酿酒葡萄品种改良岗位
唐晓萍团队
摘 要：杂交育种是选育葡萄新品种的主要手段，分析后代果实酿酒品质，阐明品质性状遗传倾向，为选育葡萄新品种提供理论依据。以黑比诺和马瑟兰杂交后代果实为材料，研究果实基本品质及果实不同部位不同酚类物质含量差异，并进行遗传分析。结果表明：F1代果实性状均为数量性状，广泛分离呈连续分布。其中F1代果形指数和出汁率变异系数较大，且表现为较高的超低亲遗传；F1代可溶性固形物和可滴定酸含量的优势率为正值，表现出一定的强亲优势；F1代平均穗重呈小于双亲遗传，存在皮肉比是其母本3倍的后代，出汁率表现为趋双亲遗传；F1代出现了红色葡萄和绿色葡萄的后代，且红葡萄后代总花色苷含量超低亲率为67.24%，呈趋于低亲遗传；后代果皮中酚类物质呈超双亲遗传，且存在种子中总酚和单宁含量高于双亲2～3倍的后代；后代总类黄酮物质含量在果皮和种子中含量较高，呈广泛分离；72.37%的后代果皮中原色素含量低于黑比诺，表现为减性遗传。杂交后代平均粒重和可滴定酸含量表现一定的超高亲遗传，可溶性固形物含量介于双亲间遗传。果实不同部位不同酚类物质遗传规律不同，果皮中总酚和单宁含量表现为较高的加性遗传，具有一定的的强亲优势。
关键词：酿酒葡萄；F1代；果实品质；遗传倾向
葡萄作为我国主要栽培的果树之一，正确的把握育种目标，理清育种技术，是促进我国葡萄产业更好发展的关键。目前我国葡萄育种以鲜食选育为主，酿酒葡萄育种未得到有效重视，且目前我国主栽的酿酒葡萄品种以国外引进为主，缺少具有较高影响力的自育品种。近几年我国葡萄酒产业发展迅速，葡萄酒生产量达到世界第六且消费量达到世界第五，使得我国已经成为世界葡萄酒生产大国，但目前还不是高品质葡萄酒生产大国，因此，开展选育具有自主知识产权且能够适应我国风土的酿酒葡萄新品种就显得非常重要，通过品种创新改良能够促进我国葡萄产业发展，提高我国葡萄酒产品竞争力。葡萄酒生产中“三分靠工艺，七分靠原料”，葡萄原料的好坏直接决定葡萄酒成品的品质，酿酒葡萄果实主要酿酒品质包括糖酸、出汁率、酚类物质、香气物质等，研究酿酒葡萄杂交后代果实品质指标的遗传规律对提高葡萄品质改良、提高育种效率有着非常重要的作用。国内外对葡萄亲本及F1代的农艺性状及果实品质的遗传规律曾有报道，对两个西班牙葡萄亲本及F1代分析表明，F1代的农艺性状和果实品质呈现出连续变异。对龙眼葡萄后代分析发现，F1代在单果重、果形指数、可食率、可溶性固形物等经济性状上具有一定的杂种优势。葡萄F1代果实中可溶性固形物和可滴定酸含量在不同的杂交组合呈现不同的遗传趋势，联邦科学与工业研究组织发现，杂交后代成熟果实的可溶性固形物和可滴定酸含量均存在较强的加性效应。对10个鲜食葡萄杂交组合遗传变异分析结果表明，欧美种杂交后代的可溶性固形物含量传递力高于欧亚种杂交后代，且含糖量在遗传中均存在加性效应。香气物质是葡萄果实的重要品质，对浓香型品种和无香型品种杂交群体分析发现，香气物质在F1代出现广泛分离，提供了丰富的育种材料。Alberto等通过对莫纳斯特雷尔与西拉的后代进行花青素的遗传分析，目的选育品质像莫那斯特雷尔的新品种，能够很好地适应当地的农业生态条件。通过对黑比诺与马瑟兰的F1代果实基本酿酒品质和果实不同部位酚类物质的分析，研究各项果实品质指标的遗传倾向，为杂交育种选择亲本提供材料依据，提高育种效率，为选育优质酿酒葡萄新品种奠定理论基础。
1 材料与方法
1.1 试验材料
黑比诺与马瑟兰组合于2015年杂交获得种子，经过层积等处理于2016栽培于山西省农业科学院果树研究所葡萄育种园，株行距为0.5m×2.5m，常规管理。于2019年9月开始对完全成熟的亲本及后代进行采样，通过冰盒带回实验室，对果实基本品质进行测定，利用液氮速冻100 g果实于超低温冰箱中，用于酚类物质的测定。
1.2 试验方法
1.2.1不同品种酿酒葡萄成熟期品质评价
葡萄果实参照《果树种质资源描述符》进行果实基本品质性状的描述试验。
1.2.2果实不同部位酚类物质测定
