贺兰山东麓综合试验站

牛锐敏 许泽华 沈甜 黄小晶 徐美隆 陈卫平

  摘 要：对40份酿酒葡萄种质资源的14个果实品质性状进行统计，并应用主成分分析和聚类分析方法进行综合评价，以筛选出适栽和特色品种。结果表明：14个品质性状的变异系数在8.45%～52.73%，其中花色苷含量变异系数最大，可溶性固形物含量变异系数最小，花色苷含量、穗质量、种子数、粒质量这4个性状在不同资源之间存在较大差异。结合主要性状分布范围分析，筛选出高花色苷种质‘罗马4号’和高糖高酸高酚种质‘小芒森’。主成分分析将白色酿酒葡萄的8个主要果实性状综合为3个主成分，累计贡献率达90%以上，‘小芒森’‘菲尔斯’‘雷司令’等种质综合表现较好。红色酿酒葡萄9个品质指标分为4个主成分，累计贡献率达87%以上，‘小味儿多’‘马瑟兰’‘赤霞珠685’‘赤霞珠’等种质综合表现较好。通过聚类分析将40份酿酒葡萄种质资源分为5类，第Ⅰ类为小粒、糖酸酚类物质含量高的种质，第Ⅲ类为大穗、糖酸酚类物质含量居中的种质，第Ⅱ类糖酸酚类物质含量也处于中等，但果穗、果粒显著小于第Ⅲ类且总酚、单宁含量较高，酸含量较低，第Ⅳ类为大粒、低糖低酸低酚类种质；第Ⅴ类为中粒、低糖高酸中酚类种质。

  关键词：酿酒葡萄；种质资源；品质性状；综合评价我国葡萄生产以鲜食为主，鲜食葡萄产量约占葡萄总产量的75%以上，酿酒葡萄产量占葡萄总产量的比例在10%左右。而宁夏则是以发展酿酒葡萄为主，2022年全区酿酒葡萄栽培面积达到58.3万亩，占全国种植面积35%左右；品种有‘赤霞珠’‘蛇龙珠’‘品丽珠’‘美乐’等，其中‘赤霞珠’占绝对优势，达酿酒葡萄面积的75%以上。这种品种的相对单一性导致酒种单一，典型风格缺乏，同时这些品种以国外育成品种为主，自主知识产权品种比例极低。因此，开展酿酒葡萄种质资源鉴定与评价，对筛选适宜宁夏栽培的优良品种和种质创新的优异亲本，以及推进葡萄酒产品的多元化具有重要意义。

  葡萄种质资源研究包括形态学特征、抗寒性、抗病性、果实性状、耐贮运性的鉴定，以及品种的鉴定和遗传多样性分析等方面，其中种质资源品质性状的鉴定评价是种质资源研究的重要组成部分，也是优异资源挖掘和利用的基础。本研究针对宁夏葡萄酒产业中酿酒葡萄优良种质资源缺乏、品种相对单一、特色不突出等问题，以银川市葡萄、枣国家林木种质资源库稳定保存40份酿酒葡萄种质资源为材料，测定分析了穗质量、粒质量、果粒纵横径、种子数、还原糖、可滴定酸、总酚、单宁、花色甘含量等14个果实性状指标，并应用主成分分析法对果实品质进行了综合评价，为酿酒葡萄优良品种的筛选及育种亲本的选择提供基础。

  1 材料与方法

  1.1 试验材料

  供试的40份酿酒葡萄种质资源均来自宁夏农林科学院综合试验基地葡萄资源圃，其中包括17份白色品种，23份红色品种 (表1)。所有资源材料于2014-2015年定植，篱架栽培，南北行向，株行距0.5 m ×3.0 m，树形为倾斜龙干形，采取短梢修剪，常规管理。

  1.2 试验方法

  果实成熟期在植株不同位置随机采集典型果穗10个，用直尺测量果穗长度和宽度，用电子天平称量穗质量，然后在每个果穗的不同部位取20个果粒，共200粒，混匀后每30粒一组，共测定3组，计算粒质量，用游标卡尺测量纵、横径。在混匀的200粒果实中取50粒，用液氮冷冻后存放在-80 ℃超低温冰箱，用于测定果实酚类物质含量，其中总酚含量采用福林酚法测定，单宁含量采用福林-单宁斯法测定，花色苷含量采用pH示差法测定（白色品种不测定此项）。未冷冻的果粒榨汁后用TD-35手持糖量计测定可溶性固形物含量，用 NaOH中和滴定法测定可滴定酸含量，用斐林试剂法测还原糖含量，并计算糖酸比。

