降低;葡萄细胞的体积变化总趋势是随温度的降低而减小,但由于细胞内自由水体积的变化,在-5~0℃细胞体积会有所增大。在14℃/min、50℃/min冷冻速率下细胞体积分别减小了54.5%,26.3%。冷冻速率越大,细胞体积变化越小;冷冻过程中葡萄细胞的渗透系数随温度的降低而降低,随冷冻速率的降低而降低。在葡萄细胞的冷冻-复温过程中,提高复温温度能有效减少细胞的破损。     

膜下滴灌水肥耦合对葡萄生长发育、产量和品质的影响

以‘寒香蜜’葡萄为试材,开展田间膜下滴灌施肥试验,探讨膜下滴灌水肥耦合对葡萄生长发育、产量及其品质的影响。其中,灌水量设置4个水平,分别为180(W1)、270(W2)、360(W3)、450 mm(W4);施肥量设置4个水平,分别为N 150 kg/hm~2+P_2O_5120 kg/hm~2+K_2O 165 kg/hm~2(F1)、N 225 kg/hm~2+P_2O_5180 kg/hm~2+K_2O248 kg/hm~2(F2)、N 300 kg/hm~2+P_2O_5240 kg/hm~2+K_2O 330 kg/hm~2(F3)、N 450 kg/hm~2+P_2O_5360 kg/hm~2+K_2O495 kg/hm~2(F4),共计16个处理。试验结果表明,在灌水量为W2(270 mm)及施肥量为F2(N 225 kg/hm~2+P_2O_5180 kg/hm~2+K_2O 248 kg/hm~2)的组合处理下,葡萄新梢生长效果较好,叶片叶绿素含量在整个生育期均处于较高水平,于新梢生长期、开花期、果实膨大期和果实着色期分别达到3.28、3.77、3.65、3.53 mg/g;F3W4处理果形指数最高,但除F1W1和F1W2处理外,其他各处理间差异均不显著。此外,果实产量和品质指标表明,虽然F2W2处理对应的葡萄果实产量并不是最高,但其与产量最高的F2W3处理间差异并不显著,且F2W2处理果实品质较理想,其果实可溶性固形物含量最高,达到19.64%,果实可溶性糖质量分数和果实硬度也较优,分别为17.00%和0.71 kg/cm~2。综合分析结果表明,F2W2水肥组合对稳定葡萄产量和改善果实品质有积极的意义。     

酿酒葡萄收获机输送装置运动分析及仿真

酿酒葡萄收获机输送装置由导轨、集果系统、传动系统及辅助部件组成。对驱动拨爪链的多边形效应进行了运动学分析,得出驱动拨爪链速度及速度不均匀系数的关系表达式。利用ADAMS对装置输送链的运动过程和受力进行了仿真,获得两链轮的角速度、角加速度、转矩及驱动拨爪链条的速度、加速度的变化规律,且得知从动链轮相对主动链轮运动平稳。     

温室葡萄生育期管理及气象条件分析

通过对2012—2014年在民勤县中陶村葡萄温室大棚内安装的小气候观测仪,运用温室内的温度观测资料以及同期气象观测资料,分析了适宜温室葡萄生产管理措施、覆膜期温室内、外温度的变化及灾害天气对温室作物的影响。结果表明：温室内温度明显高于温室外温度,温室内、外温度具有相同的变化趋势,且温室内温度随温室外温度的变化而变化。晴天、多云天、阴天温室内、外温度变化有所不同,晴天日变化比多云天和阴天明显得多。适宜的温室内温度对葡萄的生长发育较为有利,温室内温度太高或太低及其灾害性天气对葡萄生长发育有明显的不利影响,并提出了温室葡萄灾害天气的防御措施。通过分析将为温室安全生产提供一定的技术指导,进一步提升了气象为特色农业服务的能力和水平,对地方经济和社会的发展有着重要的现实意义。     

基于双目立体视觉的葡萄采摘防碰空间包围体求解与定位

无损收获是采摘机器人的研究难点之一,葡萄采摘过程中容易因机械碰撞而损伤果实,为便于机器人规划出免碰撞路径,提出一种基于双目立体视觉的葡萄包围体求解与定位方法。首先通过图像分割获得葡萄图像质心及其外接矩形,确定果梗感兴趣区域并在该区域内进行霍夫直线检测,通过寻找与质心距离最小的直线来定位果梗上的采摘点,运用圆检测法获取外接矩形区域内果粒的圆心和半径。然后运用归一化互相关的立体匹配法求解采摘点和果粒圆心的视差,利用三角测量原理求出各点的空间坐标。最后以采摘点的空间坐标为原点构建葡萄空间坐标系,求解葡萄最大截面,再将该截面绕中心轴旋转360°得到葡萄空间包围体。试验结果表明:当深度距离在1 000 mm以内时,葡萄空间包围体定位误差小于5 mm,高度误差小于4.95%,最大直径误差小于5.64%,算法时间消耗小于0.69 s。该研究为葡萄采摘机器人的防损采摘提供一种自动定位方法。     

