葡萄漿果質量、體積及相關性狀的調查

葛孟清，董天宇，樊秀彩，劉崇懷*

（1. 南京農業大學園藝學院，江蘇南京 210095；2. 中國農業科學院鄭州果樹研究所，河南鄭州 450009）

葡萄（Vitis vinifera），葡萄科，葡萄屬，是最早被馴化的水果作物之一，也是世界上最有價值的園藝作物[1]。葡萄因其用途廣泛具有很高的經濟價值，其果實不僅可以鮮食、釀酒，還可加工制成葡萄汁、葡萄干等[2]。葡萄種類繁多，且品種間變異性較大，對葡萄種質資源的研究將有助于改善地區葡萄資源的特性，對葡萄育種者和管理人員選育優良葡萄品種提供參考[3-5]。利用性狀之間的相關性進行復雜性狀如產量、品質的篩選是選育新品種的重要方法[6]。國內有比較豐富的葡萄種質資源，但對葡萄果實性狀之間的相關關系研究不多。本研究對中國鄭州葡萄種質資源圃內長期栽培的葡萄品種進行鑒定，對329個葡萄品種的果實性狀、粒質量、縱橫徑等7個果實參數進行測定，分析葡萄果實不同性狀之間的相關關系及每個性狀的變異程度，以期能夠更加清楚的說明果實的各個性狀之間關系，對葡萄種質資源的利用以及葡萄育種中親本的選擇提供依據。

1 材料與方法

1.1 試驗材料

中國農業科學院鄭州果樹研究所葡萄種質資源圃位于北緯34°43′，東經113°39′，海拔110.4 m。全年平均氣溫14.2 ℃，絕對最高氣溫43 ℃，絕對最低氣溫-17.9 ℃。

表1 供試葡萄種質資源Table 1 Grape germplasm resources for testing

以本資源圃內保存的329個葡萄品種（217個鮮食品質，112個釀酒品種）為試材（見表1），取成熟期的7個果實性狀（包括漿果質量、體積、密度、橫徑、縱徑、硬度、可溶性固形物含量）進行相關性調查統計。所有試驗品種均是正常情況下結果，未使用生長調節劑處理。

1.2 試驗方法

2018年8 月下旬，在葡萄種質資源圃采集成熟品種的果實，每個品種隨機從已成熟的3穗果的上、中、下三個部位采集10粒果實，按照《葡萄種質資源描述規范和數據標準》對果粒形狀進行描述，計算果形指數。采用精確度為0.01 g電子天平進行稱量，采用精確度為0.01 mm的游標卡尺測量果粒的縱、橫徑，并進行拍照記錄。另外，采用排水法測量果實的體積，使用MASTER系列刻度式手持葡萄酒折射儀（測量范圍：0.0～33.0%；分辨率0.2%）測量果實的可溶性固形物含量，使用GY-3手持果實硬度測試儀測量果實的硬度值。

1.3 分析方法

利用Excel及SPSS 25.0軟件對試驗數據進行匯總統計及輔助分析，采用SPSS 25.0軟件進行一元回歸方程擬合度和正態分布K-S、S-W檢驗分析。

2 結果與分析

2.1 鮮食葡萄與釀酒葡萄果實性狀的分析

2.1.1 粒質量、體積、密度的分布情況

果實性狀是決定生產力的關鍵因素，在育種選擇標準中發揮著重要的作用，對葡萄種質資源果實性狀的相關分析已成為當務之急[7]。本試驗中采用SPSS軟件對329個品種（鮮食葡萄217個，釀酒葡萄112個）的粒質量、體積、密度的分布情況進行分析（圖1），發現粒質量呈偏態分布。在鮮食品種中，以粒質量2～6 g的品種數量最多；在釀酒品種中，粒質量主要集中在2～4 g。葡萄體積的分布情況與粒質量相似，也呈偏態分布。鮮食葡萄的體積主要集中在4～8 cm3，釀酒葡萄體積相對較小，主要集中在2～4 cm3。與粒質量、體積的分布情況不同，密度呈正態分布，且鮮食葡萄與釀酒葡萄的密度均集中分布在1.0～1.2 g/cm3。

