葡萄砧木及雜種的抗寒性鑒定

李妍琪，沈莉，簡軍全，張劍俠*

（西北農林科技大學園藝學院/旱區作物逆境生物學國家重點實驗室/農業部西北園藝植物種質資源利用重點開放實驗室，陜西楊凌 712100）

葡萄砧木及雜種的抗寒性鑒定

李妍琪，沈莉，簡軍全，張劍俠*

（西北農林科技大學園藝學院/旱區作物逆境生物學國家重點實驗室/農業部西北園藝植物種質資源利用重點開放實驗室，陜西楊凌 712100）

以葡萄砧木4個雜交組合河岸葡萄(♀)（V. riparia）×左山75097（V. amurensis）、泰山-11（V. amurensis）×河岸-2（V. riparia Mcadams）、泰山-11（V. amurensis）×Constantia（V. rupestris）、5BB（V. berlandieri × V. riparia）×黑龍江實生（V. amurensis）的親本及其81株F1代雜種為試驗材料，通過人工低溫脅迫處理一年生休眠枝條，測定相對電導率、可溶性蛋白、脯氨酸及可溶性糖等4項生理指標，利用隸屬函數法綜合評價了各株系的抗寒性。結果表明：4個雜交組合的后代抗寒性出現了分離，總體上介于雙親之間，但也存在有超高親或超低親現象，表現為多基因控制的數量性狀遺傳特點，且抗寒性遺傳傾向于抗性弱的方向。本研究并篩選出高抗和抗寒雜種，以期用于抗寒砧木新品種選育。

葡萄；砧木；雜種；抗寒性；鑒定

葡萄（Vitis vinifera L.）為葡萄科葡萄屬藤本植物，在世界果樹生產中占有重要位置。我國廣闊的西北地區光照充足、晝夜溫差大，非常有利于優質葡萄生產，但是這些地區冬季氣候寒冷對葡萄的種植面積、產量、品質以及經濟效益造成了負面的影響[1]。冬季低溫帶來的凍害，輕則造成枝蔓失去活力、減產，重則會導致枝蔓脫水致死、根系變褐失去吸水能力[2]。目前，大多數葡萄產區采用傳統的埋土或煙熏等方式進行冬季葡萄園防寒，浪費了大量的人力、物力[3]。也有研究表明，采用不同覆蓋方式或用噴淋系統對葡萄園霜凍進行防御效果較明顯[4-5]，但是大面積推廣應用較為困難。利用葡萄抗寒砧木進行嫁接栽培，可以提高葡萄冬季抗寒能力，減少埋土、降低生產成本[6]；還可以提高產量、改善果實品質[7]。

我國擁有豐富的野生葡萄資源，其中山葡萄（Vitis amurensis）是葡萄屬中最抗寒的種，可耐-40 ℃的低溫，是寶貴的抗寒種質資源[8]。利用我國特有的野生山葡萄與北美洲野生葡萄或砧木品種進行雜交，將中國野生山葡萄的抗寒基因與北美洲野生種的抗性基因結合在一起，以期培育抗寒甚至多抗性砧木新品種。而雜交育種過程中，對雜交后代抗寒性鑒定與篩選是一項非常必要的工作[9]。然而，植物的抗寒性是一個復雜的生理生化過程，僅靠單一指標評價不能夠客觀準確的反映其抗寒能力，因此許多研究采用隸屬函數法綜合評價抗寒性[10-13]。

本研究是在本課題組對葡萄種質資源以及砧木品種抗寒性綜合評價的基礎上[14-15]，對砧木抗寒育種中獲得的雜種后代一年生枝條采用人工低溫脅迫處理，測定相關生理指標并利用隸屬函數法進行抗寒性綜合評價，以期篩選抗寒性強的雜種單株，為選育抗寒砧木新品種提供依據。

1 材料與方法

1.1 試驗材料

試驗材料為西北農林科技大學葡萄種質資源圃中保存的4個砧木育種雜交組合：河岸葡萄（♀）×山葡萄左山75097、山葡萄泰山-11×河岸-2、山葡萄泰山-11×沙地葡萄Constantia、5BB×山葡萄黑龍江實生，冬季取雜交親本及其雜交后代的一年生枝條。以山葡萄株系“左山75097”為抗寒對照（CK1），歐洲葡萄品種“紅地球”為不抗寒對照（CK2）。

