Експериментальна система in vivo для вивчення розвантаження цукрової флоеми у дозріванні виноградних ягід протягом
ЧЖЕН-ПІНГ ВАНГ
1 AGRO Montpellier, UMR 1083 ‘Sciences pour l’Oenologie et la Viticulture’, 2 місце P.Viala, F ‐ 34060 Montpellier Cedex 1, Франція
2 Китайський університет Нінся, Іньчуань, 750021 Нінся, Китай
ОЛЕАН ДЕЛОЙР
1 AGRO Montpellier, UMR 1083 ‘Sciences pour l’Oenologie et la Viticulture’, 2 місце P.Viala, F ‐ 34060 Montpellier Cedex 1, Франція
ОЛЕЙН КАРБОННЕ
1 AGRO Montpellier, UMR 1083 ‘Sciences pour l’Oenologie et la Viticulture’, 2 місце P.Viala, F ‐ 34060 Montpellier Cedex 1, Франція
БРИЖІТ ФЕДЕРСПІЕЛЬ
1 AGRO Montpellier, UMR 1083 ‘Sciences pour l’Oenologie et la Viticulture’, 2 місце P.Viala, F ‐ 34060 Montpellier Cedex 1, Франція
ФРАНШУА ЛОПЕЗ
1 AGRO Montpellier, UMR 1083 ‘Sciences pour l’Oenologie et la Viticulture’, 2 місце P.Viala, F ‐ 34060 Montpellier Cedex 1, Франція
Пов’язані дані
Анотація
ВСТУП
В останні два десятиліття, після початкового сплеску інтересу до механізму навантаження флоеми в листі, ряд вчених звернули свою увагу на райони опускання рослини та на вивчення шляху та механізмів розвантаження флоеми. В даний час загальновизнано, що області занурення рослин справляють значний вплив при визначенні закономірності розподілу фотоасимілятів у рослинах (Хо, 1988; Патрік, 1990, 1997). Вивантаження флоеми було визначено як серію транспортних етапів, які розчинені речовини здійснюють від просвіту елемента сита до місць утилізації в клітинах реципієнта (Oparka, 1990). Необхідно дослідити механізми розвантаження флоеми, щоб можна було визначити вплив факторів зовнішнього середовища на накопичення цукру в органах раковини.
Після транспортування на флоті на великі відстані вихід фотоасимілятів з елементів сита є першим кроком у складній серії кроків на короткі відстані в органах раковини (Oparka, 1990). Деякі методики були описані для конкретного дослідження розвантаження флоеми. Наприклад, метод «порожня насіннєва оболонка» або «порожня яйцеклітина» був використаний для вивчення розвантаження флоеми в насіннєвих оболонках (Thorne and Rainbird, 1983; Wolswinkel and Ammerlaan, 1983; Gifford and Thorne, 1986). «Техніка розвантажувальної пастки» була використана для вивчення розвантаження флоеми у вирощуванні бульб картоплі (Oparka та Prior, 1987) та яблуках (Lü et al., 1999). Ці методи мають недоліки ампутації флоеми та пошкодження тканини органу раковини, що ускладнює пошук підходящої позиції для наближення до точки розвантаження флоеми. `` Техніка тканинного диска '' була використана для вивчення розвантаження фотоасимілятів та накопичення та метаболізму цукру в томатах (Damon et al., 1988), полуниці (Ofosu-Anim та Yamaki, 1994) та виноградних ягід (Findlay et al., 1987). Цей метод також може травмувати флоему та навколишні тканини і не дає відтворюваних результатів.
Також для вивчення розвантаження флоеми застосовували методику ізотопного індикатора (Thorne and Rainbird, 1983; Wolswinkel and Ammerlaan, 1983; Xia, 1999). Цей метод може не тільки змінити середовище вирощування рослини, але й метод громіздкий, витратний і вимагає наявності висококваліфікованого персоналу. Тому ми вважали важливим знайти нову техніку, яка допоможе кількісно визначити розвантаження цукрової флоеми у ягодах винограду (Vitis vinifera L.).
Виноградні ягоди демонструють подвійний сигмовидний характер розвитку, з двома чіткими фазами росту, розділеними фазою відставання (Coombe, 1992; Robinson and Davies, 2000). Фаза дозрівання у процесі дозрівання виноградних ягід настає під час другого періоду росту і є результатом розширення, не розмножуючись, клітин перикарпа (Ojeda et al., 2001). Верезон після фази відставання визначається як початок дозрівання ягід та накопичення цукру. Цей етап характеризується розм’якшенням ягід і накопиченням антоціанів у червоних сортах винограду (Coombe, 1992). Накопичення цукру відбувається під час фази дозрівання і починається відразу після розм'якшення.
