育种方法与技术岗位

高宇 卢江

  在葡萄育种及生产过程中，对果品品质的检测是重要的一环。常规的步骤是从杂交群体或果园中采样或抽样，在前处理后进行相关指标的检测。然而由于葡萄品质指标（如单宁、花青素等）相对较多，需分项检测，因此前处理步骤较长，加之采样分为多个阶段，区域间果品品质具有差异(Gao et al,2016)，样品量较大，耗时耗力，开发高效简便的检测手段是未来育种及葡萄园生产管理所需。无损近红外光谱技术可以通过近红外光谱检测植物组织（如果实）内部的化学基团产生图谱，通过前期研究，已可通过一次检测对其中多个主要品质成分（如糖、酸、多酚等）进行定性，并可对不同处理/阶段的果实的化合物进行定量比较。近红外光谱技术能快速生成大量数据，结合化学计量学的多元数据建立预测模型，从而应用于未来快速检测。近年来，近红外光谱已通过实验研究逐步应用于农作物的品质检测上（Fan et al, 2020; Zhang et al,2020），在葡萄中也有所研究，目前主要检测指标为糖、酸、花青素(Donis-González et al, 2020)。而随着我们对植物的研究不断加深，一些与植物发育成熟及品质相关的指标也可在未来加入检测中，从而全方位更准确的建立预测模型。这其中就包括近年来通过前沿的多糖检测技术检测葡萄成熟过程提出的去酯化果胶(de-esterified pectin)、木葡聚糖(xyloglucan)、阿拉伯糖半乳糖蛋白(arabinogalactan protein)、延展蛋白(extensin)（图1）等大分子标记物 （Gao et al, 2019; Moore etal, 2014），这些标记物大分子不仅在多糖层面上反映出果实的成熟过程，也为果实采后的加工提供了细胞结构信息。

  另一方面，这些多糖分子的变化也是植物叶片及果实受病害侵染下的生化反应，运用这项技术快速鉴别病害，特别是对在侵染初期表观不明显时锁定病害，及时处理尤为重要（Lee et al, 2016;Rodionov et al, 2016）。目前根据多糖内部的官能团及化学键可以通过红外光谱检测（图2），因此可通过比较分析光谱的数据，结合理化数据建立更准确的模型。

  通过前期检测器械的不断革新，目前红外光谱检测设备已实现便携、简单易操作的特点（图3），未来通过进一步集成为智能装备可将之开发应用到育种、葡萄园管理平台。