太谷综合试验站

赵旗峰　黄丽萍　王敏　马小河

　　多倍体育种可以高效改变果树某些性状，从而达到提高产量、改良品质、增强抗逆性的目标。葡萄多倍体诱导研究起始于20世纪50年代，Dermen通过秋水仙素诱导获得了葡萄四倍体或嵌合体，日本在葡萄多倍体诱导研究方面成效最为显著。四倍体葡萄因早熟、大粒、品质好等优点深受市场的欢迎，但是目前我国四倍体葡萄品种以及四倍体葡萄诱导研究的报道较少，不同倍性葡萄品种形态特征和某些生理生化指标与染色体倍性关系的研究更是鲜有报道。

　　本研究通过对国家农作物种质资源太谷葡萄圃二倍体与四倍体葡萄品种或优系的形态特征观察与叶片叶绿素、丙二醛含量、过氧化物酶（POD）活性等生理指标的测定，揭示染色体倍性与葡萄形态特征、叶片相关生理指标的关系，以期为葡萄多倍体育种提供一定的理论依据。

　　1　材料与方法

　　1.1　试验材料

　　二倍体2 - 2 （ 圣诞玫瑰× 瑰宝）、四倍体2-2（圣诞玫瑰×瑰宝）；二倍体红地球、四倍体红地球；二倍体玫瑰香、四倍体玫瑰香花序、花蕾、卷须、新梢、叶片均取材于国家农作物种质资源太谷葡萄圃，所有参试品种均正常管理。

　　1.2　试验方法

　　叶绿素含量的提取与测定参照刘遵春等对柿树叶片叶绿素含量测定的方法进行测定；丙二醛（MDA）提取测定采用硫代巴比妥酸显色法；过氧化物酶（POD）活性测定采用愈创木酚显色法；原花色素提取与测定参考郑永丽等、姚开等的方法，采用香草醛-甲醇-盐酸溶液作为显色剂，分光光度计法测定。

　　2　结果与分析

　　2.1　不同倍性葡萄品种形态特征比较

　　从图版1，2，3可以看出，所有参试的四倍体葡萄品种均与其对照的二倍体相比较，在花序、花蕾、卷须、梢尖、新梢、叶片等形态方面均表现出巨大性的特点。

　　2.2　不同倍性葡萄品种叶片生理指标比较

　　2.2.1　不同倍性葡萄品种叶绿素含量的比较

　　从图-1可以看出：（1）相同倍性、不同品种条件下，四倍体玫瑰香叶片中叶绿素总量最高，与红地球、2-2之间的差异达到显著性水平，2-2叶片中的叶绿素总量含量高于红地球，差异达到显著性水平；（2）相同品种、不同倍性条件下，叶片中叶绿素总量含量变化的影响不完全相同，即：四倍体玫瑰香叶片中的叶绿素总量高于二倍体，且达到显著性水平；四倍体2-2叶片中的叶绿素总量高于二倍体，差异不显著；四倍体红地球叶片中的叶绿素总量低于二倍体，且达到显著性水平；（3）玫瑰香四倍体叶片叶绿素总量在供试品种叶片中含量最高，差异达到显著性水平。

　　2.2.2　不同倍性葡萄品种丙二醛（MDA）含量比较

　　从图-2可以看出：（1）相同倍性、不同品种条件下，二倍体2-2叶片中MDA最高，与红地球、玫瑰香之间的差异达到显著性水平，红地球叶片中的MDA含量高于玫瑰香，差异达到显著性水平；四倍体红地球叶片中MDA含量最高，与2-2之间的差异达到显著性水平， 玫瑰香叶片中的MDA含量高于2-2，差异未达到显著性水平；（2）相同品种、不同倍性条件下，叶片MDA含量变化不完全相同，即：四倍体玫瑰香、红地球叶片中的MDA高于二倍体，且差异均达到显著性水平；二倍体2-2叶片中的MDA高于四倍体，差异达到显著性水平；（3）2-2二倍体叶片中的MDA含量不仅高于其四倍体，还高于红地球、玫瑰香的二、四倍体。

　　2.2.3　不同倍性葡萄品种过氧化物酶（POD）活性比较

　　由图-3可以看出：（1）相同倍性、不同品种条件下，四倍体叶片中2-2品种POD活性最高，与玫瑰香之间的差异达到显著性水平；二倍体叶片中2-2品种POD活性最高，与红地球、玫瑰香之间的差异达到显著性水平，红地球叶片中的POD活性高于玫瑰香，差异达到显著性水平；（2）相同品种、不同倍性条件下，叶片中POD活性变化的影响相同，即：四倍体叶片中的POD活性高于二倍体；（3）2-2品种四倍体叶片中的POD含量不仅高于其二倍体，还高于红地球、玫瑰香的二、四倍体。