1.2 試驗方法

1.2.1 材料的準備

2016年11月26日采集粗細均勻、長勢一致的一年生休眠枝條并進行沙藏，2周后取出枝條（每株系取3～4根），用蒸餾水洗凈并擦干，放入密封袋，4 ℃保存。

1.2.2 最佳處理溫度的選擇

參照前期本課題組研究獲得的最佳冷凍處理溫度-24 ℃進行溫度處理[10,14-15]。對各雜交組合親本及其后代進行抗寒指標的測定。溫度處理過程如下：4 ℃冷藏8 h后放入0 ℃下保存8 h，然后放入-12 ℃保持8 h，再放入-18 ℃保持8 h，最后放入-24 ℃進行低溫脅迫12 h。之后進行升溫處理，即從-24 ℃取出放回-18 ℃下保持8 h，再放入-12 ℃保持8 h，隨后放入0 ℃中8 h，最后置于4 ℃中保存。

1.3 測定指標

相對電導率的測定采用DDS-307型電導儀進行[16]，可溶性蛋白含量的測定采用考馬斯亮藍法，脯氨酸含量的測定采用茚三酮比色法，可溶性糖含量的測定采用蒽酮顯色法[17]。

1.4 數據分析

采用隸屬函數法綜合各項指標進行抗寒性評價[14]。其公式為：

式中：Uij表示i種類j指標的抗寒隸屬函數值；Xij表示i種類j指標的測定值；Xjmin表示所有種類j指標的最小值；Xjmax表示所有種類j指標的最大值；i表示某個品種；j表示某項指標。

根據公式計算出隸屬函數值，再用每株系的4個指標隸屬函數值的平均數作為其平均隸屬度。按照平均隸屬度（Subordinate level，SL）將抗寒性分為5級：0.70～1.00為高抗（High resistance，HR），1級；0.60～0.69為抗（Resistance，R），2級；0.40～0.59為中抗（Middle resistance，MR），3級；0.30～0.39為低抗（Lower resistance，LR），4級；0～0.29為不抗（Susceptible，S），5級。

2 結果與分析

2.1 河岸葡萄（♀）×左山75097雜交后代的抗寒性表現

由表1可以看出，“河岸葡萄（♀）”ד左山75097”組合，親本“河岸葡萄（♀）”表現為抗寒，“左山75097”表現為高抗，13株F1代出現了抗寒性分離，均表現為不同程度的抗寒，未出現不抗寒單株，后代平均隸屬度分布在0.56～0.77，其中高抗寒2株，抗寒8株，中等抗寒3株；超過高值親本“左山75097”（平均隸屬度0.72）的有2株（HZ9、HZ10），低于低值親本“河岸葡萄（♀）”（平均隸屬度0.62）的有5株。

2.2 泰山-11×河岸-2雜交后代的抗寒性表現

抗寒性鑒定結果（表2）表明，“泰山-11”ד河岸-2”組合的親本均表現為抗寒，13株F1代出現了抗寒性分離，均表現為不同程度的抗寒，未出現不抗寒單株，后代平均隸屬度分布在0.51～0.68，其中抗寒9株，中等抗寒4株；超過高值親本“泰山-11”（平均隸屬度0.66）的有1株（TH6），低于低值親本“河岸-2”（平均隸屬度0.64）的有9株。

表1 河岸葡萄（♀）×左山75097雜交后代的抗寒性鑒定結果

表2 泰山-11×河岸-2雜交后代的抗寒性鑒定結果

2.3 泰山-11×Constantia雜交后代的抗寒性表現

對“泰山-11”דConstantia”雜交后代抗寒性鑒定結果（表3）表明，親本“泰山-11”表現為抗寒、“Constantia”表現為中等抗寒，在38株F1代中出現了抗寒性分離，均表現為不同程度的抗寒，未出現不抗寒單株，后代平均隸屬度分布在0.35～0.63，其中抗寒3株，中等抗寒31株，低抗寒4株；低于低值親本“Constantia”（平均隸屬度0.42）的有9株；大于親中值（平均隸屬度0.54）的有11株，占28.95%；等于親中值的有2株，占5.26%；其余25株小于親中值，占65.79%。

據此組合推測，葡萄抗寒性遺傳可能為多基因控制的數量性狀遺傳，總體上偏向于抗寒性弱的方向。

2.4 5BB×黑龍江實生雜交后代的抗寒性表現

由表4可見，在“5BB”ד黑龍江實生”組合中，親本“5BB”表現為中等抗寒、“黑龍江實生”表現為抗寒，在其17株F1代中出現了抗寒性分離，均表現為不同程度的抗寒，未出現不抗寒單株，后代平均隸屬度分布在0.40～0.60，其中抗寒1株，中等抗寒16株；出現了9株雜種低于低值親本“5BB”（平均隸屬度0.52）。

