葡萄漿果質(zhì)量、體積及相關(guān)性狀的調(diào)查

葛孟清，董天宇，樊秀彩，劉崇懷*

（1. 南京農(nóng)業(yè)大學(xué)園藝學(xué)院，江蘇南京 210095；2. 中國農(nóng)業(yè)科學(xué)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(jià)值的園藝作物[1]。葡萄因其用途廣泛具有很高的經(jīng)濟(jì)價(jià)值，其果實(shí)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(zhì)資源的研究將有助于改善地區(qū)葡萄資源的特性，對葡萄育種者和管理人員選育優(yōu)良葡萄品種提供參考[3-5]。利用性狀之間的相關(guān)性進(jìn)行復(fù)雜性狀如產(chǎn)量、品質(zhì)的篩選是選育新品種的重要方法[6]。國內(nèi)有比較豐富的葡萄種質(zhì)資源，但對葡萄果實(shí)性狀之間的相關(guān)關(guān)系研究不多。本研究對中國鄭州葡萄種質(zhì)資源圃內(nèi)長期栽培的葡萄品種進(jìn)行鑒定，對329個(gè)葡萄品種的果實(shí)性狀、粒質(zhì)量、縱橫徑等7個(gè)果實(shí)參數(shù)進(jìn)行測定，分析葡萄果實(shí)不同性狀之間的相關(guān)關(guān)系及每個(gè)性狀的變異程度，以期能夠更加清楚的說明果實(shí)的各個(gè)性狀之間關(guān)系，對葡萄種質(zhì)資源的利用以及葡萄育種中親本的選擇提供依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 試驗(yàn)材料

中國農(nóng)業(yè)科學(xué)院鄭州果樹研究所葡萄種質(zhì)資源圃位于北緯34°43′，東經(jīng)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(zhì)資源Table 1 Grape germplasm resources for testing

以本資源圃內(nèi)保存的329個(gè)葡萄品種（217個(gè)鮮食品質(zhì)，112個(gè)釀酒品種）為試材（見表1），取成熟期的7個(gè)果實(shí)性狀（包括漿果質(zhì)量、體積、密度、橫徑、縱徑、硬度、可溶性固形物含量）進(jìn)行相關(guān)性調(diào)查統(tǒng)計(jì)。所有試驗(yàn)品種均是正常情況下結(jié)果，未使用生長調(diào)節(jié)劑處理。

1.2 試驗(yàn)方法

2018年8 月下旬，在葡萄種質(zhì)資源圃采集成熟品種的果實(shí)，每個(gè)品種隨機(jī)從已成熟的3穗果的上、中、下三個(gè)部位采集10粒果實(shí)，按照《葡萄種質(zhì)資源描述規(guī)范和數(shù)據(jù)標(biāo)準(zhǔn)》對果粒形狀進(jìn)行描述，計(jì)算果形指數(shù)。采用精確度為0.01 g電子天平進(jìn)行稱量，采用精確度為0.01 mm的游標(biāo)卡尺測量果粒的縱、橫徑，并進(jìn)行拍照記錄。另外，采用排水法測量果實(shí)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(shí)的可溶性固形物含量，使用GY-3手持果實(shí)硬度測試儀測量果實(shí)的硬度值。

1.3 分析方法

利用Excel及SPSS 25.0軟件對試驗(yàn)數(shù)據(jù)進(jìn)行匯總統(tǒng)計(jì)及輔助分析，采用SPSS 25.0軟件進(jìn)行一元回歸方程擬合度和正態(tài)分布K-S、S-W檢驗(yàn)分析。

2 結(jié)果與分析

2.1 鮮食葡萄與釀酒葡萄果實(shí)性狀的分析

2.1.1 粒質(zhì)量、體積、密度的分布情況

果實(shí)性狀是決定生產(chǎn)力的關(guān)鍵因素，在育種選擇標(biāo)準(zhǔn)中發(fā)揮著重要的作用，對葡萄種質(zhì)資源果實(shí)性狀的相關(guān)分析已成為當(dāng)務(wù)之急[7]。本試驗(yàn)中采用SPSS軟件對329個(gè)品種（鮮食葡萄217個(gè)，釀酒葡萄112個(gè)）的粒質(zhì)量、體積、密度的分布情況進(jìn)行分析（圖1），發(fā)現(xiàn)粒質(zhì)量呈偏態(tài)分布。在鮮食品種中，以粒質(zhì)量2～6 g的品種數(shù)量最多；在釀酒品種中，粒質(zhì)量主要集中在2～4 g。葡萄體積的分布情況與粒質(zhì)量相似，也呈偏態(tài)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(zhì)量、體積的分布情況不同，密度呈正態(tài)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(zhì)量、體積、密度、縱橫徑等7個(gè)果實(shí)性狀的變異分析

