制汁葡萄品种改良岗位

郭艺欣 郭印山 林洪 刘镇东 姜长岳 郭修武

 

  我国生产中的葡萄主栽品种抗寒性较差，在冬季最低温度低于-15℃的地区需要埋土防寒才能安全越冬。而我国传统的葡萄主产区，如华北、西北及东北的大多数地区，冬季非常寒冷，每年冬季葡萄必须采取埋土防寒葡萄才能安全过冬。冬季葡萄埋土及春节撤土工作，不仅大幅度增加果园人力、物力的投入，而且会扬起沙尘，破坏生态环境，造成环境污染，此外随着树龄增加，对树体的损伤逐年加重，严重影响次年的葡萄产量和品质。因此，进行葡萄种质资源的抗寒性鉴定及培育抗寒葡萄品种对于我国北方地区葡萄生产具有重要的意义。

 

  本研究以25个葡萄栽培品种及本团队选育的杂交抗寒优系为试验材料，采用测定渗透调节物含量与差热分析法鉴定葡萄品种和杂交优系的抗寒性，明确不同的葡萄品种和杂交品系的抗寒能力，以期为品种推广应用提供理论依据。

 

  1 材料与方法

 

  1.1 试验材料

 

  试验材料均取自沈阳农业大学葡萄试验园，采用一致的常规管理。试验于2020年和2021年进行。

 

 

  1.2 试验方法

 

  1.2.1 材料采集及处理

 

  结合冬季修剪，每份品种资源采集5-8根充分成熟的一年生枝条，将枝条放入4 ℃冰箱低温锻炼1个月。取枝条中部3-8节部位，一部分枝条避开芽点剪成小段，将枝段用卷笔刀卷成均匀的薄片，锡纸包好，放入标号的密封袋，浸入液氮，放入-80 ℃超低温冰箱保存备用，用于生理指标的测定。另一部分枝条用于差热分析法抗寒性鉴定。

 

  1.2.2 可溶性糖含量的测定

 

  可溶性糖含量的测定采用的是蒽酮比色法（王学奎，2006）。

 

  1.2.3 可溶性蛋白质含量的测定

 

  可溶性蛋白质含量的测定采用考马斯亮蓝法。

 

  1.2.4 脯氨酸含量的测定

 

  脯氨酸的含量的测定采用的是酸性茚三酮法。

 

  1.2.5 差热分析法测定葡萄抗寒性

 

  取出低温胁迫处理好的试材，避开芽眼，用果枝剪取长度约为3 cm左右的的枝条节间，将剪好的枝条放入有湿润吸水纸的的电热模块中，每个模块中放2段，3次重复。以泡沫板（40mm x 40mm x 9mm）覆盖住，使枝条与模块密切接触，运行程序。程序设定为：用时1 h从室温降至-4 ℃，保持1 h；4 ℃·h-1的速度降至-40 ℃，保持1 h；45 min内升温至4 ℃，对枝条低温放热情况进行分析，利用Excel2007软件作图。可得到三个峰值，分别为韧皮部开始放热时的温度,韧皮部放热结束时的温度，木质部放热完全结束时的温度，选取木质部完全放热的温度为统一的比较条件，评价其抗寒性。

 

  2 试验结果

 

  2.1 可溶性糖含量的分析

 

  由表2可知，葡萄品种枝条的可溶性糖含量各不相同，介于5.13~11.13 mg/g之间。测定的葡萄品种资源中可溶性糖含量最高的是山葡萄品种双优，最低的是红地球，分别为11.13 mg/g、5.13mg/g。从种群上来看，山葡萄可溶性糖含量的为11.13mg/g、山欧杂种可溶性糖含量的范围为10.02~10.09 mg/g、欧美杂种可溶性糖含量在6.14~9.46 mg/g之间波动、欧亚种可溶性糖含量范围为5.13~6.55 mg/g，结合所有数据来看，山葡萄、山欧杂种、欧美杂种、欧亚种之间可溶性糖含量有明显差异，山葡萄最高，山欧杂种其次，欧美杂种再次之，欧亚种最低。

 

 

  由表3可见优系可溶性糖含量较高的有14-1群体中的14-1-86、14-1-255、，14-2群体中的14-2-647、14-2-594，11-3群体中的11-3-180，9-1群体中的9-1-355、9-1-472、9-1-312。其中含量最高的为山欧杂种11-3-180。所有试材中可溶性糖含量最低的是两个欧美杂种14-10-95、14-10-84，他们的父母本分别是秋黑与金星无核，都不是抗寒能力十分强的品种。

 

 

  2.2 可溶性蛋白含量分析

 

  受到低温胁迫后的葡萄枝条，可溶性蛋白含量会升高，它能够有效提高葡萄植株抵抗寒冷的能力。如表4所示，经过一个月低温处理后，25个不同葡萄品种枝条的可溶性蛋白含量也存在一定差异。抗寒能力较强的山葡萄品种双优的可溶性蛋白含量最高，为8.41 mg/g三个山欧杂种含量紧随其后。其他种群的葡萄品种可溶性蛋白含量以欧美杂种、欧亚种呈下降趋势。可见可溶性蛋白含量从一定方面是可以体现葡萄抗寒能力的。

