鮮食葡萄砧穗組合生理指標及親和力分析

侯毅興，阿克居里德孜·努爾改里得，薛靖，周龍*，李樹德

（1. 新疆農業大學園藝學院，新疆烏魯木齊 830052；2. 新疆中信國安葡萄酒業有限公司，新疆瑪納斯 832200）

葡萄作為新疆最重要的栽培果樹之一，其面積達14.39 萬 hm2，產量達270.57 萬 t[1]。但長期以來，在生產上葡萄建園以扦插苗為主，存在植株根系不發達、樹勢弱、產量低、對環境適應性差等問題。目前歐美地區葡萄生產中已廣泛采用優良砧木進行嫁接栽培，并在改善葡萄抗性和產量等方面發揮了重要作用[2-4]。

葡萄嫁接不僅受環境和人為等因素影響，還與砧穗間的親緣關系、親和性及接穗的生活力等內在因素密切相關[5-6]。嫁接親和力是嫁接繁殖成功的關鍵，也是嫁接繁殖中最復雜的問題[7]。開展葡萄砧穗組合親和力研究不僅關系到嫁接成活率，而且對于判斷砧穗組合的優良性至關重要[8-9]。Gokbayrak等[10]通過對15個葡萄品種和12個美國砧木的3個同工酶系統（過氧化物酶、酯酶、酸性磷酸酶）和總蛋白、脯氨酸研究發現，不同品種砧木組合間存在不親和性，品種和砧木組合的酸性磷酸酶和總蛋白含量可用于預測嫁接不親和性。楊瑞等[11]對鮮食葡萄品種‘矢富羅莎’與7種砧木的嫁接研究發現，砧木與接穗葉片中可溶性糖、可溶性蛋白質含量及過氧化物酶、過氧化氫酶、多酚氧化酶活性的差異越小，嫁接親和力就越強。石雪暉等[12]、楊瑞[13]通過葡萄嫁接親和性研究認為，可溶性糖含量差值和可溶性蛋白質含量差值可以作為砧穗嫁接親和性強弱的早期預選指標。前人研究主要集中在葡萄不同砧穗組合接穗生長量及葉片生理指標與嫁接親和性的關系方面，關于葡萄不同砧穗組合愈合部的生理指標與親和性的關系鮮有報道。本試驗對新疆的幾個鮮食葡萄不同砧穗組合的嫁接成活率進行統計，比較其親和性情況。通過測定砧穗愈合部相對電導率、氧化物歧化酶（SOD）、過氧化物酶（POD）、可溶性糖和可溶性蛋白幾個生理指標，并與嫁接成活率進行相關性分析，探索各個指標與嫁接親和力的關系。運用隸屬函數分析法對不同砧穗組合嫁接親和性強弱進行綜合評價，以期為篩選適宜的鮮食葡萄砧穗組合及其進一步推廣提供理論參考。

1 材料和方法

1.1 試驗地概況

試驗于2021年6月在新疆瑪納斯河流域的中信國安葡萄酒業有限公司基地進行。該區域年均氣溫在6.0～6.9 ℃，日照時數2840～2870 h，降水量110～200 mm，蒸發量1500～2000 mm，無霜期160～190 d[14]。

1.2 試驗材料

所選用的接穗品種是來自于新疆生產建設兵團第十二師頭屯河農場的‘戶太8號’‘蘇欣1號’和‘紅地球’，砧木品種是‘5BB’‘1103P’和‘山河1號’。當砧木和接穗已半木質化（即新梢有7～8片葉）時，于2021年6月14日，采取具有飽滿芽且與砧木粗度相近的接穗莖段，用劈接法進行嫁接。接穗于嫁接當天采自生長發育正常且無病蟲害母本樹上的當年生新梢，砧木為種植在基地每年平茬的母株上發出的當年生新梢。為規避嫁接技術造成的干擾，試驗嫁接人員是來自中信國安葡萄種植基地且均為已從事葡萄嫁接工作多年的技術人員。

1.3 試驗方法

1.3.1 試驗設計

本試驗共設計9個組合，分別是：戶太8號/5BB（5H）、戶太8號/1103P（1H）、戶太8號/山河1號（SH）、蘇欣1號/5BB（5S）、蘇欣1號/1103P（1S）、蘇欣1號/山河1號（SS）、紅地球/5BB（5Q）、紅地球/1103P（1Q）、紅地球/山河1號（SQ），每個組合嫁接15株。成活率在嫁接30 d后統計，成活率（%）=（成活株數/嫁接株數）×100。

在嫁接30 d后且已萌發的新梢長度達5～6 cm時進行采樣。每個砧穗組合各選取長勢均基本一致且生長狀態良好的嫁接苗3株，在距離嫁接部下方10～15 cm處剪斷，掛好區分標簽，然后用浸濕的紗布包裹，放入冰盒帶回實驗室做下一步處理。取樣部位為砧穗愈合部1.5～2.0 cm莖段，把每個組合剪取的3個莖段剪碎，混合后將其分作3份，作為3個重復，把處理好的樣品放入液氮貯存備用。

