葡萄是世界性水果,我国酿酒葡萄主要分布在北部地区,由于地理纬度较高,常常受到冬季低温的伤害,因此,提高酿酒葡萄抗寒性是葡萄酒业发展的重要前提。目前对于低温下抗寒性的研究已进入一个新的阶段,研究者多从蔗糖代谢的分子机制及调控机理着手,且主要集中在葡萄抗逆转录因子的克隆与功能分析方面,就葡萄枝条中蔗糖代谢变化与抗寒性相关研究的报道还不多。本研究以抗冻性较强的2个葡萄砧木(‘贝达’、‘SO4’)和抗冻性较弱的2个酿酒葡萄品种(‘梅鹿辄’、‘黑比诺’)的田间新鲜枝条为试验材料,研究了不同生长期枝条的含水量、蔗糖含量、淀粉含量、蔗糖磷酸合成酶(SPS)、蔗糖合成酶(SS)、转化酶(Inv)、淀粉酶(Amy)、淀粉磷酸化酶(SP)活性的变化规律及相关性,探讨了不同生长期酿酒葡萄枝条中蔗糖代谢的差异,探索了蔗糖积累变化的规律,为提高酿酒葡萄果实产量和品质以及越冬抗冻性研究提供依据和参考。研究结果表明:1、葡萄茎枝中含水量与温度密切相关,4个供试葡萄品种在发芽和新梢生长期含水量较低,至6月开花期,气温上升,含水量迅速升高,比发芽期高出2.5倍,并在浆果生长期保持较高水平,到浆果成熟期和埋土越冬前期迅速下降。这说明气温较高时葡萄枝条含水量高,生长也旺盛。气温降低时,枝条的含水量也下降,生长速率也减慢;2个抗冻性强的砧木品种‘贝达’和‘SO4’枝条的含水量低于2个不抗冻的酿酒葡萄品种‘梅鹿辄’和‘黑比诺’,表明葡萄枝条含水量与其抗冻性的强弱有关。2、从5月12日发芽和新梢生长期到11月2日埋土越冬前期,供试的4个葡萄品种枝条中蔗糖含量呈“高-低-高”的变化趋势,即在越冬后的发芽期和进入越冬期前的浆果成熟期较高,而在开花期和浆果生长期较低,特别是在埋土越冬前期,比开花期和浆果生长期分别升高了3.04和2.96倍,表明在生长季中葡萄中的蔗糖主要运往果实,枝条中蔗糖积累量较低,而在越冬前枝条中蔗糖开始积累,这是葡萄越冬和抗冻性形成的重要物质基础。在发芽期和埋土越冬前期,2个砧木品种‘贝达’和‘SO4’的蔗糖含量均高于2个酿酒葡萄‘梅鹿辄’和‘黑比诺’(P<0.05),且在越冬期显著高于发芽期。3、蔗糖合成酶(SS)和蔗糖磷酸合成酶(SPS)活性与蔗糖含量的变化一致,即在气温较低的越冬后发芽期和进入越冬期前的浆果成熟期较高,而在气温较高的开花期和浆果生长期较低,两者呈明显正相关。与SS、SPS相比,蔗糖转化酶(Inv)活性较低,似乎与蔗糖含量变化无关。表明葡萄茎枝中SS、SPS是催化蔗糖合成积累的主要代谢酶,其活性明显受低温的影响而上调。4、葡萄茎枝中淀粉含量从发芽和新梢生长期到浆果成熟期一直升高,且达到最大值,而到埋土越冬前期略有下降,但与发芽期相比,高出4.4倍,差异显著(P<0.05)。淀粉酶(Amy)活性从发芽和新梢生长期一直到浆果生长期,都保持较低水平,且变化不显著;而到浆果成熟期,活性迅速升高,在埋土越冬前期略有下降,这两个时期变化与枝条中淀粉含量的变化基本一致,与淀粉含量呈正相关,表明葡萄枝条中淀粉的积累受Amy的调控。SP酶活性的变化则相反,在发芽和新梢生长期、开花期、浆果成熟期和埋土越冬期均保持较低活性,而在浆果生长期明显增高,为其它时期酶活性的3.75、7.5、18.75、5倍,表明SP可能通过调控葡萄枝条中淀粉的含量来影响浆果的生长。5、酿酒葡萄枝条在5个生长期蔗糖和淀粉含量比分别为61.68、13.03、11.13、16.42、25.44,两者比率出现先降低后升高的趋势;发芽期到浆果生长期蔗糖含量降低,而淀粉含量持续升高,此阶段蔗糖主要运往浆果供其生长;浆果成熟后至越冬前期,蔗糖含量增加,而淀粉含量略有下降,此时贮存的一部分淀粉分解成蔗糖以供葡萄越冬所需。以上这些变化在抗寒性不同的2个葡萄砧木‘贝达’、‘SO4’和2个酿酒葡萄品种‘梅鹿辄’、‘黑比诺’之间有所差异。不同品种在进入浆果成熟后期,枝条中蔗糖和淀粉含量增高与相关酶活性的变化,是葡萄越冬过程中抗冻性形成的重要物质和生理基础。