  1.3 数据分析

  试验数据采用Excel 2007和DPSV 9.01软件进行统计分析。

  2 结果与分析

  2. 1 果实性状的变异分析

  40份酿酒葡萄种质资源14个果实性状的变异系数在8.45%～52.73%（表1），变异系数较大的为花色苷含量（52.73%）、穗质量（32.06%）、种子数（29.76%）、粒质量（24.78%），表明这4个性状在不同资源之间存在较大差异，变异系数较小的为可溶性固形物含量（8.45%）、还原糖含量（9.59%），果粒横径（9.16%）和纵径（11.75%），表明这4个性状变异幅度小，遗传特性较为稳定。

 

 

  2.2 果实主要性状的分布

  2.2.1 穗质量和粒质量

  40份酿酒葡萄种质资源平均穗质量主要分布在100～200 g范围内（占82.5%），穗质量大于300 g的资源有1份，穗质量小于100 g的资源有1份。酿酒葡萄粒质量基本呈偏正态分布，粒质量主要集中在1.4～2.2 g（占75.0%），粒质量在2.6～3.0 g或3.0～3.6 g的资源分别有1份，粒质量在1.0～1.4 g的资源有5份。

 

  2.2.2 还原糖和可滴定酸含量

  还原糖含量主要集中在180～225 g·L-1（占75.0%），还原糖含量低于180 g·L-1的资源有4份，还原糖含量高于255 g·L-1的资源有1份。可滴定酸含量主要分布在4.5～9.0 g·L-1（占90.0%），可滴定酸含量<4.5 g·L-1的资源有1份，可滴定酸含量>10.5 g·L-1的资源有1份。

  2.2.3 酚类物质含量

  40份酿酒葡萄种质资源果实总酚含量主要分布在6.0～9.0 mg·g-1（占70.0%），总酚含量小于6.0 mg·g-1的资源占12.5%，总酚含量>11.0 mg·g-1的资源有1份。果实单宁主要分布在3.0～5.0 mg·g-1，占比为85.0%。单宁含量小于2.5 mg·g-1的资源有1份，单宁含量大于5.0 mg·g-1 的资源有3份。

 

  23份红色酿酒葡萄种质资源果实花色苷含量主要分布在0.2～0.8 mg·g-1，占比为87.0%。花色苷含量小于0.2 mg·g-1的资源有1份，花色苷含量大于1.2 mg·g-1 的资源有1份。

 

  以果实还原糖、可滴定酸、总酚、单宁、花色甘含量5个内在品质性状进行特色品种的筛选，某一性状所有种质资源测定数据的平均值记为X，由于不同性状变异系数差异较大，变异系数小于15%、15-35、大于35%的性状分别按大于1.2X、1.5X和2X的标准进行选择，筛选高花色苷资源1份，为‘罗马4号’，高糖高酸高酚资源1份，为‘小芒森’。

  2.3 果实品质综合评价

  2.3.1 白色酿酒葡萄果实品质综合评价

  对白色酿酒葡萄的8个主要果实性状进行主成分分析，提取了3个主成分，累计贡献率达90.795%，说明3个主成分反映了大部分的原始信息。载荷表示不同性状指标与提取的主成分之间的相关性，第1主成分贡献率为55.969% ，总酚、单宁、还原糖、可溶性固形物、粒质量与主成分1相关性较大，主成分1解释了果粒大小及果实品质的大部分指标。第2主成分贡献率为21.14%，可滴定酸、糖酸比与主成分2相关性较大，主成分2与果实酸含量有关。第3主成分贡献率为13.686%，穗质量在主成分3上载荷较高，主成分3与果穗大小有关。

  表4反映了白色酿酒葡萄在3个主成分上的得分，‘小芒森’果粒小，还原糖、总酚、单宁含量高，在主成分1上得分最高；‘白姑娘’和‘西尔瓦’酸低、糖酸比高，在主成分2上得分较高；‘白玉霓’果穗大，在主成分3上得分最高。综合评分排名前3位的种质资源依次为‘小芒森’‘菲尔斯’‘雷司令’。

 