表型變異系數(shù)反映某一性狀數(shù)據(jù)的離散程度，變異系數(shù)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(zhì)資源的7個(gè)性狀指標(biāo)進(jìn)行描述性統(tǒng)計(jì)分析（表2）。結(jié)果表明，鮮食品種中，粒質(zhì)量、體積、密度、縱徑、橫徑、硬度、可溶性固形物含量的變異系數(shù)為9.0%、12.0%、11.3%、4.1%、4.0%、18.1%、4.2%；釀酒品種中各項(xiàng)指標(biāo)分別是8.7%、7.9%、10.8%、4.7%、4.6%、26.9%、4.0%。各性狀指標(biāo)在種質(zhì)間的變異系數(shù)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(zhì)量，鮮食品種和釀酒品種中的密度和硬度性狀的變異系數(shù)都大于10%，說明葡萄果實(shí)品質(zhì)中密度和硬度這2個(gè)果實(shí)性狀具有豐富的變異度。綜合7種葡萄果實(shí)性狀的分析結(jié)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(gè)果實(shí)性狀的變異統(tǒng)計(jì)Table 2 Variation statistics of 7 fruit characters of table grape and wine grape

2.1.3 粒質(zhì)量、體積、密度、縱橫徑等7個(gè)果實(shí)性狀的相關(guān)性分析

對所有的葡萄品種進(jìn)行果實(shí)性狀的相關(guān)性分析（表3）。結(jié)果表明，在粒質(zhì)量與體積、粒質(zhì)量與縱徑、粒質(zhì)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(guān)關(guān)系，回歸方程擬合度較好（R2＞0.74），這表明葡萄果實(shí)的縱橫徑越大，體積和粒質(zhì)量也相應(yīng)的增大，且伴隨果實(shí)的縱徑增長橫徑也會有相應(yīng)的變化。在所有品種的相關(guān)關(guān)系中，相關(guān)系數(shù)最高的是粒質(zhì)量與體積，相關(guān)系數(shù)為r=0.97；其次是粒質(zhì)量與橫徑，相關(guān)系數(shù)r=0.93；最低的是體積和縱徑，相關(guān)系數(shù)為r=0.91。鮮食品種與釀酒品種相比，粒質(zhì)量-體積、粒質(zhì)量-橫徑、體積-縱徑這3項(xiàng)的擬合度R2有差異，表現(xiàn)鮮食品種要高于釀酒品種；鮮食品種的粒質(zhì)量-縱徑、體積-橫徑這2項(xiàng)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(shí)性狀相關(guān)性分析結(jié)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(shí)性狀的相關(guān)分析

2.2.1 粒質(zhì)量、體積、密度的分布情況

根據(jù)葡萄起源、分布以及生態(tài)條件的不同，生產(chǎn)上常見的葡萄分為歐亞種、歐美種[9]，本試驗(yàn)對不同種葡萄的粒質(zhì)量、體積以及密度進(jìn)行調(diào)查分析，結(jié)果用SPSS進(jìn)行統(tǒng)計(jì)（圖2）。結(jié)果表明，歐亞種葡萄的粒質(zhì)量、體積呈偏態(tài)分布，密度呈正態(tài)分布，粒質(zhì)量主要分布在2～4 g，體積集中分布在3～5 cm3范圍內(nèi)，密度在0.75～1.25 g/cm3范圍內(nèi)的較多；歐美種葡萄的密度呈正態(tài)分布，且分布范圍與歐亞種相同，但是粒質(zhì)量和體積與歐亞種不同，歐美種葡萄粒質(zhì)量主要分布在3～5 g和10～12 g兩個(gè)范圍，而體積在3～5 cm3和9～11 cm3這兩個(gè)范圍內(nèi)的分布較多。

