铜（Cu）是绝大多数生物体生长发育所必需的微量营养元素,当铜积累量超过一定限度,则会产生毒性,影响植物包括葡萄的一系列生化反应和生理过程。褪黑素作为一个广谱有效的抗氧化物质,能够显著提高植物在生物和非生物逆境胁迫下的耐受能力。本课题组前期研究发现褪黑素可显著缓解葡萄铜胁迫,而褪黑素参与葡萄果实发育过程的铜逆境胁迫应答的作用机制,尚不清楚。因此,阐明酿酒葡萄果实发育过程中褪黑素对铜胁迫响应的分子生物学机制,对铜胁迫下的葡萄栽培具有重要意义。本实验拟以赤霞珠为材料,以转色期以后的葡萄果实为试材,定期采样至果实成熟,先用不同浓度的铜溶液胁迫,以空白作为对照,然后用不同浓度褪黑素溶液处理。设置4个铜农药浓度,4个褪黑素溶液浓度,测定葡萄生理与氧化应激反应、抗氧化酶及酶活基因表达量以及非酶抗氧化剂保护系统对铜胁迫的响应,同时通过HPLC-MS/MS监测葡萄内源褪黑素含量的动态变化,通过Real-Time PCR等方法测定葡萄合成通路关键酶TDC,T5H,AANAT,ASMT在不同浓度铜胁迫条件下在基因水平上的变化规律,寻找/确认铜胁迫条件下褪黑素合成的关键响应酶,从分子和生理水平上揭示酿酒葡萄果实成熟过程与果实发酵过程中褪黑素对铜胁迫响应的分子机制。研究得到的结果如下:（1）适度的低铜胁迫会促进总酚、总类黄酮及总黄烷醇的生成;高浓度的铜胁迫会抑制它们的生成。而总花色苷在转色期以后的生长发育过程中整体呈现含量上升的趋势,且其对铜胁迫处理较为敏感,较低浓度的铜胁迫对其合成具有一定的促进作用,高度铜胁迫都会对其合成具有抑制作用,且铜胁迫浓度越高,抑制效果越明显。总体来说,低浓度的铜农药处理条件下,几乎所有的多酚物质含量均升高。高铜浓度条件下,多酚类物质含量会明显降低。（2）外源喷施铜农药进行胁迫处理会造成葡萄果实中铜含量的激增。低浓度的铜胁迫在一定程度上提高了葡萄果实的抗氧化能力。在高铜浓度范围,葡萄酒的抗氧化能力显著降低。低浓度的铜胁迫处理对褪黑素的合成有较轻微的抑制作用;相反,较高浓度的铜胁迫处理对褪黑素的合成具有明显的促进作用。控制褪黑素合成的关键基因表达量的表现与褪黑素含量的表现基本一致。（3）适度的低浓度铜胁迫会轻微抑制MDA的生成,高浓度的铜农药则会显著激发MDA的生成。低浓度的铜农药处理组轻微抑制了SOD、CAT、POD的活性,但是影响不大,而高浓度的铜农药处理组显著增加了三种抗氧化酶的活性。在发育期内,从整体上来看,适度的低浓度铜农药处理对AsA/DHA及GSH/GSSG比值影响不大,与抗氧化酶活性的变化基本一致,高浓度的铜胁迫则会显著降低该比值,高浓度的铜胁迫会对葡萄果实产生严重的氧化胁迫。（4）铜胁迫诱发的氧化胁迫会导致AsA/DHA及GSH/GSSG比值降低,而通过外源喷施褪黑素可以提高抗坏血酸-谷胱甘肽循环中关键物质的含量和AsA/DHA及GSH/GSSG的比值。褪黑素在作为氧化剂直接清除自由基的同时,不仅可以提高抗氧化酶的活性,也可以提高非酶抗氧化系统中抗坏血酸-谷胱甘肽循环中关键物质的含量及比值,从而帮助植物抵御逆境胁迫。