2.1.2 粒質量、體積、密度、縱橫徑等7個果實性狀的變異分析

表型變異系數反映某一性狀數據的離散程度，變異系數越大，表明該性狀的變異程度越大，性狀選擇潛力也較大[8]。對329份葡萄種質資源的7個性狀指標進行描述性統計分析（表2）。結果表明，鮮食品種中，粒質量、體積、密度、縱徑、橫徑、硬度、可溶性固形物含量的變異系數為9.0%、12.0%、11.3%、4.1%、4.0%、18.1%、4.2%；釀酒品種中各項指標分別是8.7%、7.9%、10.8%、4.7%、4.6%、26.9%、4.0%。各性狀指標在種質間的變異系數在4.0%～26.9%，平均為15.5%。其中，變異程度較大的是硬度、體積、密度和粒質量，鮮食品種和釀酒品種中的密度和硬度性狀的變異系數都大于10%，說明葡萄果實品質中密度和硬度這2個果實性狀具有豐富的變異度。綜合7種葡萄果實性狀的分析結果，釀酒品種的變異度為9.65%，鮮食品種的變異度為8.96%，釀酒品種的變異程度高于鮮食葡萄品種。

表2 鮮食葡萄與釀酒葡萄品種7個果實性狀的變異統計Table 2 Variation statistics of 7 fruit characters of table grape and wine grape

2.1.3 粒質量、體積、密度、縱橫徑等7個果實性狀的相關性分析

對所有的葡萄品種進行果實性狀的相關性分析（表3）。結果表明，在粒質量與體積、粒質量與縱徑、粒質量與橫徑、體積與縱徑、體積與橫徑、橫徑與縱徑之間均存在顯著的正相關關系，回歸方程擬合度較好（R2＞0.74），這表明葡萄果實的縱橫徑越大，體積和粒質量也相應的增大，且伴隨果實的縱徑增長橫徑也會有相應的變化。在所有品種的相關關系中，相關系數最高的是粒質量與體積，相關系數為r=0.97；其次是粒質量與橫徑，相關系數r=0.93；最低的是體積和縱徑，相關系數為r=0.91。鮮食品種與釀酒品種相比，粒質量-體積、粒質量-橫徑、體積-縱徑這3項的擬合度R2有差異，表現鮮食品種要高于釀酒品種；鮮食品種的粒質量-縱徑、體積-橫徑這2項擬合度R2要低于釀酒品種，但相差不大。

表3 鮮食葡萄與釀酒葡萄果實性狀相關性分析結果Table 3 Relevance analysis of fruit characters between table grape and wine grape

2.2 歐亞種與歐美種葡萄果實性狀的相關分析

2.2.1 粒質量、體積、密度的分布情況

根據葡萄起源、分布以及生態條件的不同，生產上常見的葡萄分為歐亞種、歐美種[9]，本試驗對不同種葡萄的粒質量、體積以及密度進行調查分析，結果用SPSS進行統計（圖2）。結果表明，歐亞種葡萄的粒質量、體積呈偏態分布，密度呈正態分布，粒質量主要分布在2～4 g，體積集中分布在3～5 cm3范圍內，密度在0.75～1.25 g/cm3范圍內的較多；歐美種葡萄的密度呈正態分布，且分布范圍與歐亞種相同，但是粒質量和體積與歐亞種不同，歐美種葡萄粒質量主要分布在3～5 g和10～12 g兩個范圍，而體積在3～5 cm3和9～11 cm3這兩個范圍內的分布較多。

2.2.2 粒質量、體積、密度、縱橫徑等7個果實性狀的變異分析

表4 歐亞種與歐美種葡萄7個果實性狀的變異統計Table 4 Variation statistics of 7 fruit characters of V. vinifera and V. vinifera×V. labrusca

綜合考慮7個果實性狀的變異系數，歐亞種葡萄變異系數平均值為8.76%、歐美種葡萄變異系數平均值為9.64%（表4）。由此可見，歐美種葡萄的變異度更高一些，所存在的性狀選擇及改良空間更大。其中，歐美種葡萄中，硬度的變異系數最高，為21.9%，其次是體積，變異系數為12.8%，密度變異系數為11.5%；歐亞種葡萄中變異系數較高的是硬度和密度，分別是20.7%和10.4%。