2.2.2 粒質(zhì)量、體積、密度、縱橫徑等7個(gè)果實(shí)性狀的變異分析

表4 歐亞種與歐美種葡萄7個(gè)果實(shí)性狀的變異統(tǒng)計(jì)Table 4 Variation statistics of 7 fruit characters of V. vinifera and V. vinifera×V. labrusca

綜合考慮7個(gè)果實(shí)性狀的變異系數(shù)，歐亞種葡萄變異系數(shù)平均值為8.76%、歐美種葡萄變異系數(shù)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(shù)最高，為21.9%，其次是體積，變異系數(shù)為12.8%，密度變異系數(shù)為11.5%；歐亞種葡萄中變異系數(shù)較高的是硬度和密度，分別是20.7%和10.4%。

2.2.3 粒質(zhì)量、體積、密度、縱橫徑等果實(shí)性狀的相關(guān)性分析

對歐美種、歐亞種葡萄的果實(shí)性狀進(jìn)行相關(guān)性分析發(fā)現(xiàn)（表5），在粒質(zhì)量-體積、粒質(zhì)量-縱徑、粒質(zhì)量-橫徑、體積-縱徑、體積-橫徑、橫徑-縱徑這6對相關(guān)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(zhì)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(zhì)量和體積是正相關(guān)關(guān)系，且隨體積的增加粒質(zhì)量相應(yīng)增加；擬合度最低的是縱徑與橫徑的相關(guān)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(shí)性狀相關(guān)性分析結(jié)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(zhì)量、密度的相關(guān)分析

2.3.1 所有葡萄品種不同果形的分布情況

葡萄果實(shí)為漿果，《葡萄種質(zhì)資源描述描述規(guī)范和數(shù)據(jù)標(biāo)準(zhǔn)》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(diào)查中共計(jì)發(fā)現(xiàn)10種果形（見圖3）。圖4結(jié)果顯示，329份種質(zhì)資源中不包括彎形果實(shí)，其中橢圓形果實(shí)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(shù)量低，有59種，所占比例為17.93%，代表品種是‘蜜爾紫’；數(shù)量較低的果形有扁圓形、圓柱形、束腰形等，扁圓形占所有調(diào)查種質(zhì)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(shí)比較少。

2.3.2 果實(shí)性狀在不同果形中的相關(guān)性分析及變異情況

本試驗(yàn)對調(diào)查的329個(gè)葡萄品種按果形進(jìn)行分類，對10種果形的粒質(zhì)量、體積、縱徑、橫徑這4個(gè)指標(biāo)進(jìn)行統(tǒng)計(jì)以及變異程度的分析。由于束腰形葡萄種質(zhì)僅存在2種，在進(jìn)行一元線性回歸分析時(shí)只對其他9種果形進(jìn)行了分析。結(jié)果表明（表6），在10種不同果形的葡萄中，綜合粒質(zhì)量、體積、縱橫徑這4個(gè)果實(shí)指標(biāo)，束腰形果實(shí)變異程度最大，為8.46%；其次是扁圓形果實(shí)，為8.09%；變異程度最低的果實(shí)是圓柱形，變異系數(shù)為5.45%。

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

對9種不同果形的葡萄種質(zhì)資源進(jìn)行果實(shí)性狀相關(guān)分析，結(jié)果見表7。在不同的果形中粒質(zhì)量與體積、縱橫徑，體積與縱橫徑都高度相關(guān)，相關(guān)系數(shù)達(dá)到0.80以上。其中，在近圓形果實(shí)中，相關(guān)程度最高的是橫徑與縱徑，相關(guān)系數(shù)為0.97；在扁圓形、圓形果實(shí)中，相關(guān)程度最高的是粒質(zhì)量與橫徑、橫徑與縱徑，相關(guān)系數(shù)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(shí)中，相關(guān)程度最高的是粒質(zhì)量與體積，其中相關(guān)系數(shù)最大為0.99。