对从超低温取出的葡萄果实进行果皮、果肉、种子的分离，用滤纸将果皮和种子上的汁液吸收干净后取2 g果皮、6 g果肉、2 g种子分别于100mL棕色容量瓶中，用70%的乙醇于暗处浸提24 h，过滤后的滤液为酚类物质提取液。采用Folin-Ciocalteu法测定总酚和单宁含量；通过氯化铝比色法测定总类黄酮；采用正丁醇-盐酸比色法测定原花色素含量；称0.4 g果皮于100 mL棕色容量瓶中，用1%盐酸-甲醇溶液于暗处提取12 h后滤液为总花色苷提取液，采用 pH 值示差法测定花色苷含，以二甲花翠素葡萄糖苷表示（ mg·g-1FW）。
1.2.3统计分析
采用利用Excel 2016软件进行数据分析及图表的制作。
变异系数、遗传传递力和优势率等的计算公式如下：
变异系数CV=S/F×100%；
优势率Ha=（F–MP）/MP×100%；
组合传递力（遗传传递力）Ta=F/MP×100%。
S：标准差，Y：子代平均值，F：F1代平均值，MP：亲本平均值（亲中值）。
2 结果与分析
2.1 F1代果实基本品质性状遗传变异分析
黑比诺与马瑟兰的76个杂交后代成熟果实基本品质遗传变异如表1，平均穗重等8项指标组合传递力为67.22%～114.58%，呈现连续分布。其中F1代果形指数和出汁率变异系数较大，后代呈较广泛分离，且表现为较高的超低亲遗传；F1代可溶性固形物可滴定酸含量的优势率为正值，且超高亲率分别为22.37%、48.68%，表现出一定的强亲优势。从图1 F1代果实基本品质遗传趋势可以看出，F1代8项果实品质指标在后代中广泛分离，呈现为数量性状。其中F1代平均穗重有趋小方向的分离，较高比例后代平均穗重为30g～90g之间，呈小于双亲遗传；F1代中有76.22%的后代皮肉比介于双亲之间，但出现了较高皮肉比的后代，为0.81，比父本马瑟兰高65.98%，比母本黑比诺高202.58%。较高比例的后代果形指数低于其父本马瑟兰，集中在1.05～1.20之间。由于双亲可溶性固形物含量差距较大，后代可溶性固形物含量多集中在双亲的18.01%～22.00%之间。后代出汁率主要集中在双亲之间，表现为趋双亲遗传。
2.2F1代葡萄果实酚类物质含量遗传变异分析
2.2.1 F1代葡萄果皮中酚类物质含量遗传变异分析
黑比诺与马瑟兰杂交76个后代果实不同部位中酚类物质含量呈连续变异，变异系数较高，由表2中F1代葡萄成熟果皮中酚类物质含量遗传变异可知果皮中原花色素变异系数最高，为77.13%，后代存在较广的分离。F1代果皮中总酚和单宁含量优势率为正值，且超高亲遗传率分别为52.63%、36.84%，表现一定的强亲优势。四种酚类物质在果皮中含量的组合传递力均较高，介于71.26%～82.86%之间。两种红色亲本杂交后，颜色出现分离，其中红色品种60个，绿色品种16个，在60个红色品种中，总花色苷组合传递力为75.28%，但超低亲率较高。由图2F1代葡萄成熟果皮中酚类物质含量遗传趋势可以看出，F1代中出现了2个总花色苷含量较高的后代，其含量分别为9.18mg·g-1、8.62 mg·g-1；后代果皮中总酚和单宁含量存在较高的加性效应，其总酚含量集中在高于其父本马瑟兰。由于双亲果皮中总类黄酮含量相近，其F1代果皮中总类黄酮含量介于0.81 mg·g-1～7.92 mg·g-1之间。
2.2.2 F1代葡萄果肉中酚类物质含量遗传变异分析
黑比诺与马瑟兰76个后代葡萄果肉中酚类物质含量遗传变异如表3，果肉中单宁含量变异系数为70.38%，组合传递力为53.78%，且由图3遗传趋势可以看出，后代果肉中单宁含量高于母本黑比诺的只有4个，呈小于双亲遗传，存在明显遗传减性效应。后代果肉中总类黄酮和原花色素优势率分别为14.30%、22.28%，超高亲遗传率分别为43.43%、42.11%，总类黄酮含量是其高亲2倍以上的后代有3个，原花色素是其高亲2倍以上的有9个，均具有较高的强亲优势。
2.2.3 F1代葡萄种子中酚类物质含量遗传变异分析