У цій роботі описаний новий метод, який використовує ягідну чашку в експериментальній системі in vivo для вивчення розвантаження цукрової флоеми у дозріванні виноградних ягід. Цей метод також може бути використаний для вивчення впливу різних внутрішніх та зовнішніх факторів на накопичення цукру в виноградних ягодах.
МАТЕРІАЛИ І МЕТОДИ
Рослинний матеріал та умови зростання
Всі експерименти проводились на 12-річних лозах Сири (Vitis vinifera L.), прищеплених на підщепи фекалів, дресированих на лірі (офіційна назва типу тренувальної системи виноградної лози), висаджених у горщики об'ємом 70 л в експериментальній програмі Ecotron система (AGRO-Монпельє, Франція). Ряди лоз були розташовані в орієнтації північ-південь. Садовий субстрат являв собою суміш перліту та піску (9: 1 за обсягом). Запліднення та зрошення забезпечувалась система краплинного зрошення. Стан води у рослинах контролювався потенціалом води перед листям (Ψb) (Scholander et al., 1965; Carbonneau, 1998). Ψb контрольних лоз становив 0 ≥ Ψb ≥ –0 · 2 МПа та –0 · 5 ≥ Ψb ≥ –0 · 6 МПа для виноградних лоз.
Підготовка експериментальної системи in vivo з ягідної чашки
Експеримент проводився між сезоном та дозріванням. Добре розвинені первинні стебла з гронами винограду були обрані з десяти окремих лоз; одна третина ягід була відрізана для полегшення встановлення ягідної чашки. Чашечки ягід були встановлені в центрі виноградних гронок, а для ягоди була обрана ягода близько до стебла. Чашки чашки в конфігурації ягідної чашки готували шляхом вирізання 20-міліметрових поліпропіленових шприців на висоту 2 см від вихідного носика шприца; загальна ємність чашки становила 10 мл. Вихідний носик шприца був з'єднаний з тефлоновою трубкою (ТТ на рис. 1), оснащеною клапаном (V на рис. 1), щоб забезпечити спорожнення чашки. Чашку заповнювали буфером за допомогою ін'єкційної труби (ІР на рис. 1). Поверхня чашки була покрита губчастим матеріалом з алюмінієвим покриттям (ACSM на рис. 1) для захисту ягідної чашки від світла та підтримки температури 24–30 ° C.
Рис. 1. Експериментальна установка системи «ягода-чашка» для вивчення розвантаження цукрової флоеми. ACSM, матеріал губки з алюмінієвим покриттям; BF, буферний розчин; С, чашка; ДВБ, спинний судинний пучок; FPS, плодоношення первинного стебла; ГХ, грона винограду; IP, інжекційна труба; V, клапан; ПФ, Парафільм; RBS, залишок шкірки ягід; ТТ, тефлонова трубка.
Невеликий хрестоподібний розріз (довжиною 2 мм) був зроблений скальпелем на залишку стиляра, який є кінцевою точкою сполучення спинних судинних пучків. Розріз робився таким чином, щоб не пошкодити тканину пульпи. Потім шкірку ягід пінцетом та ножицями повністю очистили від залишків стиля. Для визначення буфера, який найбільше нагадує природний рН та іонну силу виноградних ягід, оцінювали різні буферні розчини. Остаточно вибраний буфер складався з 5 мМ 2 (N-морфоліно) етансульфонової кислоти (MES), 2 мМ CaCl2, 100 мМ d-манітолу та 0,2% (мас./Об.) Полівінілпіролідону (PVP), рН 5,5, інакше називається "стандартним буфером MES". Цей буферний розчин додавали у підготовлену чашку, а потім негайно очищену ягоду. Потім верхню частину ягодної чашки герметизували парафільмом (PF на рис. 1). При необхідності буферний розчин можна доливати через інжекційну трубу (IP на рис. 1). Щоб змінити буферні розчини, клапан на тефлоновій трубці відкрили і весь вміст злили у пробірку. Після закриття клапана свіжий буфер подавали через інжекційну трубу. Буферний розчин можна замінити максимум за 30 с.