2.2.3 粒質量、體積、密度、縱橫徑等果實性狀的相關性分析

對歐美種、歐亞種葡萄的果實性狀進行相關性分析發現（表5），在粒質量-體積、粒質量-縱徑、粒質量-橫徑、體積-縱徑、體積-橫徑、橫徑-縱徑這6對相關性狀中，歐美種葡萄的擬合度R2均高于歐亞種葡萄。其中，歐美種葡萄中，擬合度最高的是粒質量-體積，擬合度R2為0.9371，線性回歸方程為y=0.8684x+0.4420，這說明粒質量和體積是正相關關系，且隨體積的增加粒質量相應增加；擬合度最低的是縱徑與橫徑的相關性，其擬合度為R2為0.8033，一元線性回歸方程為y=1.1858x-1.2526。

表5 歐亞種與歐美種葡萄果實性狀相關性分析結果Table 5 Relevance analysis of of V. vinifera and V. vinifera×V. labrusca

2.3 不同果形葡萄品種體積、質量、密度的相關分析

2.3.1 所有葡萄品種不同果形的分布情況

葡萄果實為漿果，《葡萄種質資源描述描述規范和數據標準》將葡萄分為橢圓形、近圓形、長橢圓形、圓形、卵圓形、雞心形、倒卵圓形、扁圓形、彎形、圓柱形、束腰形等11種不同的果形[10]。本次調查中共計發現10種果形（見圖3）。圖4結果顯示，329份種質資源中不包括彎形果實，其中橢圓形果實最多，為83種，占總體的25.23%，代表品種是‘甲州三尺’；其次是近圓形，有64種，占到總體的19.45%，代表品種是‘酒神’；圓形比近圓形數量低，有59種，所占比例為17.93%，代表品種是‘蜜爾紫’；數量較低的果形有扁圓形、圓柱形、束腰形等，扁圓形占所有調查種質資源的3.65%，只有12種，其代表品種為‘紅星’；圓柱形有5種，占總體的1.52%，代表品種是‘白胡沙涅’；束腰形僅有兩種，分別是‘美人指’‘金手指’。綜上，在葡萄果形分類中，以橢圓形、近圓形、圓形為主，束腰形、圓柱形的果實比較少。

2.3.2 果實性狀在不同果形中的相關性分析及變異情況

本試驗對調查的329個葡萄品種按果形進行分類，對10種果形的粒質量、體積、縱徑、橫徑這4個指標進行統計以及變異程度的分析。由于束腰形葡萄種質僅存在2種，在進行一元線性回歸分析時只對其他9種果形進行了分析。結果表明（表6），在10種不同果形的葡萄中，綜合粒質量、體積、縱橫徑這4個果實指標，束腰形果實變異程度最大，為8.46%；其次是扁圓形果實，為8.09%；變異程度最低的果實是圓柱形，變異系數為5.45%。

在10種不同果形的葡萄資源中，4個果實性狀指標的變異程度各有不同。粒質量變異程度最大的是束腰形果實，其變異系數為10.45%；粒質量變異程度最小的是圓柱形果實，為7.27%。體積變異程度最大的是扁圓形果實，其值為13.60%；體積變異系數最低的是圓柱形果實，為7.54%。縱徑變異程度最大的是扁圓形果實，其值為5.44%；變異系數最小的是圓柱形果實，變異系數為2.77%。橫徑變異程度最大的是圓柱形果實，其值為8.34%，橫徑變異程度最小的是倒卵圓形果實，變異系數為3.68%。

對9種不同果形的葡萄種質資源進行果實性狀相關分析，結果見表7。在不同的果形中粒質量與體積、縱橫徑，體積與縱橫徑都高度相關，相關系數達到0.80以上。其中，在近圓形果實中，相關程度最高的是橫徑與縱徑，相關系數為0.97；在扁圓形、圓形果實中，相關程度最高的是粒質量與橫徑、橫徑與縱徑，相關系數均為0.97；在卵圓形、長橢圓形、橢圓形、倒卵圓形、雞心形、圓柱形果實中，相關程度最高的是粒質量與體積，其中相關系數最大為0.99。

