北疆综合试验站

  石河子位于天山北麓，属于典型的温带大陆性干旱气候，以其得天独厚的地理条件和自然环境，成为优质酿酒葡萄的理想产区。其中‘赤霞珠’和‘马瑟兰’是该地区主栽的酿酒葡萄品种，全部采用传统的自根苗栽培。近年来，由于气候多变，冬季持续低温和早春晚霜冻害，部分产区葡萄植株出现黄化、枝条抽干等现象，造成葡萄大面积的减产、品质下降，严重影响了酿酒葡萄产业的发展。

  嫁接是一种古老而广泛的农艺技术，植物地上部分的商品性，可以使用砧木改变。通过与优良砧木进行嫁接，能够增强植物对非生物胁迫的抗性来增加作物产量，以及通过允许作物在特定区域生长来增加土地利用率。研究表明，砧木可以通过调控接穗分子信号、内源物质等，改变接穗生理和基因表达情况。例如，在辣椒中使用抗性砧木可以保护接穗免受干旱诱导的氧化应激，并提高田间产量。邢志淦等发现‘阳光玫瑰’与砧木5BB嫁接后提高了抗氧化酶活性，且在低温冷害环境中存活能力增强。

  Migicovsky等发现，砧木的使用可以改变植物中的内源物质，导致葡萄植株的各种内部生理和生化变化，增强其生长以及对环境胁迫的抵抗力。目前，在石河子垦区特定生长环境下，砧木嫁接对酿酒葡萄抗氧化特性及果实品质影响的系统研究较少。因此，研究不同砧木对石河子垦区酿酒葡萄抗氧化特性及果实品质的影响，筛选适宜的砧穗组合，对石河子地区葡萄酒产业可持续发展具有重要的实践意义。

  本试验综合考虑石河子垦区气候特点，选择主栽酿酒葡萄品种‘赤霞珠’和‘马瑟兰’，与4个砧木品种（SO4、3309M、5BB、1103P）嫁接，研究不同砧木对‘赤霞珠’和‘马瑟兰’抗氧化特性及果实品质的影响，为石河子垦区酿酒葡萄‘赤霞珠’和‘马瑟兰’嫁接栽培提供理论依据。

  1 材料与方法

  1.1 试验地概况

  试验在新疆石河子农业科学研究院葡萄所果园内进行，该试验地（44°19′Ｎ，86°2′Ｅ）冬季长而严寒，夏季短而炎热，年降雨量在180 ~ 270 mm之间；年蒸发量则在1000 ~ 1500mm之间；无霜期168 ~ 171 d；≥0℃的活动积温4023 ~ 4118℃，土壤类型为灰漠土，有机质含量为 7.28 %，pH为8.46。

  1.1.1 试验材料及处理

  接穗品种为‘赤霞珠’（CS）（Cabernet Sauvignon）和‘马瑟兰’（MS）（Marselan），砧木品种分别为SO4、3309M、5BB、1103P。

  2021年4月从国家葡萄产业技术体系引入抗性砧木品种（SO4、3309M、5BB、1103P）并与‘赤霞珠’（CS）和‘马瑟兰’（MS）自根苗同时定植（以上均为一年生苗木，基部茎粗0.5~1 cm，高度 15 cm 左右，成熟芽5~8个，根系发达，有3~5个粗壮根）。2022年6月初，将‘赤霞珠’与‘马瑟兰’分别与砧木嫁接，嫁接时剪取半木质化的‘赤霞珠’和‘马瑟兰’枝条进行嫁接，嫁接部位距离地面高40 cm，共形成8个砧穗组合（CS/SO4、CS/3309M、CS/5BB、CS/1103P和MS/SO4、MS/3309M、MS/5BB、

  

  MS/1103P），并以‘赤霞珠’（CS）和‘马瑟兰’（MS）自根苗为对照，均采用低厂形篱架栽培，冬季埋土越冬，各处理管理方式保持一致。每个砧穗组合设置3次重复，每个重复为3株。