Advances in table grape breeding in Japan

In Japan, few grape cultivars related to Vitis vinifera existed 200 years ago, on account of Japan’s high rainfall. Many V. labruscana and vinifera cultivars were introduced to Japan in the 19th century. Labruscana was grown instead of vinifera, mainly because of severe disease problems and a high incidence of berry cracking. Grape breeding for table use started in the 20th century, with the goal of combining the berry quality of vinifera with the ease of cultivation of labruscana. By 1945, three strategies were used: 1) crossing among introduced diploid vinifera and vinifera-related cultivars of Japanese origin, 2) interspecific crossing in tetraploid cultivars, and 3) interspecific crossing in diploid cultivars, resulting in ‘Neo Muscat’, ‘Kyoho’, and ‘Muscat Bailey A’. Later, tetraploid interspecific crossing over generations developed many ‘Kyoho’-related cultivars, including ‘Pione’, many of which have large berries, intermediate flesh texture between the two species, a labruscan or neutral flavor, and moderate disease resistance. Interspecific diploid crossing over generations developed ‘Shine Muscat’ in 2006, with large berries, crispy flesh, a muscat flavor, no cracking, seedless fruit by gibberellin application, and moderate resistance to downy mildew and ripe rot.     

不同生育期调亏灌溉对酿酒葡萄耗水及果实品质的影响

不同程度的土壤干旱对酿酒葡萄的果实品质、产量和水分利用效率具有显著影响。明晰不同生育阶段干旱胁迫效应对酿酒葡萄土壤水分精准化管理和节水灌溉方案的制定具有重要的意义。本文于2014年在河西走廊中东部武威市凉州区清源镇威龙葡萄园产区开展了酿酒葡萄不同生育期、不同干旱胁迫程度的试验研究。在保持其他生育期土壤水分为正常灌溉(土壤水分阈值70%~75%)的情况下,在葡萄的萌芽期、抽蔓期、开花期、浆果膨大期和着色成熟期分别进行中度(土壤水分阈值60%~65%)和重度(土壤水分阈值50%~55%)的干旱处理,同时增设浆果膨大期的充分灌溉(土壤水分阈值80%~85%)处理,以全生育期的正常灌溉(土壤水分阈值70%~75%)作为对照,进行葡萄耗水特征和产量品质的测定。试验结果表明:不同处理土壤含水量垂直变化趋势一致,随土壤深度增加土壤含水量呈持续递增趋势;随着土壤深度递增,调亏灌溉对土壤含水量的影响越来越弱;40~60 cm土壤剖面,调亏处理含水量较对照减少幅度最大;浆果膨大期土壤剖面内含水量均低于其他生育期。不同处理酿酒葡萄耗水强度随时间变化趋势一致,萌芽期日耗水强度最小,为0.13~0.33 mm·d-1,而浆果膨大期耗水强度最大,为2.30~4.09 mm·d-1。萌芽期中度胁迫处理酿酒葡萄产量和水分利用效率最高,分别达到15 228 kg·hm-2和3.62 kg·m-3;浆果膨大期充分灌溉处理次之,而浆果膨大期重度胁迫处理最低,仅分别为7 128 kg·hm-2和2.26 kg·m-3。着色成熟期中度胁迫下,酿酒葡萄花青苷、还原糖、单宁、总酚含量比生育期正常供水处理高2.7%、6.56%、17.91%和23.23%,且有效抑制可滴定酸积累(P0.05),而其他处理与对照之间品质指标差异不显著。综合考虑产量、水分生产效率及果实品质等指标,最佳酿酒葡萄水分调控处理为着色成熟期中度胁迫,即着色成熟期土壤相对含水率为60%~65%、其余生育期土壤相对含水率为70%~75%。由此可见,在酿酒葡萄栽培时适时、适度的调亏灌溉既能显著提高水分生产效率,实现节水、高效用水的目的,又能提高果实品质,对河西走廊地区酿酒葡萄种植具有重要的意义。     