2.4 葡萄硬度與密度的相關性分析

果實硬度是指果肉抗壓力的強弱，可作為果實成熟的判斷標準之一，也是果實品質的重要指標[11]。本試驗中對329份葡萄種質資源進行分析，結果表明，葡萄果實的硬度、密度均與其他果實性狀指標相關性不大，且硬度與密度之間也不存在相關性，但二者變異程度均較大。利用SPSS軟件對所有葡萄品種的硬度數據進行單一樣本的K-S檢驗，結果顯示在P＜0.05水平上差異性顯著，即硬度在不同的品種中呈正態分布。對所有葡萄品種、鮮食品種、釀酒品種、歐亞種、歐美種做正態分布圖（見圖5），在不同的分類中葡萄果實的硬度大都集中在1 kg/cm2左右。

表7 葡萄不同果形中果實性狀之間的相關性分析Table 7 The correlation coefficients of fruit traits in different fruit shapes of grapes

3 討論

國內葡萄種質資源十分豐富，近年對葡萄種質資源的調查也更加全面，但對葡萄果實性狀之間的相關關系的研究和報道并不多見[12-17]。目前在櫻桃、紅豆、茄子、黑麥草中都有相關報道，但所研究種質資源數量都不夠豐富，只局限在幾十種[18-24]。利用性狀之間的相關性進行復雜性狀如產量、品質等的篩選是選育新品種的重要方法。葡萄果實品質包含的相關性狀既有數量性狀又有質量性狀，且各個性狀之間又互相關聯，在對葡萄某個果實品質性狀進行研究時，要綜合考慮多個性狀間的相互作用，這使得育種工作難度加大[8]。

本試驗對鄭州果樹所葡萄種質資源圃的329個品種進行果實性狀調查，包括果實粒質量、體積、密度、縱徑、橫徑、硬度以及可溶性固形物含量。在調查的7個果實性狀中，每個性狀都有不同程度的變異。變異程度的差別一方面反映了不同葡萄種質資源之間的性狀差異，另一方面也反映了葡萄在物種進化過程中的保守性和遺傳的穩定性。結果表明，在不同的種質資源之間變異程度最高的是果實硬度，因為硬度是果實商品性的重要指標之一，越來越受到生產者和育種者的重視[25-27]。其次變異度較大的是體積和密度，這2項指標變異系數較大表明葡萄在這2個性狀上的變異十分豐富，性狀選擇潛力較大。而變異系數較小的其余4個性狀則選育潛力有限，通過育種改進的難度較大。材料的遺傳變異是育種的基礎，在葡萄的新品種選育中，果實硬度、體積和密度可以作為主要育種選育目標。對葡萄的果實性狀進行分布情況的統計結果表明，粒質量、體積均符合偏正態分布，硬度、密度均服從正態分布。相關性分析結果表明，粒質量與體積、粒質量與縱橫徑之間、體積與縱橫徑之間都存在顯著的相關關系，但是在不同的種質之間這種相關性也有所差異。但果實密度、硬度與其它性狀之間相關性不大。

對不同果形的葡萄種質資源調查結果顯示，橢圓形的果形在所有調查的種質資源中所占比例最高，束腰形和扁圓形的變異程度最高，這與前人研究結果一致[28-29]。在果實性狀的相關分析中，不同果形的葡萄其粒質量、體積均與縱橫徑之間存在顯著的相關關系，不同的果形之間存在差異。本試驗對鮮食、釀酒、歐美種、歐亞種以及不同果形葡萄的多種果實性狀的分析對新品種選育以及今后的分子育種具有指導意義。通過對葡萄種質材料表型性狀的差異化進行統計分析，了解材料間豐富的形態多樣性，將為葡萄的分子標記輔助育種及基因定位等提供基礎，進而促進葡萄新品種的選育及遺傳改良。