  2024年9月采集各处理成熟期葡萄叶片及果实。每个处理随机采集结果新梢的第1穗花序(果穗)节位和其上下1~2 节位长势一致且健康无病虫害的功能叶片进行相关指标测定。每个嫁接组合树选取结果部位一致的1穗果，均匀摘取上中下位置果粒，进行相关指标测定。

  1.1.2 测定项目及测定方法

  可溶性糖采用蒽酮硫酸法测定，用考马斯亮蓝染色法测定叶片可溶性蛋白含量，采用硫代巴比妥酸法测定丙二醛含量，超氧阴离子（O- 2）产生速率用羟胺法测定。

  超氧化物歧化酶（SOD）采用氮蓝四唑（NBT）法测定，活性以抑制NBT光化还原的50%为一个酶活性单位（U）。过氧化物酶（POD）采用愈创木酚法测定470nm处吸光度，以每分钟吸光度变化0.01为一个酶活性单位（U）。多酚氧化酶（PPO）活性用比色法测定，定义1g鲜样1min内吸光值变化0.01所需的酶量为1个酶活单位（U）。

  葡萄果实穗重和单粒重使用万分之一精准天平称量；单株产量通过各处理平均穗重和单株穗数进行估算（单株产量=单株穗数×平均穗重）；出汁率用果汁重量与压榨前果实总重量的比值表示。

  测定可溶性固形物含量采用 PAL-1型手持式数显测糖仪，每穗果在果穗的上中下三个部位各取一粒果实测定；总酸含量参照 GB 12456-2021食品安全国家标准食品中总酸的测定方法测定；固酸比用可溶性固形物与可滴定酸之比表示。

  1.1.3 数据统计分析

  采用Excel 2016和SPSS 23进行数据处理及分析，用Origin 2024 软件进行图表绘制。

  2 结果与分析

  2.1 不同砧木对‘赤霞珠’和‘马瑟兰’葡萄叶片可溶性蛋白及可溶性糖含量的影响

  如图1（A）所示，‘赤霞珠’与4种砧木嫁接后叶片可溶性蛋白含量除CS/3309M砧穗组合均显著高于‘赤霞珠’自根苗（CS），其中CS/SO4、CS/5BB和CS/1103P砧穗组合叶片可溶性蛋白含量分别较CS增加了44.00%、84.58%和26.43%。‘马瑟兰’与4种砧木嫁接后MS/SO4和MS/5BB砧穗组合叶片可溶性蛋白含量显著高于‘马瑟兰’自根苗（MS），分别较MS增加了25.81%和46.06%。

  如图1（B）所示，‘赤霞珠’与4种砧木嫁接后，砧穗组合CS/5BB叶片可溶性糖含量显著高于‘赤霞珠’自根苗（CS）及其他砧穗组合，且较CS增加了12.94%。马瑟兰’与4种砧木嫁接后，各砧穗组合叶片可溶性糖含量均显著高于‘马瑟兰’自根苗（MS），其中MS/SO4、MS/3309M、MS/5BB和MS/1103P叶片可溶性糖含量分别较MS提高了1.40%、0.69%、3.22%和1.22%。

 

  2.2 不同砧木对‘赤霞珠’和‘马瑟兰’葡萄叶片丙二醛及超氧阴离子含量的影响

  丙二醛（MDA）和超氧阴离子（O- 2）含量是评估植物氧化损伤的重要指标。由图2（A）可知，不同砧穗组合的MDA含量存在显著差异。其中，‘赤霞珠’与4种砧木嫁接后，CS/SO4的MDA含量最低（8.63 μmol/g FW），表明该组合在抗氧化能力方面表现最佳。相比之下，CS/3309M组合的MDA含量最高（19.66 μmol/g FW），表明其可能受到较高的氧化胁迫。‘马瑟兰’与4种砧木嫁接后MS/SO4 、MS/5BB和MS/1103P砧穗组合的MDA含量显著低于MS，分别较MS减少了42.76%、35.51%和43.39%。

