基于恢復(fù)生長法分析釀酒葡萄品種的抗寒性

劉政海 董志剛 李曉梅 譚敏 楊镕兆 楊兆亮 唐曉萍

摘?要：葡萄冬季越冬是制約葡萄在中國北方發(fā)展的重要因素，研究不同品種在黃土高原地區(qū)的抗寒性，為葡萄越冬防御工作提供理論依據(jù)。通過采用芽段恢復(fù)生長法，利用5個(gè)釀酒葡萄發(fā)育良好的1年生枝條為試材，對(duì)芽段在0 ℃的對(duì)照及-10 ℃、-15 ℃、-20 ℃、-25 ℃、-30 ℃低溫脅迫后，測(cè)定芽段愈傷組織生成率、萌芽率、芽段萌發(fā)芽長、芽段生根率、芽段平均根長，進(jìn)行抗寒性分析和評(píng)價(jià)，結(jié)果表明：5個(gè)釀酒葡萄在低溫脅迫低于-15 ℃后，萌芽率出現(xiàn)大幅度降低;‘品麗珠品種芽段萌發(fā)芽長在脅迫溫度高于-15 ℃時(shí)平均芽長顯著高于其他4個(gè)品種;‘威代爾葡萄在脅迫溫度為-20 ℃時(shí)，愈傷組織生成率、萌芽率、生根率均顯著高于其他4個(gè)品種，表現(xiàn)較高的抗寒性。研究結(jié)果可作為釀酒葡萄品種凍害的溫度參考指標(biāo)，對(duì)環(huán)境凍害監(jiān)測(cè)、預(yù)警和防御能力具有重要意義，也為釀酒葡萄抗寒性育種、優(yōu)良品種的推廣應(yīng)用提供理論參考。

關(guān)鍵詞：釀酒葡萄;低溫脅迫;恢復(fù)生長;芽段

文章編號(hào)：2096-8108（2021）02-0005-04?中圖分類號(hào)：S663.1?文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A

Abstract：Overwintering of grapes in winter is an important factor restricting the development of grapes in northern China. The study of the cold resistance of different cultivars in the Loess Plateau provides a theoretical basis for the defense of grapes overwintering. Five well-developed 1-year-old branches of wine grape were used as the test materials by using bud segment recovery growth method. The cold resistance was analyzed and evaluated by measuring callus formation rate， germination rate， sprouting length， rooting rate and average root length of bud segment under the control of 0 ℃ and low temperature stress of -10 ℃，-15 ℃， -20 ℃，-25 ℃ and -30 ℃.The results showed that the germination rate of five wine grapes decreased significantly when the low temperature stress was lower than -15 ℃;When the stress temperature was higher than -15 ℃， the average bud length of Cabernet France was significantly higher than the other four cultivars; When the stress temperature was -20℃， the callus formation rate， germination rate and rooting rate of Vidal grape were significantly higher than the other 4 cultivars， showed higher cold resistance. The results of the study could be used as temperature reference indicators for frost damage of wine grape cultivars， which were great significance for environmental frost damage monitoring， early warning and defense capabilities， and also provided theoretical references for the cold resistance breeding of wine grapes and the popularization and application of excellent cultivars.

Keywords：wine grapes; low temperature stress; recovery growth; bud segment

葡萄凍害是限制葡萄在北方發(fā)展的重要因素之一，北方冬季嚴(yán)寒，葡萄需要埋土越冬，在開春出土后又容易受到晚霜的凍害，晚霜的凍害會(huì)導(dǎo)致當(dāng)年產(chǎn)量和品質(zhì)下降，甚至使多年生枝條受凍，需要多年才能恢復(fù)[1]。研究釀酒葡萄抗寒性，比較不同品種抗寒性差異，為地方引種提供依據(jù)，減少生產(chǎn)中不必要的損失。針對(duì)抗寒性研究，石游等[2]通過對(duì)1年生蘋果枝條采用不同低溫處理后恢復(fù)生長能力來反映蘋果矮化砧抗寒性。李嘉誠等[3]以平歐雜種榛的1年生休眠枝為試驗(yàn)材料，進(jìn)行不同的低溫處理，評(píng)價(jià)了14個(gè)平歐雜種榛的抗寒性。馬小河等[4]對(duì)6個(gè)釀酒葡萄品種抗寒性研究發(fā)現(xiàn)低溫脅迫處理后芽段萌芽率差異顯著。陳任偉等[5]利用差熱分析技術(shù)發(fā)現(xiàn)不同品種間的抗寒能力有顯著差異，?且不同品種根系、枝條抗寒能力趨勢(shì)表現(xiàn)一致。趙瀅等[6]通過對(duì)1年生枝條芽的低溫脅迫后，對(duì)芽進(jìn)行染色，觀察染色指數(shù)反映受凍害指數(shù)，表明1年生芽模擬凍害對(duì)休眠期葡萄抗寒評(píng)價(jià)具有一定的可行性和準(zhǔn)確性。本研究以黃土高原地區(qū)5個(gè)主栽葡萄釀酒品種1年生枝條為試驗(yàn)材料，采用不同低溫脅迫處理后以單芽扦插在電熱沙床上，調(diào)查芽段萌芽和生根情況，比較品種間抗寒性，為地方引種栽培和葡萄越冬埋土提供理論依據(jù)，也為抗寒品種選育工作提供材料依據(jù)。