‘亚历山大’葡萄果实单萜生物合成相关基因转录及萜类物质积累规律

【目的】检测‘亚历山大’葡萄果实中萜类物质的种类和含量,分析果实发育过程中单萜类物质的积累与相关基因表达的关系,为揭示玫瑰香型葡萄香气物质的积累规律和香味育种奠定基础。【方法】从果实转色后至成熟期,每周取样一次,每次随机取样80-100粒,去籽去梗后榨汁,离心取上清液用于香气物质测定,使用顶空固相微萃取方法萃取样品中的挥发性成分,对采集到的质谱图用NIST 05谱库检索,并根据已有标样的色谱保留时间和保留指数,确定香气成分的化学组成,利用已有的化合物制备标准曲线进行定量。根据DXS的ORF序列设计引物,以充分成熟的样品RNA反转录获得的cDNA为模板,通过多次独立PCR扩增获得‘亚历山大’DXS的ORF片段,根据测序结果分析单核苷酸多态性位点。根据萜类生物合成途径中的8个关键酶基因序列设计引物,使用Ubiquitin,EF1-α和GAPDH 3个看家基因做为内参,进行实时定量PCR,检测这些基因的转录丰度。【结果】从转色后至成熟期,在检测到的所有单萜中里那醇和香叶醇的含量远高于其它单萜,多种萜类浓度逐渐上升,其中里那醇、月桂烯、柠檬烯上升6-8倍,香叶醇、萜品醇、香叶醛和萜品油烯上升2-3倍,玫瑰醚和橙花醛含量变化较小,果实中里那醇、香叶醇、氧化玫瑰和月桂烯的含量高于嗅闻阈值。在单萜生物合成早期途径中,DXS1的表达从转色开始缓慢上升,在花后15周迅速上调,上升约5倍。DXS3则从12周开始迅速上升。DXR表现出波动变化规律。HDR的表达量在前期合成酶基因中是最高的,能达到DXS1、DXS3、DXR的10-20倍;在合成途径中期的2个基因FPPS和GPPS,从转色后至成熟期表达量持续上调,FPPS的表达量上升了4倍,GPPS的表达量上升了2倍;在合成途径的后期,Liner-syn和Terp-syn在花后的11-15周都出现表达量升高,所有基因在花后17周出现明显的表达下降。单萜总量从花后12-16周迅速积累,这与同期DXS3、DXR、HDR、GPPS、FPPS的表达上调的趋势相一致。通过相关性分析结果显示萜类总量与DXS3的相关系数为0.831。‘亚历山大’DXS1的cDNA的开放阅读框全长2 151 bp,编码716个氨基酸,通过多次独立克隆后对测序结果进行比对,在该序列中发现了16个单核苷酸多态性位点,导致4个位置编码的氨基酸发生变化。【结论】单萜合成途径中多个关键酶基因后期表达上调,导致成熟过程中单萜化合物含量上升2-8倍,DXS3与单萜总量的积累具有显著的相关性。     

基于GIS的宁夏酿酒葡萄优质生态区区划与应用

目前国内外酿酒葡萄生态区划多侧重于气候区划,本研究在前人研究的基础上,综合考虑气候和环境资源,本着循序渐进、分层推进、优中选优的区划原则,提出酿酒葡萄优质生态区的区划指标,运用GIS技术,完成宁夏酿酒葡萄优质生态区区划。结果表明：宁夏中北部大部地区可以种植酿酒葡萄,约占宁夏国土总面积的1/3;在可种植区域内,气候最适宜区面积占32％,主要集中在北部灌区特别是贺兰山东麓大部地区;在气候最适宜区内,生态特优区占1．8％,分布在距银川市西约30公里的贺兰山东麓,青铜峡鸽子山和中宁白马、余丁乡北部部分山地。研究成果可大大提高宁夏酿酒葡萄区划结果的精细化程度,直接服务当地酿酒葡萄基地选择和区域化发展。     

龙眼葡萄棚架栽培条件下的根系分布

通过对棚架龙眼葡萄根系分布的研究,可以了解龙眼葡萄从种植到结果不同时期的根系水平分布、垂直分布变化,为合理施肥、灌水提供依据。采用改良壕沟法,对棚架栽培的龙眼葡萄定植后3～5年的架下和架后根系分布进行了观察。结果表明,定植后3年内,根系伸展速度快。进入结果期后,延伸速度逐渐变缓。根系集中分布区从定植穴逐年外移,结果后稳定在距离树干1.5m处,并在距离地面0.4～0.6m处分布最多。根系和地上部表现出明显的同侧生长的相关性,葡萄架下根系生长快,根数多,分布范围广。架后的总根数仅为架下的2/3左右,并随着树龄的增加,这个比例有逐年下降的趋势,呈不对称的“∞”型分布。对葡萄施肥时应以架下为主,架后为辅的原则。