树冠管理塑造葡萄与葡萄酒品质：树冠高度对酚类组成及挥发性代谢组的影响

《Food Research International》：Canopy management shapes grape and wine quality: Effects of canopy height on phenolic composition and volatile metabolome

　　

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  冠层高度通过协调微气候与生理响应调节葡萄及葡萄酒品质。
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  PV140处理表现出更高的DFR和UFGT酶活性以及更显著的花青素积累。
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  PV140葡萄酒表现出更高的酚类含量和更优的色泽特性。
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  冠层高度重塑了葡萄酒挥发性代谢组，鉴定出165个差异代谢物，以萜类化合物为主。

引言

葡萄浆果的组成是决定葡萄酒品质的主要因素，并受葡萄园管理实践和生态环境条件的强烈影响。在葡萄栽培因素中，冠层结构在塑造果穗区微气候和光照环境方面起着关键作用，从而影响光合性能、浆果成熟和代谢物生物合成（Zhang等，2025）。合理的冠层管理可以改善冠层内的光照分布和空气流通，而过度的营养生长则可能导致严重的遮荫、光透过率降低以及果穗区温度和湿度条件的改变（Jackson & Lombard，1993）。因此，适当的冠层管理是改善浆果组成和葡萄酒品质的重要策略。

酚类化合物是葡萄和葡萄酒品质的重要贡献因素。其中，花青素和黄-3-醇等类黄酮对浆果着色、葡萄酒色泽稳定性和感官特性有重要贡献。这些化合物的生物合成涉及苯丙烷类和黄酮类途径的协调调控，苯丙氨酸解氨酶（PAL）、查尔酮异构酶（CHI）、二氢黄酮醇-4-还原酶（DFR）和UDP-葡萄糖:黄酮类-3-O-糖基转移酶（UFGT）等酶在其积累过程中发挥重要作用（He等，2012；Shahab等，2023）。除了花青素总量之外，单个花青素组分的构成也可能影响葡萄酒的色泽特性。酰化花青素（包括乙酰化衍生物和香豆酰化衍生物）通常比非酰化形式具有更高的结构稳定性，可能通过分子内助色效应及相关相互作用促进色泽稳定（Zhao等，2022）。之前的研究表明，适当的光照可以促进花青素积累，而过度的高温暴露或严重遮荫可能会抑制花青素的生物合成（Chen等，2026）。因此，果穗暴露与冠层保护之间的适当平衡对于酚类化合物的有利积累至关重要。除了酚类化合物外，挥发性化合物也是葡萄酒香气和品质的重要贡献因素。葡萄酒香气来源于葡萄来源和发酵来源的挥发性化合物，包括萜烯类、酯类、醇类、醛类和酮类。这些化合物对葡萄园微气候条件非常敏感，尤其是光照暴露、温度和浆果成熟度，它们可以影响葡萄中香气前体物的形成，并最终影响酿酒过程中的葡萄酒挥发性特征（Ghiglieno等，2023；Tian等，2023）。

宁夏贺兰山东麓是中国主要的葡萄酒产区之一，具有干旱至半干旱大陆性气候特征，生长季期间太阳辐射强烈、降水量低、昼夜温差大（Zhang等，2022；Zhao等，2023）。虽然这些条件有利于糖分积累和浆果成熟，但果穗区过度的光照和高温暴露可能会对酚类组成和香气发育产生不利影响（Greer等，2019；Ju等，2023）。葡萄栽培措施，包括摘叶（Ani?等，2021；Cataldo等，2021）、冠层结构调控（Parker等，2016；Xie等，2026；Zhang等，2025）和叶面诱导剂施用（Liu等，2025），可以显著影响葡萄和葡萄酒的酚类及香气特征。然而，冠层高度对果穗区微气候、光合性能、花青素生物合成、酚类组成和葡萄酒挥发性特征的整合效应仍有待深入了解，特别是在干旱和半干旱葡萄栽培条件下。

因此，本研究的目的是：（i）评估冠层高度对冠层结构、果穗区微气候、光合性能和浆果成熟的影响；（ii）表征花青素生物合成酶活性、葡萄酚类组成、单个花青素种类以及葡萄酒酚类和色泽特性的变化；（iii）利用非靶向气相色谱-质谱联用（GC-MS）技术表征葡萄酒挥发性代谢组，并探究其与冠层结构参数、果穗区微气候以及葡萄和葡萄酒品质特征之间的关系。本研究结果揭示了冠层高度介导的葡萄和葡萄酒品质调控背后的生理和代谢响应机制，为干旱和半干旱葡萄栽培区的精准冠层管理提供了科学依据。

章节片段

葡萄园地点与实验设计

本实验于2024年在中国宁夏贺兰山东麓的一个商业葡萄园中进行（106°04′22″ E，38°43′23″ N）。选用种植11年的小维多（Vitis vinifera L. cv. 'Petit Verdot'，PV）葡萄树，采用改良垂直引缚法（M-VSP）栽培。葡萄树按南北方向种植，株行距为0.7 m × 3.5 m，冬季采用短梢修剪法。设置了四个冠层高度处理：80 cm（PV80），

冠层高度对冠层结构、果穗区微气候和浆果成熟的影响

各冠层高度处理间的冠层结构参数存在显著差异（表1）。随着冠层高度从PV80增加到PV170，LAI从0.84增加到2.52，增幅约为3倍。相反，PAR从552.00显著降低至192.00 μmol·m^?2·s^?1，降幅为65.22%，而FTC从0.46降至0.16。结果表明，增加冠层高度逐步增加了冠层密度，使冠层更加

结论

冠层高度通过冠层结构、果穗区微气候、光合性能、花青素生物合成、酚类组成和葡萄酒挥发性代谢组的协调变化来调节葡萄和葡萄酒品质。增加冠层高度降低了果穗区的光照利用率和昼夜温差，同时增加了相对湿度，而中等冠层高度维持了更利于光合性能和浆果成熟的平衡状态。在所测试的

CRediT作者贡献声明

Rui Xie（谢瑞）：撰写——审阅与编辑，撰写——初稿撰写，可视化，数据管理，概念构思。Tian Shen（沈天）：撰写——审阅与编辑，软件，方法学，基金获取，数据管理。Rui Hu（胡瑞）：可视化，调查研究，数据管理。Pu Ren（任朴）：调查研究，形式分析。Meilong Xu（徐美龙）：撰写——审阅与编辑，指导监督，方法学，基金获取。Yulin Fang（方玉林）：撰写——审阅与编辑，项目管理，基金获取。Yanlun Ju（屈燕轮）：撰写—

利益冲突声明

作者声明不存在已知的竞争性经济利益或个人关系可能影响本文所报告工作的情况。

致谢

本研究得到了中国农业科研系统专项基金（CARS-29-28）、宁夏农业高质量发展和生态保护科技创新示范项目（NGSB-2021-4-02）、宁夏回族自治区领军人才培养计划（2024GKLRLX11）以及中国农业科研系统葡萄产业专项基金（CARS-29-zp-6）的资助。

Rui Xie（谢瑞）|Tian Shen（沈天）|Rui Hu（胡瑞）|Pu Ren（任朴）|Meilong Xu（徐美龙）|Yulin Fang（方玉林）|Yanlun Ju（屈燕轮）