1?材料與方法

1.1?試驗(yàn)材料

供試品種選取山西農(nóng)業(yè)大學(xué)果樹研究所釀酒葡萄營養(yǎng)系選種圃栽培的‘威代爾‘赤霞珠‘品麗珠‘美樂‘西拉，栽培密度為0.8 m×2.5 m，修剪方式為“廠”字形，栽培環(huán)境一致，常規(guī)栽培管理。在2019年10月30日，每個(gè)品種隨機(jī)選取10株樹，采集粗度一致、充分成熟的1年生枝條若干，放置在果窖中備用。

1.2?試驗(yàn)方法

將供試1年生的枝條用蒸餾水沖洗凈晾干，每隔1節(jié)剪成一段，每個(gè)品種3份，每份30段，分別用塑料布包好，放入高低溫交變冰柜中進(jìn)行處理，試驗(yàn)設(shè)置6個(gè)處理分別為：0 ℃（對(duì)照CK）、-10 ℃、-15 ℃、-20 ℃、-25 ℃、-30 ℃，以5 ℃/h降溫速度降溫至目的溫度后持續(xù)12 h，之后逐步回溫至0 ℃，取出后在0 ℃下放置8 h，室溫下水中浸泡24 h后扦插。將鋪電熱線的扦插沙床澆透水，每個(gè)處理枝條扦插3個(gè)位置，建小拱棚，以保證棚內(nèi)溫度在25 ℃以上，電熱線溫度為25 ℃。每天觀察枝條動(dòng)態(tài)，40 d后記錄扦插芽段愈傷組織生成率（%）、萌芽率（%）、芽段萌發(fā)平均芽長（cm）、生根率（%）和芽段平均根長（cm）[7]。

愈傷組織生成率（%）=（生成愈傷組織芽段/調(diào)查芽段數(shù)）*100%

萌芽率（%）=（萌發(fā)芽段數(shù)/調(diào)查芽段數(shù)）*100%

萌芽率=萌發(fā)芽段芽長和/萌發(fā)芽段數(shù)

生根率（%）=（生根芽段數(shù)/調(diào)查芽段數(shù)）*100%

芽段平均根長=萌發(fā)芽段根長和/生根芽段根數(shù)和

1.3?分析方法

試驗(yàn)數(shù)據(jù)利用excel 2016軟件進(jìn)行整理分析及圖的制作，利用SAS 9.0進(jìn)行差異顯著性分析。

2?結(jié)果

2.1?低溫脅迫后芽段愈傷組織生成率

如圖1所示不同低溫處理后愈傷組織生成率，在0 ℃對(duì)照下5個(gè)釀酒品種愈傷組織生成率均在90%以上，且差異不顯著，在-10 ℃低溫處理12?h后，5個(gè)品種間生成愈傷組織率差異不顯著，在-15 ℃低溫脅迫后，5個(gè)品種出現(xiàn)了差異，威代爾葡萄愈傷組織生成率為98%，顯著高于其他4個(gè)品種;在低溫脅迫-20 ℃后，‘赤霞珠和‘品麗珠愈傷組織生成率分別為85%、84%，均顯著低于‘威代爾（P<0.05），但顯著高于‘美樂和‘西拉（P<0.05）。在低溫脅迫-25 ℃和-30 ℃后，‘赤霞珠‘品麗珠‘美樂‘西拉的愈傷組織生成率都低于10%，且均顯著低于‘威代爾（P<0.05）。

2.2?低溫脅迫后芽段平均萌芽率

枝條扦插后會(huì)從芽眼處萌發(fā)出枝條，由圖2芽段低溫脅迫后萌芽率可以看出，在低溫脅迫-10 ℃和-15 ℃處理后，枝條萌芽率均在92%以上，且品種間差異不顯著;當(dāng)?shù)蜏孛{迫為-20 ℃時(shí)，5個(gè)品種萌芽率均出現(xiàn)急劇下降，但‘威代爾萌芽率為26%，顯著高于其他4個(gè)品種;在低溫脅迫-25 ℃時(shí)，‘威代爾萌芽率為17%，其他4個(gè)品種萌芽率為0，當(dāng)?shù)蜏孛{迫為-30 ℃時(shí)，5個(gè)品種萌芽率均為0。