种子中酚类物质含量对酿酒葡萄酿酒品质有关键作用，由表4中76个后代葡萄种子中酚类物质含量遗传变异可看出，种子中四种酚类物质变异系数最低为74.36%，优势率均为正值，且大于100%。总类黄酮组合传递最高，为308.67%，后代超高亲遗传率也均大于70%，遗传加性效应明显，后代表现出一定的强亲优势。在图4遗传趋势可以看出，总酚含量最高的后代为37.60mg·g-1，分别比其双亲高136.76%、248.15%；黑比诺与马瑟兰种子中总类黄酮含量相近，分别为2.66 mg·g-1、2.21mg·g-1，但后代分离分离较大，其后代含量介于0.27mg·g-1～26.82 mg·g-1之间。原花色素在种子含量较低，其后代中含量最高为1.39 mg·g-1。
3 讨论与结论
杂交育种是葡萄选育新品种的常规途径，也是目前国内外应用最有效的方法之一，如通过欧亚种葡萄与山葡萄杂交,先后培育出北玫、北红等新品种，表现为抗旱、高糖的特性，且研究发现，对山葡萄多代杂交后，能明显提高酿造葡萄酒的品质。葡萄酒的品质取决于酿酒葡萄果实的品质，通过对新疆19个酿酒葡萄品种果实测定表明，单果重、果形指数、糖酸、出汁率、风味等指标能够反映酿酒葡萄果实加工品质的绝大部分信息。曹亚平等对9个杂交组合512个株系分析发现，8个组合的杂交后代果穗重一般低于亲中值，存在出现小果穗的遗传倾向，与本研究中F1代平均穗重较高比例低于双亲的分布一致。Ban Y等对一杂交群体进行QTL分析发现了一个增加浆果重量的等位基因，在黑比诺与马瑟兰后代中平均粒重出现了明显的分离，果粒重量的变化可能是数量性状，这些结果都将有助于提高葡萄育种目的性选择。母本黑比诺是一个果皮较薄的酿酒品种，与父本马瑟兰皮肉比差异较大，使得较高比例后代皮肉比介于双亲之间，且表现明显的分离。郑永春等对72个山葡萄杂交组合后代糖酸分析发现，后代果实中总酸和糖含量的分离表现为连续分布，且有趋向于高酸和低糖的亲本，这与黑比诺和马瑟兰F1代果实可滴定酸含量较多子代接近高亲黑比诺的趋势一致。红葡萄酒中的多酚物质主要来源于果实，其包括总酚、单宁、总类黄酮、原花色素、花色苷等物质，且果实不同部位酚类物质含量对加工品质影响不同，Somkuwar R G等通过对葡萄果实不同部位中总酚、单宁、花青素的测定来比较6个酿酒葡萄品种的加工品质。通过对黑比诺与霞多丽杂交后代果实不同部位五种酚类物质的比较，能够反映后代酚类物质的遗传规律。对二倍体与四倍体杂交后代的研究发现，后代花青素总含量遵循加性遗传模型，且不同倍体种群中不同类花青素对总花青素含量的相对贡献差异显著，二倍体红色品种黑比诺与二倍体红色品种马瑟兰杂交后，后代出现了红葡萄和绿葡萄的后代，其中红葡萄后代总花色苷含量有趋于低亲遗传，这与李坤等对5个自交葡萄组合和9个杂交葡萄组合出现颜色性状分离的结论一致，遗传分析认为葡萄果色是由主基因控制，红色为显性基因，绿色为隐形基因。酿酒葡萄果实不同部位酚类物质含量不同，张娟等对20个酿酒红品种果实不同部位酚类测定发现，果皮中酚类物质含量最高，果肉中最少，且不同品种间酚类物质含量存在显著差异，黑比诺与马瑟兰杂交后代中存在种子中总酚和单宁含量出现了高于双亲2～3倍的后代，这可能与后代种子不能够完全成熟有关，酿酒葡萄在发育过程中，种子中总酚和单宁含量逐渐降低。谭伟等研究发现毛欧杂交后代果皮中总酚含量呈趋低向遗传，这与欧亚种黑比诺和欧亚种马瑟兰杂交后代果皮中酚类物质呈趋高向遗传相反，这可能与亲本的选择有关。总类黄酮物质在果皮和种子中含量较高，Zhu L等在栽培实践发现，当地气候环境有利于本土葡萄果皮中类黄酮的积累，其中NW196葡萄为当地野生葡萄的后代，在夏季果皮中类黄酮的积累优于非本土葡萄。在黑比诺与马瑟兰F1代果皮和种子中总类黄酮含量呈广泛分离，其变异主要来自遗传，代红军等对赤霞珠果皮中总类黄酮含量的分析发现，在果实完熟时期含量最高，类黄酮的代谢与苯丙氨酸解氨酶、肉桂酸4-羟基化酶、4-香豆酸辅酶A连接酶活性密切相关。原花色素主要存在于果皮中，其F1代果皮中原色素含量有低于双亲的趋势，表现为减性遗传，这与谭伟等研究2-1-3与宝石解百纳杂交后代果皮中原花色素的遗传趋势一致。
黑比诺与马瑟兰杂交后代果实品质性状呈现较广的分离，表现为连续分布，其中平均粒重和可滴定酸含量表现一定的超高亲遗传，皮肉比和可溶性固形物含量介于双亲间遗传。果实不同部位不同酚类物质遗传规律不同，果皮中总酚和单宁含量表现为较高的加性遗传，具有一定的强亲优势，可应用到杂交育种亲本选择中，提高酿酒葡萄选育的目的性。