表3 泰山-11×Constantia雜交后代的抗寒性鑒定結果

3 討論

植物細胞膜對維持細胞內環境穩定起著非常重要的作用，植物細胞膜是一種選擇性透過膜，在低溫逆境條件下隨著細胞質膜透性的增大，細胞內電解質及其他內含物將有不同程度的外滲，這些滲出物可用電導儀測定[18]，因此電導率可作為抗寒性鑒定的一項重要生理指標。植物體內的滲透調節物質主要包括可溶性糖、可溶性蛋白和游離脯氨酸，在低溫逆境下，為了維持細胞壓力勢穩定，植物體內滲透調節物質會大量積累。細胞內的可溶性糖，可以使細胞液濃度增加、冰點和滲透勢降低，增強細胞保水能力，減輕低溫對細胞的傷害，提高植物抗寒性[19]。可溶性蛋白質親水性較強，可以增加細胞持水力，其含量隨溫度下降而增加，可以束縛更多水分，減少原生質結冰而造成傷害，提高植物的抗寒性[20]。脯氨酸是水溶性最大的氨基酸，具有較強的與水結合的能力，在低溫逆境條件下，游離脯氨酸在植物體內大量積累，維持細胞內環境的相對穩定[21-22]。因此滲透調節物質的含量可以作為抗寒性鑒定的生理指標。

前人的研究表明，葡萄雜交后代抗寒隸屬度呈連續分布，為多基因控制的數量性狀[9-10]。本研究中，不同的雜交組合其后代抗寒性分離比例不同，在雜種株數較多的組合“泰山-11”דConstantia”中，后代抗寒性表現為數量性狀遺傳的特點，抗寒性遺傳總體上偏向抗寒性弱的方向。在“河岸葡萄（♀）”ד左山75097”組合中，雜種HZ9、HZ10的平均隸屬度分別為0.77、0.74，超過高值親本“左山75097”（平均隸屬度0.72）；在“泰山-11”ד河岸-2”組合中，雜種TH6的抗寒平均隸屬度為0.68，高于高值親本“泰山-11”（平均隸屬度0.66）。“泰山-11”דConstantia”、“5BB”ד黑龍江實生”，均是抗寒與中等抗寒間的雜交，F1代均出現了抗性分離，多數雜種單株的抗寒性表現為中等抗寒，也出現有一定數量的雜種單株低于低值親本，未出現超過高值親本的雜種單株，這說明在今后的抗寒雜交育種組合選配時，應選擇抗寒性強的砧木作親本。

表4 5BB×黑龍江實生雜交后代的抗寒性鑒定結果

葡萄雜交后代抗寒性的研究已有報道[9-11]，本研究中采用電導法，并測定了可溶性蛋白、脯氨酸和可溶性糖的含量，利用隸屬函數法綜合評價了葡萄砧木雜種的抗寒性，認為抗寒表現為數量性狀遺傳的特征且雜交組合后代的抗寒性偏向抗寒性弱的方向，與張文娥等[9]、張劍俠等[10]的結果相一致。下一步的工作是對篩選出的高抗寒單株進行扦插試驗和嫁接親和力試驗，以期選育出抗寒砧木新品種。

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Identification of cold resistance of grape rootstocks and their hybrids

LI Yanqi, SHEN Li, JIAN Junquan, ZHANG Jianxia*
(College of Horticulture, Northwest A & F University; State Key Laboratory of Crop Stress Biology in Arid Areas (Northwest A&F University); Key Laboratory of Horticultural Plant Biology and Germplasm Innovation in Northwest China, Ministry of Agriculture, Yangling 712100 Shaanxi)

Using the grape rootstock parents and their 81 progenies from four cross combinations including V. Riparia (♀) (V. riparia) ×Zuoshan 75097(V. amurensis) , Taishan 11(V. amurensis) × V. riparia Mcadams (V. riparia) , Taishan-11 (V. amurensis) × Constantia(V. rupestris) and 5BB (V. berlandieri × V. riparia) ×Heilongjiang seedling (V. amurensis) as experimental materials, four physiological indicators including relative conductivity, soluble protein, proline and soluble sugar of annual dormant grapevine branches were measured by artifi cial low temperature stress treatment. Then, comprehensive evaluation of the cold resistance level of rootstock hybrids was carried out by subordinate function method. The results showed that the hybrids of four combinations presented cold resistance separation and the resistance level of hybrids between both parents in general, but there existed the ultrahigh or ultra-low parent phenomenon. The cold resistance of grapevine presented a quantitatively inherited character of polygene controlled and tended to weak resistance direction. The hybrids with high cold resistance selected will be used for further breeding new stock varieties.

grapevine; rootstock; hybridization; cold resistance; identifi cation

S663.1；S603.4

A

10.13414/j.cnki.zwpp.2017.03.005

2017-03-11

國家科技支撐計劃子課題（2013BAD02B04-06）

李妍琪（1993-），女，碩士生。E-mail: 876304785@qq.com

*通訊作者：張劍俠，教授，博士生導師，研究方向：葡萄種質資源與生物技術。E-mail: zhangjx666@126.com