  2.3.2 红色酿酒葡萄果实品质综合评价

  对红色酿酒葡萄的9个性状指标进行主成分分析，提取了4个主成分， 4个主成分累计方差贡献率达87.834%。从表5可以看出，第1主成分贡献率为46.986% ，载荷较高且为正的性状有可溶性固形物、还原糖、可滴定酸、单宁，载荷较高且为负的性状有粒质量、糖酸比，主成分1解释了果粒大小及果实品质的大部分指标。第2主成分贡献率为16.713%，总酚含量在主成分2上载荷较高。第3主成分贡献率为12.351%，穗质量在主成分3上载荷较高，主成分3与果穗大小有关。第4主成分贡献率为11.785%，主成分4与花色苷含量有关。

  表6 反映了红色酿酒品种在4个主成分上的得分，‘小味儿多’‘马瑟兰’‘赤霞珠685’果粒小，还原糖、可滴定酸、单宁含量高，在主成分1上得分较高；‘美乐’‘丹魄’‘小味儿多’在主成分2上得分较高，‘丹菲德’‘丹魄’在主成分3上得分较高，‘罗马4号’花色苷含量高，在主成分4上得分最高。综合评分排名前4位的种质资源依次为 ‘小味儿多’‘马瑟兰’‘赤霞珠685’‘赤霞珠’。

  2.4 酿酒葡萄种质资源聚类分析

  将酿酒葡萄主要果实性状测试结果进行标准化转换，采用欧氏距离离差平方和法进行系统聚类（图5），并对所分类群的性状表现进行了分析（图6）。在欧式距离10.46处，将40份酿酒葡萄资源分为5类。第Ⅰ类包含5份资源，其特点是果粒小，还原糖、可滴定酸、酚类物质含量高，糖酸比居中，综合排名第1位的白色酿酒葡萄和排名前4位的红色酿酒葡萄均被聚在此类群；第Ⅱ类包含14份资源，其特点是果粒中等，总酚、单宁含量较高，还原糖、花色苷含量居中，可滴定酸含量较低，糖酸比高；第Ⅲ类包含7份资源，其特点是果穗大，还原糖、可滴定酸、酚类物质含量以及糖酸比居中；第Ⅳ类包含7份资源，其特点是果粒大，还原糖、可滴定酸、酚类物质含量低，糖酸比高；第Ⅴ类包含7份资源，其特点是果粒中等，还原糖含量低、可滴定酸含量高、酚类物质含量居中，糖酸比低。

  3 讨论与结论

  变异系数一方面反映了不同葡萄种质资源之间的性状差异，另一方面也反映了葡萄在物种进化过程中的保守性和遗传的可塑性。本试验中调查的酿酒葡萄种质资源的14个果实性状变异系数存在很大差异，花色苷含量、穗质量、种子数、粒质量变异程度较高，说明这4个性状选择潜力较大，可溶性固形物含量、还原糖含量、果粒横径和纵径这4个性状变异程度较小，表明其遗传特性较为稳定，选育潜力有限。酿酒葡萄果实内在品质性状中，可滴定酸含量的变异系数远高于还原糖和可溶性固形物含量，表明葡萄的酸含量具有较丰富的遗传基础，遗传潜力大于糖含量。

  葡萄糖酸代谢的调节以增糖降酸为主，但有研究表明高酒石酸含量会在一定程度上提高酿酒品质，酒石酸含量较高的品种会使葡萄酒的颜色、氧化性更加稳定，同时因气候变暖宁夏产区酿酒葡萄的酸含量已降至酿酒所需最低含酸量的临界值，选择高酸种质很有必要。酚类物质作为葡萄中重要的次生代谢产物，不仅影响葡萄酒的颜色、香气和口感，还决定葡萄酒的许多生理活性功能。本试验对酿酒葡萄果实主要性状的分布进行了统计分析，筛选高花色苷资源 ‘罗马4号’，高糖高酸高酚资源 ‘小芒森’。

  主成分分析和聚类分析被原来越广泛的应用于多样品多指标的分析和品质性状的综合评价。本研究应用主成分分析法对酿酒葡萄品质进行评价，‘小芒森’‘菲尔斯’‘雷司令’‘小味儿多’‘马瑟兰’‘赤霞珠685’‘赤霞珠’7个品种综合表现优良，并通过聚类分析将40份酿酒葡萄种质资源分为了5类，为酿酒葡萄优良品种的应用及育种亲本的选择提供参考。