 

 

  表5中为测定了优系可溶性蛋白含量，不同优系枝条的可溶性蛋白含量之间也存在差异，其中14-1-255最高，14-10-95最低，分别为山欧杂种和欧美杂种。说明在同等条件低温胁迫时14-1-255的抗寒能力要优于14-10-95。从种群间看山欧杂种的可溶性蛋白含量也显著要高于欧美杂种。山欧杂种不同品种之间差异不是很大，相差不显著，单从可溶性蛋白含量来看抗寒性上，抗寒水平差异不显著。

 

 

  2.3 游离性脯氨酸含量分析

 

  脯氨酸是植物抗寒重要的渗透性调节物质，植物受到低温胁迫时脯氨酸的含量会发生改变，且抗寒性更高的葡萄品种的脯氨酸含量要高于抵抗寒性植物的脯氨酸含量。表6中可以看出，山葡萄

 

 

  品种‘双优’的脯氨酸含量要明显高于其他品种，山欧杂种的三个品种其次，欧美杂种再次之，欧亚种最低。含量最低的是‘红地球’，仅为30.22 μg/g，。脯氨酸含量测定结果与生产中葡萄的抗寒性也比较有一致性，可见脯氨酸含量的确与抗寒相关性显著，可以从一定方面体现葡萄品种的抗寒性。

 

 

  表7上可以看出，经过一个月同等条件的低温锻炼后，优系枝条材料的脯氨酸含量产生了一定差异，含量水平在35.97~53.22 μg/g之间浮动，11-3-180最高，14-10-84最低。植物受到低温胁迫时会提高细胞内脯氨酸水平从而达到保护自身的目的，表中可看出在低温胁迫过程中11-3-180枝条细胞的脯氨酸水平明显要高于其他品种的优系。从种群来看山欧杂种之间脯氨酸含量相差不明显，但山欧杂种优系脯氨酸含量明显要高于欧美杂种的两个优系。经过一个月同等条件的低温胁迫后，优系枝条材料的脯氨酸含量产生了一定差异，含量水平在35.97~53.22 μg/g之间浮动，11-3-180最高，14-10-84最低。植物受到低温胁迫时会提高细胞内脯氨酸水平从而达到保护自身的目的，表中可看出在低温胁迫过程中11-3-180枝条细胞的脯氨酸水平明显要高于其他品种的优系。

 

  2.4 差热分析法抗寒性结果分析

 

  以对比木质部细胞结冰放热时的冰点值为统一标准，结合表8中数据可以看出，所有品种中，双优的冰点值最低，为-31.66 ℃，符合其山葡萄极为抗寒的特点，在受低温胁迫时其可忍受的温度要显著高于其他品种。从种群上看冰点值的排序为，欧亚种高于欧美杂种高于山欧杂种高于山葡萄，也比较符合欧亚种虽果实品种优良但抗寒性始终稍弱的特点，其中最高的红地球为-22.55 ℃。

 

 

  表9中可以看出，所有优系的木质部细胞结冰放热时的冰点值之间有一定差异，最高的是14-10-84，最低的是14-1-255，分别为-24.86 ℃与-30.97 ℃，之间相差显著。同亲本的优系之间枝条木质部的冰点值也有一定差异，结合之前品种冰点值表来看，杂交后代的抗寒性大概处于父母本之间，表中的优系没有超亲现象，但普遍要高于父母中低抗寒的品种。从种群上看山欧杂种的冰点值都要高于欧美杂种，一定程度上可以看出，父母本的抗寒性会对杂交后代产生影响，与山葡萄杂交的后代，其抗寒性明显比欧亚种要有所提升。在25个葡萄杂交优系中抗寒性较强的为：‘11-3-180’，‘14-1-255’，‘14-2-647’，‘14-1-86’，‘9-1-312’，‘9-1-355’，‘14-2-594’。

 

 

  3 小结

 

  （1）葡萄一年生枝条进行了可溶性糖、可溶性蛋白、游离性脯氨酸均与抗寒性呈正相关。抗寒性高的葡萄品种其可溶性糖、可溶性蛋白、游离性脯氨酸含量也较高。

 

  （2）采用差热分析法对葡萄一年生枝条进行抗寒性鉴定，木质部的冰点温度值能够代表枝条的抗寒能力，与生理生化指标测定的结果相符合。采用差热分析法测定葡萄枝条抗寒性比渗透调节物含量测定等葡萄抗寒性鉴定方法更省时省力、准确便捷。

 

  （3）明确了杂交优系的抗寒能力，筛选出其中抗寒性强优系：‘11-3-180’，‘14-1-255’，‘14-2-647’，‘14-1-86’，‘9-1-312’，‘9-1-355’等。