　　2.2.4　不同倍性葡萄品种原花色素含量比较

　　由图-4可以看出：（1）相同倍性、不同品种条件下，二倍体2-2叶片中原花色素含量最高，与红地球、玫瑰香之间的差异达到显著性水平，红地球叶片中的原花色素含量高于玫瑰香，差异达到极显著性水平；四倍体2-2叶片中原花色素含量最高，与红地球、玫瑰香之间的差异达到极显著性水平，玫瑰香叶片中的原花色素含量高于红地球，差异达到极显著性水平；（2）相同品种、不同倍性条件下，叶片中原花色素含量变化的影响不完全相同，即：四倍体玫瑰香、2-2叶片中的原花色素含量高于二倍体，且达到极显著性水平，而二倍体红地球叶片中的原花色素含量高于四倍体，差异达到极显著性水平；（3）2-2品种四倍体叶片中的原花色素含量不仅高于其二倍体，还高于红地球、玫瑰香的二、四倍体。

　　3　结论

　　（1）不同葡萄品种四倍体的花序、花蕾、卷须、梢尖、新梢、叶片等形态方面与二倍体对照，均表现出巨大性的特点。

　　（2）四倍体葡萄品种2-2、玫瑰香叶片中叶绿素a、b含量及叶绿素总量均高于二倍体；四倍体红地球叶片叶绿素a含量高于二倍体，叶绿素b含量、叶绿素总量低于二倍体。

　　（3）四倍体玫瑰香、红地球叶片中的MDA含量显著高于二倍体，四倍体2-2叶片中的MDA含量低于二倍体，差异达到显著性水平；不同葡萄品种MDA含量均非常低。

　　（4） 四倍体葡萄品种叶片POD活性高于二倍体。

　　（5）四倍体2-2、玫瑰香叶片原花色素含量显著高于二倍体，四倍体红地球叶片原花色素含量显著四倍体。

　　4　讨论

　　在植物杂交育种方法中，有性杂交育种可以培育奇数多倍体和异源多倍体。染色体的同源倍数越多，细胞核和细胞的体积越大，叶片大小、厚度、气孔和花粉粒大小、花和种子大小、茎的粗度也随之递增，这种特征称为多倍体的巨大性。多倍体植物的“巨大性”不是绝对的，不同倍性不同器官表现不同。如柴兴容等通过秋水仙素诱导甜瓜植株，获得的各种四倍体甜瓜（薄皮甜瓜、厚皮甜瓜、哈密瓜等），其果实反而比二倍体小，长形和大型果实变小程度更加明显；而王园园等四倍体杂交兰遗传性状分析及其抗逆性研究的结果表明，四倍体兰花在形态特征上明显比其二倍体“巨大”。本研究结果也表明，供试四倍体葡萄品种形态特征均比二倍体品种表现出巨大性的特点。

　　光合作用是植物体内重要的代谢过程，它直接关系作物的产量和品质。而光合色素又是植物吸收太阳光能进行光合作用的重要物质，含量高低会直接影响植物光合效率。四倍体葡萄2-2、玫瑰香叶片中叶绿素 a、b 含量及叶绿素总量均明显高于二倍体，这与对多倍体西瓜、萝卜、连翘、番茄研究中的结论一致。这可能是因为染色体经同源加倍后，由于重复基因剂量效应，而使基因的表达增加，导致生理活性得到提高的缘故。

　　丙二醛（MDA）是膜脂氧化降解的主要产物，具有很强的细胞毒性，能够引起细胞膜功能紊乱，且对许多功能分子有破坏作用，因此MDA含量增加是植物细胞损伤的直接原因。不同倍性、不同葡萄品种MDA含量均非常低，可能由于供试葡萄品种所处环境一致，未受到逆境胁迫。

　　过氧化物酶（POD）广泛存在于植物体中，与植物生长关系密切，并且参与一系列的生理生化过程。许多研究结果表明，过氧化物酶活性与植物的抗病性具有相关性。四倍性葡萄品种中POD活性高于其二倍体，说明四倍体葡萄清除体内过氧化物的能力强，抵抗能力强。

　　原花色素是植物多酚化合物的一类，具抗氧化和自由基清除能力的生理活性，四倍性葡萄品种2-2、玫瑰香叶片原花色素含量高于其二倍体，说明染色体倍性的增加可能造成原花色素含量的增加，从而增强了同源多倍体的抗逆性。葡萄同源四倍体相对于二倍体植株而言，其花序、花蕾、卷须、梢尖、新梢、叶片等形态方面均表现出巨大性的特点，同时叶片相关生理指标均不同程度得到提高，适应性和抗逆性增强。因此葡萄倍性育种不仅快速高效，更为植物抗逆性的提高和产量的增加提供了一条有效途径。