1.3.2 生理指標的測定

采用電導儀法[15]測定相對電導率（REC）；參照上海酶聯生物公司相關試劑盒中說明的測定方法分別測定SOD活性、POD活性和可溶性蛋白、可溶性糖。

1.4 數據處理

本試驗數據均采用Microsoft excel 2010和SPSS 19.0軟件處理統計，方差分析采用單因素方差分析（one-way ANOVA），多重比較采用Duncan法。嫁接親和性強弱采用隸屬函數法進行綜合評價[16]。隸屬函數值計算公式：

若該指標與親和性呈正相關，則公式為：

Xi=(Xij－Xjmin)/(Xjmax－Xjmin)

若該指標與親和性呈負相關，則公式為：

Xi=1－(Xij－Xjmin)/(Xjmax－Xjmin)

式中：Xi為隸屬函數值；Xij為i組合j指標的測定值；Xjmin為j指標中的最小值；Xjmax為j指標中的最大值。

2 結果與分析

2.1 不同砧穗組合嫁接成活率分析

成活率是判斷砧穗嫁接親和性的主要指標，一定程度上反映了嫁接親和性的高低。由表1可知，嫁接30 d后，接成活率最高的是組合SS，達75.67%；而組合1Q嫁接成活率最低，為42.33%。在9個砧穗組合中，只有組合1Q的嫁接成活率低于50%，其余各組合嫁接成活率均在50%以上。組合SQ、SH和5S之間嫁接成活率差異不顯著，但各個組合的成活率均高于60%。組合1S、1H、5Q和5H的嫁接成活率在50%～60%，其中組合1H、5Q和5H之間嫁接成活率差異不顯著，而這3個組合與組合1S之間嫁接成活率差異顯著。

2.2 不同砧穗組合相對電導率分析

植物細胞膜對維持細胞的微環境和正常代謝起重要作用，正常情況下，細胞膜對進出細胞的物質具有選擇透過性，而逆境條件會造成膜蛋白受損，導致胞液外滲，使植物細胞浸提液的電導率增大。由表1可知，組合1S相對電導率最大，達53.78%；組合SQ相對電導率最小，為18.24%，并與組合SS、5H之間無顯著差異。所有砧穗組合中，除組合1S的相對電導率大于50%外，其他各組合相對電導率均小于50%，而且組合1H和1Q的相對電導率介于44%～46%，兩者相對電導率均低于組合1S但高于其它各組合。

2.3 不同砧穗組合SOD活性分析

嫁接影響植物體活性氧代謝系統的動態平衡，從而影響植株SOD活性。由表1可知，組合1Q的SOD活性最大，達59.78 μg·g-1；組合SS的SOD活性最小，為23.72 μg·g-1。而組合1H、5H和5Q之間差異不顯著，組合1S、SH和5S之間SOD活性值較接近，彼此間無顯著差異，組合SS與SQ的SOD活性值在30.00 μg·g-1以下，且均小于其他組合。

2.4 不同砧穗組合POD活性分析

POD是植物體內重要的防御酶，其主要功能是催化以H2O2為氧化劑的氧化還原反應，可有效保護膜結構，對機械損傷等傷害起防護作用。由表1可知，各砧穗組合的POD活性存在差異，其中組合SS的POD活性最大，達5.40 μg·g-1；最小為組合1Q，為0.83 μg·g-1。組合SS、SQ、SH之間差異顯著，組合5H、5S、5Q、1H、1S和1Q之間差異也顯著，而組合5H、1H和1Q之間差異不顯著且三者的POD活性值均小于1.5 μg·g-1；組合5S與SH之間，組合5Q與1S之間也均無顯著差異。

2.5 不同砧穗組合可溶性蛋白含量分析

可溶性蛋白為重要的營養物質和滲透調節物質，其增加和積累能提高細胞的保水能力，對細胞的生物膜有保護作用。不同砧穗組合的可溶性蛋白含量見表1。由表1可知，各砧穗組合的可溶性蛋白含量存在差異，其中組合SS的可溶性蛋白含量最高，達7.62 μg·g-1，組合1Q最低，為3.69 μg·g-1；組合1Q和1H的可溶性蛋白含量均低于其余組合且在4.00 μg·g-1以下，且兩者之間無顯著性差異。組合5S與5Q之間無顯著差異，而組合SS、SQ、SH、1S和5H之間具有顯著性差異。

2.6 不同砧穗組合可溶性糖含量分析

可溶性糖是植物體內許多化合物合成的物質基礎。由表1可知，在嫁接30 d 后，9個砧穗組合中，組合SS的可溶性糖含量最高，達8.54 μg·g-1，最低的是組合1Q，為4.15 μg·g-1；組合5H、5Q和1H的可溶性糖含量為4.50～5.40 μg·g-1，三者間差異不顯著，組合5S、1S和SH的可溶性糖含量為5.70～6.35 μg·g-1，彼此間也無顯著差異。

表1 不同砧穗組合的成活率及生理指標比較Table 1 Comparison of survival rate and phуsiological indexes of different stock-scion combinations