  由图2（B）可知，‘赤霞珠’与4种砧木嫁接后，叶片O- 2含量自根苗（CS）与砧穗组合CS/3309M和CS/1103P之间没有显著差异，CS/SO4和CS /5BB叶片O- 2含量显著低于CS，分别较CS减少了24.44%和26.67%。马瑟兰’与4种砧木嫁接后，不同砧穗组合的O- 2含量存在显著差异。其中，MS/3309M组合的O- 2含量最高（406.62 nmol/g/min FW），MS/SO4和MS /5BB叶片O- 2含量均显著低于MS，分别较MS减少了58.93%和58.04%。

 

  2.3 不同砧木对‘赤霞珠’和‘马瑟兰’葡萄叶片抗氧化酶活性的影响

  SOD和POD是植物抗氧化系统中的关键酶，能够清除超氧化物自由基、分解过氧化物。PPO参与植物的次生代谢过程，其活性与植物的抗逆性密切相关。如图3所示，不同砧穗组合的SOD、POD和PPO酶活性存在显著差异。

  图3（A）所示，‘赤霞珠’与4种砧木嫁接后，与自根苗（CS）相比叶片SOD活性均显著高于CS，其中CS/SO4、CS/3309M、CS/5BB和CS/1103P叶片SOD活性分别较CSt提高了125.24%、45.63%、123.30%和88.35%。马瑟兰’与4种砧木的嫁接组合中MS/SO4 叶片SOD活性显著高于其他砧穗组合，较MS提高了106.13%。

  图3（B）所示，‘赤霞珠’与4种砧木嫁接后，叶片POD活性砧穗组合CS/SO4和CS /5BB显著高于其他砧穗组合，分别较CS提高了171.70%和213.21%。‘马瑟兰’与4种砧木的嫁接组合中MS/SO4 叶片POD活性显著高于其他砧穗组合，较MS提高了107.21%。

  图3（C）所示，‘赤霞珠’与4种砧木嫁接后，各砧穗组合叶片PPO活性均显著高于‘赤霞珠’自根苗（CS），其中CS/SO4、CS/3309M、CS/5BB和CS/1103P叶片PPO活性分别较CS提高了11.33%、5.33%、7.33%和12.00%。‘马瑟兰’与4种砧木嫁接后MS/SO4和MS/5BB砧穗组合叶片PPO活性显著高于‘马瑟兰’自根苗（MS），分别较MS增加了9.46%和12.16%。

 

  2.4 不同砧木对‘赤霞珠’和‘马瑟兰’葡萄产量的影响

  从表1可知，与‘赤霞珠’自根苗（CS）相比，‘赤霞珠’与4种砧木嫁接后，葡萄果实穗重、单粒重、单株产量及出汁率均存在显著差异。其中，砧穗组合CS/5BB果实穗重、单粒重、单株产量及出汁率均高于CS及其他砧穗组合，分别较CS增加了49.79%、21.48%、49.79%和2.81%。

  从表2可知，‘马瑟兰’与4种砧木嫁接后，各砧穗组合葡萄果实穗重、单粒重、单株产量及出汁率存在显著差异，其中MS/5BB果实穗重、单粒重、单株产量及出汁率均最高，且显著高于‘马瑟兰’自根苗（MS），分别较MS增加了10.31%、24.44%、10.31%和7.30%。

 

  2.5 不同砧木对‘赤霞珠’和‘马瑟兰’葡萄果实可溶性固形物、可滴定酸及固酸比的影响

  如图4（A）所示，‘赤霞珠’与4种砧木嫁接后葡萄果实可溶性固形物除CS/3309M，其他砧穗组合均高于‘赤霞珠’自根苗（CS），其中CS/SO4显著高于CS及其他砧穗组合，且可溶性固形物较CS增加了13.55%。‘马瑟兰’与4种砧木嫁接后MS/SO4和MS/5BB砧穗组合葡萄果实可溶性固形物显著高于‘马瑟兰’自根苗（MS），分别较MS增加了10.42%和10.83%。

