Hortic Res | 中科院植物研究所葡萄与葡萄酒科学研发团队在精准预测葡萄生长与品质年际波动及气候变化响应方面取得新进展

葡萄是全球广泛种植且最具经济价值的果树之一。葡萄产量和品质与葡萄园气候和土壤条件密切相关。如何衡量和区分气候因子与葡萄园水分状态对葡萄产量和品质的影响是实现葡萄产业可持续发展面临的关键问题。植物数学模型能够整合葡萄冠层三维结构和不同尺度生理过程，解析不同环境因子对生长和品质的调控，对指导种植者制定科学合理的管理措施以确保葡萄产量和品质具有重要意义。

2023年5月，Horticulture Research 上线了（Advance Access）中科院植物研究所葡萄与葡萄酒科学研发团队题为 GrapevineXL reliably predicts multi-annual dynamics of vine water status, berry growth, and sugar accumulation in vineyards 的研究论文，该研究对GrapevineXL功能-结构模型在田间条件下进行了改进与应用，研究结果表明该模型可精准预测田间葡萄藤水分状态、浆果生长及糖分积累的年际动态变化；预测结果表明气候变化导致的物候期提前对葡萄生长和糖积累的影响取决于气候和土壤水分的不同变化模式。

GrapevineXL模型以葡萄三维结构冠层为基础，通过耦合光辐射模块、叶片气体交换模块、水分传输模块、碳分配模块和果实生长与糖积累模块，实现了各生理过程的动态耦合及其与果实生长和品质对环境和土壤水分的动态响应。利用长达13年的观测数据对该模型进行了校准和验证，研究结果表明，该模型精准预测了不同环境条件下葡萄茎秆水势、果粒干重、果粒鲜重、果粒糖含量以及叶片气体交换对叶片黎明前和正午水势，模型参数取决于土壤类型和品种，而非种植区域。通过开展模拟气候变化的虚拟实验，当不同年份转色期提前14或28天时，果粒鲜重分别显著降低2.7%和3.22%，糖含量分别显著增加2.90%和4.29%，且在模拟的13个年份中有8个年份从转色到成熟的间隔缩短。综上，GrapevineXL模型可精准模拟和预测田间葡萄藤水分状态以及浆果生长，为实现不同环境条件下葡萄高效生产、制定可持续的田间管理措施和策略提供了重要支撑工具。

中科院植物研究所和法国农业食品环境研究院（INRAE）博士后杨伟伟（现为石河子大学副教授）为该论文第一作者，中科院植物研究所代占武研究员为该论文通讯作者。新西兰植物与食品研究院Junqi Zhu高级科学家和法国农业食品与环境研究院、波尔多大学Cornelis van Leeuwen教授和Gregory A. Gambetta教授参与了该研究工作。研究得到国家重点研发计划（2021YFE0109500、2019YFD1000100）和国家自然科学基金（31860527）资助，也得到了中法葡萄与葡萄酒研究联合实验室（LIA Innogrape）的支持。

作者介绍

中科院植物研究代占武研究员主要致力于葡萄品质改良与调控研究，主要包括（1）葡萄种质与环境因子互作对果实品质调控机理研究；（2）数学模型辅助的分子标记鉴定、候选基因发掘及基因功能分析；（3）数学模型辅助的果实品质精准调控技术研发。相关研究成果发表在Trends in Plant Science、New Phytologist、The Plant Journal、Journal of Experimental Botany等期刊。

文章链接：

https://doi.org/10.1093/hr/uhad071

转自：“园艺研究”微信公众号

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