2.7 不同砧穗組合各指標間的相關性

由表2可知，葡萄不同砧穗組合嫁接成活率與其他指標的相關程度大小為：可溶性蛋白＞POD活性＞SOD活性＞可溶性糖＞相對電導率。成活率與POD活性、可溶性蛋白以及可溶性糖含量呈極顯著正相關，與SOD活性呈極顯著負相關，而與相對電導率呈顯著負相關。各理化指標間均呈極顯著相關性，其中相對電導率和SOD活性彼此間呈極顯著正相關，但兩者與其他指標間均呈極顯著負相關。

表2 不同砧穗組合各指標間的相關分析Table 2 Correlation analуsis among indexes of different stock-scion combinations

2.8 隸屬函數分析

嫁接親和性是受多因素共同影響的綜合性狀，任何單一的指標都不能全面反映嫁接親和性，應結合多指標給予綜合評價，而隸屬函數法就是在測定多指標的基礎上，綜合各指標測定結果客觀評價植物某種特性的一種方法，在嫁接親和性評價中也多有應用[17-18]。用隸屬函數法對葡萄不同砧穗組合嫁接親和性進行綜合評價，用不同砧穗組合的各指標隸屬度的平均值作為嫁接親和性的綜合鑒定標準，隸屬度平均值越大，親和性越強。

由表3可知，組合SS的隸屬度平均值最大，組合1Q的最小，依據隸屬度平均值越大，親和性越強的原則，9個葡萄不同砧穗組合嫁接親和性強弱依次為：SS＞SQ＞SH＞5S＞5Q＞1S＞5H＞1H＞1Q，與9個葡萄不同砧穗組合嫁接成活率結果表現一致。

表3 葡萄不同砧穗組合各指標的隸屬函數分析Table 3 Membership function analуsis of different grafting combinations of grapevine

3 討論

3.1 砧穗遺傳特性和嫁接親和性

嫁接能否成功不僅受外在因素如溫度、光照和嫁接技術等影響，還與嫁接所選用砧木和接穗間的親緣關系、種屬關系引起的親和性、接穗的生活力及砧穗的生理遺傳特性等內在因素密切相關[19-20]。嫁接時，砧木和接穗在分類學上關系越近，其嫁接親和性越好[21]。李娜等[22]通過采用不同砧木嫁接青錢柳試驗得出，砧穗親緣關系越近，嫁接成活率越高，其早期嫁接親和性就越強。本研究表明，組合SS的嫁接成活率最高，組合1Q的嫁接成活率最低，這可能是由于組合SS的砧穗品種都是歐亞種，親緣關系近，而組合1Q的接穗是歐亞種，砧木是歐美種，兩者的親緣關系遠，所以組合SS的嫁接親和性強、組合1Q的嫁接親和性弱，因此，嫁接親和性通常取決于砧木和接穗的組合。

3.2 生理生化指標與嫁接親和性的關系

嫁接體發育是砧木和接穗在經過機械傷害后進行的整合過程，其愈合部位會發生一系列復雜的生理代謝變化，對嫁接成活至關重要。相對電導率在一定程度上反映了苗木細胞受損狀況和水分狀況[23]。本試驗表明，各砧穗組合在嫁接30 d 后，愈合部莖段相對電導率差異顯著，馮金玲等[24]在研究油茶芽苗砧嫁接體親和性時認為，砧穗組合嫁接體愈合部相對電導率越高，愈合需要時間越久，相對應的嫁接成活率就低，反之則嫁接成活率高，這一發現和本研究一致。通過相關性分析可知，嫁接成活率和嫁接體愈合部莖段相對電導率之間呈顯著負相關性，因此認為相對電導率也可以作為判斷不同砧穗組合嫁接親和性強弱的指標。

正常情況下，植物細胞內自由基的產生和清除處于一種動態平衡，當植物受到逆境脅迫時會產生具有抵抗能力的抗氧化酶及其相關酶，這些酶與氧自由基的清除關系密切，而嫁接能影響植物體活性氧代謝系統的平衡，使活性氧增加進而破壞或降低活性氧清除劑SOD和POD等酶的活性[23,25-26]。SOD、POD屬于植物抗氧化保護酶類，能有效地清除體內的活性氧和過氧化氫，從而減少膜系統受到破壞[18]。本試驗表明，親和性好的砧穗組合嫁接體愈合部的POD活性較高，這與嚴毅等[27]在葡萄柚上的研究和曲云峰[28]在大扁杏上的研究結果一致。在嫁接體愈合過程中，POD不僅有清除氧自由基作用，同時還參與木質素的合成，促進維管組織的木質化，加快植物的愈合生長[29]。因此認為一定程度上POD活性值可很好的反映不同砧穗組合嫁接親和性的強弱。

4 結論

通過測定各砧穗組合愈合部莖段的相對電導率、SOD和POD活性、可溶性蛋白及可溶性糖含量，并與嫁接成活率進行相關性分析，結合隸屬函數法綜合評價其親和力得出，各砧穗組合親和性強弱的順序為：蘇欣1號/山河1號＞紅地球/山河1號＞戶太8號/山河1號＞蘇欣1號/5BB＞紅地球/5BB＞蘇欣1號/1103P＞戶太8號/5BB＞戶太8號/1103P＞紅地球/1103P。