2.4 葡萄硬度與密度的相關(guān)性分析

果實(shí)硬度是指果肉抗壓力的強(qiáng)弱，可作為果實(shí)成熟的判斷標(biāo)準(zhǔn)之一，也是果實(shí)品質(zhì)的重要指標(biāo)[11]。本試驗(yàn)中對329份葡萄種質(zhì)資源進(jìn)行分析，結(jié)果表明，葡萄果實(shí)的硬度、密度均與其他果實(shí)性狀指標(biāo)相關(guān)性不大，且硬度與密度之間也不存在相關(guān)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(shù)據(jù)進(jìn)行單一樣本的K-S檢驗(yàn)，結(jié)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(tài)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(tài)分布圖（見圖5），在不同的分類中葡萄果實(shí)的硬度大都集中在1 kg/cm2左右。

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

3 討論

國內(nèi)葡萄種質(zhì)資源十分豐富，近年對葡萄種質(zhì)資源的調(diào)查也更加全面，但對葡萄果實(shí)性狀之間的相關(guān)關(guān)系的研究和報(bào)道并不多見[12-17]。目前在櫻桃、紅豆、茄子、黑麥草中都有相關(guān)報(bào)道，但所研究種質(zhì)資源數(shù)量都不夠豐富，只局限在幾十種[18-24]。利用性狀之間的相關(guān)性進(jìn)行復(fù)雜性狀如產(chǎn)量、品質(zhì)等的篩選是選育新品種的重要方法。葡萄果實(shí)品質(zhì)包含的相關(guān)性狀既有數(shù)量性狀又有質(zhì)量性狀，且各個(gè)性狀之間又互相關(guān)聯(lián)，在對葡萄某個(gè)果實(shí)品質(zhì)性狀進(jìn)行研究時(shí)，要綜合考慮多個(gè)性狀間的相互作用，這使得育種工作難度加大[8]。

本試驗(yàn)對鄭州果樹所葡萄種質(zhì)資源圃的329個(gè)品種進(jìn)行果實(shí)性狀調(diào)查，包括果實(shí)粒質(zhì)量、體積、密度、縱徑、橫徑、硬度以及可溶性固形物含量。在調(diào)查的7個(gè)果實(shí)性狀中，每個(gè)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(zhì)資源之間的性狀差異，另一方面也反映了葡萄在物種進(jìn)化過程中的保守性和遺傳的穩(wěn)定性。結(jié)果表明，在不同的種質(zhì)資源之間變異程度最高的是果實(shí)硬度，因?yàn)橛捕仁枪麑?shí)商品性的重要指標(biāo)之一，越來越受到生產(chǎn)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(xiàng)指標(biāo)變異系數(shù)較大表明葡萄在這2個(gè)性狀上的變異十分豐富，性狀選擇潛力較大。而變異系數(shù)較小的其余4個(gè)性狀則選育潛力有限，通過育種改進(jìn)的難度較大。材料的遺傳變異是育種的基礎(chǔ)，在葡萄的新品種選育中，果實(shí)硬度、體積和密度可以作為主要育種選育目標(biāo)。對葡萄的果實(shí)性狀進(jìn)行分布情況的統(tǒng)計(jì)結(jié)果表明，粒質(zhì)量、體積均符合偏正態(tài)分布，硬度、密度均服從正態(tài)分布。相關(guān)性分析結(jié)果表明，粒質(zhì)量與體積、粒質(zhì)量與縱橫徑之間、體積與縱橫徑之間都存在顯著的相關(guān)關(guān)系，但是在不同的種質(zhì)之間這種相關(guān)性也有所差異。但果實(shí)密度、硬度與其它性狀之間相關(guān)性不大。

對不同果形的葡萄種質(zhì)資源調(diào)查結(jié)果顯示，橢圓形的果形在所有調(diào)查的種質(zhì)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(jié)果一致[28-29]。在果實(shí)性狀的相關(guān)分析中，不同果形的葡萄其粒質(zhì)量、體積均與縱橫徑之間存在顯著的相關(guān)關(guān)系，不同的果形之間存在差異。本試驗(yàn)對鮮食、釀酒、歐美種、歐亞種以及不同果形葡萄的多種果實(shí)性狀的分析對新品種選育以及今后的分子育種具有指導(dǎo)意義。通過對葡萄種質(zhì)材料表型性狀的差異化進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析，了解材料間豐富的形態(tài)多樣性，將為葡萄的分子標(biāo)記輔助育種及基因定位等提供基礎(chǔ)，進(jìn)而促進(jìn)葡萄新品種的選育及遺傳改良。