  如图4（B）所示，不同砧穗组合葡萄果实可滴定酸含量存在显著差异。其中，‘赤霞珠’与4种砧木嫁接后，CS/5BB可滴定酸含量最低（0.50%），CS/3309M可滴定酸含量最高（0.72%）。‘马瑟兰’与4种砧木嫁接后，除MS/1103P其他砧穗组合可滴定酸含量均显著低于‘马瑟兰’自根苗（MS），其中MS/SO4、MS/3309M和MS/5BB分别较MS减少了5.85%、15.79%和4.68%。

  如图4（C）所示，‘赤霞珠’与4种砧木嫁接后葡萄果实固酸比除CS/3309M，其他砧穗组合均显著高于‘赤霞珠’自根苗（CS），其中CS/SO4固酸比最高，较CS增加了22.69%，其次是CS/5BB，较CS增加了21.93%。‘马瑟兰’与4种砧木嫁接后，除MS/1103P其他砧穗组合葡萄果实固酸比均显著高于‘马瑟兰’自根苗（MS），其中MS/SO4、MS/3309M和MS/5BB分别较MS增加了17.27%、21.12%和16.28%。

 

  2.6 不同砧穗组合对‘赤霞珠’和‘马瑟兰’影响的综合评价

  对不同砧木嫁接的‘赤霞珠’及自根苗葡萄叶片和果实相关指标进行主成分分析（表3），提取出3个特征值大于1的主成分，且3个主成分的累计方差贡献率为94.47%，说明这3个主成分总体上可以反映出‘赤霞珠’葡萄叶片和果实指标的所有信息。对各砧穗组合进行综合评价（表3），从综合得分可以看出 CS/5BB的综合排名高于其他处理，表明在石河子垦区砧木5BB嫁接‘赤霞珠’有较好的表现。（综合得分=方差贡献率 1×FAC1+方差贡献率 2×FAC2+方差贡献率 3×FAC3）

  由表4可知，对不同砧木嫁接的‘马瑟兰’及自根苗葡萄叶片和果实相关指标进行主成分分析，提取出3个特征值大于1的主成分，且3个主成分的累计方差贡献率为94.196%，说明这3个主成分总体上可以反映出‘马瑟兰’葡萄叶片和果实指标的所有信息。对各砧穗组合进行综合评价（表4），从综合得分可以看出 MS/5BB的综合排名高于其他处理，表明在石河子垦区砧木5BB嫁接‘马瑟兰’有较好的表现。（综合得分=方差贡献率 1×FAC1+方差贡献率 2×FAC2+方差贡献率 3×FAC3）

 

  3 讨论

  植物体内可溶性蛋白、可溶性糖、超氧阴离子（O- 2）、丙二醛（MDA）等含量及抗氧化酶活性的变化反映了植物对生长环境的适应程度。其中，可溶性蛋白和可溶性糖是植物体内重要的渗透调节物质，能够保持植物细胞和环境的渗透平衡。前人研究表明，可溶性蛋白的亲水性较强，能增加细胞的保水能力，提高植物抗逆性，可溶性糖的积累，能够使细胞液浓度升高，细胞内渗透势降低，提高保水能力，且对细胞膜起保护作用。试验结果显示，5BB砧木嫁接‘赤霞珠’和‘马瑟兰’葡萄，使叶片可溶性蛋白和可溶性糖含量显著高于自根苗和其他砧穗组合，表明‘赤霞珠’和‘马瑟兰’葡萄与5BB砧木嫁接能够在逆境条件下更易维持细胞渗透平衡。

  不同砧木品种有着不同的抗逆性，选择合理的砧木可以最大限度地利用自然条件和品种资源，提高葡萄品质。MDA作为植物细胞膜脂过氧化作用的结果产物，可作为细胞膜被损害的标志之一。O- 2是植物体内自然存在的一种活性氧，其过高水平会对细胞结构造成损害。叶片中的抗氧化酶（SOD、POD）和多酚氧化酶（PPO）活性具有清除活性氧、抗氧化胁迫和调节生理代谢的作用，有助于维持细胞稳态和增强植物的抗逆性。研究结果显示，与自根苗相比SO4和5BB砧木显著提高了‘赤霞珠’和‘马瑟兰’葡萄叶片的抗氧化酶（SOD、POD）活性及多酚氧化酶（PPO）活性，同时降低了MDA和O- 2含量（降幅达42.76%-58.93%），其中5BB砧木效果更加突出，表明‘赤霞珠’和‘马瑟兰’葡萄与5BB砧木嫁接能够显著提高抗氧化能力。郑秋玲等在‘赤霞珠’嫁接方面的研究结果也表明5BB砧木能够增加自由基清除率，提高抗氧化能力；范宗民通过研究不同砧木对‘赤霞珠’葡萄枝条抗寒性发现在低温环境中较自根苗，5BB砧木能够增加抗氧化酶（SOD、POD、CAT）活性；高展等研究也认为，在北疆玛纳斯河流域，砧木5BB能显著提高马瑟兰葡萄生长势，是新疆玛纳斯河流域适宜的砧穗组合。

  砧木对葡萄栽培的影响不仅体现在增强接穗抗逆性方面，还能显著改善果实品质与产量水平。试验数据显示，4种砧木与'赤霞珠'的嫁接植株在穗重和单株产量指标上均优于自根苗，该结论与朱燕芳等的观测结果相吻合。其中，与5BB砧木嫁接穗重和单株产量显著高于其他砧穗组合，牛锐敏等[29]的研究结果也表明5BB嫁接‘赤霞珠’单株产量高与其他处理，而穗重略低于SO4砧木，与本研究结果基本一致。5BB和SO4与‘马瑟兰’嫁接苗的穗重和单株产量显著高于自根苗，3309M和1103P 与‘马瑟兰’嫁接苗的穗重和单株产量与自根苗没有显著差异，这与朱燕芳等[28]的研究结果一致。酿酒葡萄的出汁率直接影响葡萄酒的产量，试验结果显示，‘赤霞珠’与‘马瑟兰’与不同砧木的嫁接组合中均以5BB砧木嫁接出汁率最高。在酿酒葡萄栽培中，砧木与接穗的科学配对直接影响果实品质表现，其中适宜的糖、酸含量是葡萄与葡萄酒品质构成的基础。

  试验结果显示，不同砧木嫁接对果实品质存在显著影响。相较于自根苗，5BB砧木嫁接的‘赤霞珠’和‘马瑟兰’表现出更高的可溶性固形物含量及更优的固酸比，但其可滴定酸含量呈轻微下降趋势。有研究指出，这可能与5BB砧木对钾元素的高效吸收特性密切相关，而钾作为糖分代谢的关键元素，能直接促进果实糖分积累。因此，‘赤霞珠’和‘马瑟兰’与5BB砧木嫁接组合通过调控矿质元素吸收，可间接改善葡萄果实风味品质，同时也印证了砧穗互作对果实生理特性的调控效应。

  4 结论

  本试验通过对同一接穗不同砧穗组合间酿酒葡萄叶片和果实相关指标进行主成分分析，综合评价了不同砧穗组合对酿酒葡萄的影响，最后得出‘赤霞珠’和‘马瑟兰’砧穗组合综合评价得分最高的均为5BB砧木。因此，针对石河子垦区建议以5BB砧木作为‘赤霞珠’和‘马瑟兰’葡萄嫁接砧木。