2.3?低溫脅迫后芽段萌發(fā)芽長

枝條扦插后，芽眼萌芽速度由品種特性決定，如圖3所示，不同低溫脅迫下芽段平均芽長可以看出，在低溫脅迫-15 ℃之前，‘美樂芽長顯著高于其他4個(gè)品種（P<0.05），在低溫脅迫-20 ℃時(shí)，‘美樂萌芽率為0，‘威代爾和‘西拉芽長分別為2.00 cm、2.10 cm，顯著高于‘品麗珠和‘赤霞珠（P<0.05）;在低溫脅迫-25 ℃時(shí)，‘威代爾芽長為1.8 cm，其他4個(gè)品種萌芽率為0。

2.4?低溫脅迫后芽段生根率

芽段扦插后會(huì)在基部萌發(fā)生根，在低溫脅迫高于-15 ℃時(shí)，5個(gè)品種芽段萌芽率均在88%以上，在-20 ℃低溫脅迫后，‘赤霞珠和‘品麗珠生根率分別為85%、84%，顯著高于‘美樂和‘西拉（P<0.05）;在低溫脅迫高于-25 ℃時(shí)，‘威代爾生根率均在93%以上，在低溫脅迫-30 ℃時(shí)，‘威代爾芽段生根率為21%，其他品種芽段生根率為0（見圖4）。

2.5?低溫脅迫后芽段平均根長

釀酒葡萄酒1年生枝條低溫脅迫后在電熱苗床上扦插生根長度如圖5，在對(duì)照溫度下，‘威代爾平均根長顯著高于其他4個(gè)品種;在低溫脅迫-10 ℃、-15 ℃、-20 ℃時(shí)，5個(gè)品種間平均根長差異不顯著;在低溫脅迫-25 ℃時(shí)，‘威代爾平均根長顯著高于其他4個(gè)品種（P<0.05），在低溫脅迫-30 ℃時(shí)，‘威代爾平均根長為1.04 cm，其他4個(gè)品種生根率為0。

3?討論

恢復(fù)生長法是鑒定植物抗寒性的方法，將果樹離體枝條進(jìn)行人工模擬自然降溫后統(tǒng)計(jì)萌芽生根狀況，從而進(jìn)行抗寒性大小評(píng)價(jià)，能夠有效評(píng)價(jià)不同葡萄抗寒性[4，7，8]。王旭等[9]對(duì)4個(gè)釀酒葡萄品種引種后測(cè)定枝條萌芽率來反映品種抗寒性。馬小河等[4]對(duì)釀酒葡萄抗寒性研究表明，未經(jīng)低溫脅迫的芽段萌芽率在90%以上，在-15 ℃低溫脅迫處理后，芽段萌芽率出現(xiàn)了大幅度下降，與本研究中5個(gè)釀酒葡萄品種在-15 ℃低溫脅迫后萌芽率快速下降的結(jié)論一致。李桂榮等[10]對(duì)山葡萄、釀酒葡萄、鮮食葡萄品種利用恢復(fù)生長法測(cè)定其生根率，表明釀酒葡萄品種‘北醇在-20 ℃低溫脅迫后，芽段生根出現(xiàn)下降，這與本研究中5個(gè)釀酒葡萄品種在-20 ℃低溫脅迫后生根率快速下降結(jié)論一致。楊豫等[11]通過分析可溶性蛋白、電導(dǎo)率等生理抗寒響應(yīng)指標(biāo)，分析不同品種釀酒葡萄根系抗寒性，表明釀酒葡萄品種抗寒性威代爾>赤霞珠>美樂>西拉，這與本研究中利用恢復(fù)生長法研究抗寒性得出5個(gè)釀酒葡萄品種中‘威代爾抗寒性最強(qiáng)，‘美樂‘西拉較弱的結(jié)論一致。陳仁偉等[12]對(duì)4個(gè)釀酒葡萄品種不同部位抗寒性綜合評(píng)價(jià)表明，不同葡萄品種間的抗寒能力有顯著差異，但不同品種根系、枝條抗寒能力趨勢(shì)表現(xiàn)較為一致。本研究中5個(gè)釀酒葡萄在低溫脅迫后，不同組織部位差異趨勢(shì)一致，均表現(xiàn)為威代爾抗寒性最強(qiáng)，‘美樂‘西拉抗寒性較弱。不同葡萄砧木品種枝條的失水速率、電解質(zhì)滲出率、萌芽率等抗寒性指標(biāo)差異顯著[13]，嫁接在不同砧木上的‘赤霞珠與自根扦插繁殖的‘赤霞珠1年生枝條抗寒性不同[14]，砧木和接穗對(duì)低溫的響應(yīng)存在明顯差異[15，16]，表明葡萄的抗寒性與品種、嫁接砧木、栽培環(huán)境等因素相關(guān)。崔方[17]利用恢復(fù)生長法對(duì)黑龍江主栽鮮食葡萄進(jìn)行研究發(fā)現(xiàn)，4個(gè)鮮食品種在-10～-15 ℃低溫脅迫后均沒能萌發(fā)，而本研究中5個(gè)釀酒葡萄品種在-15 ℃低溫脅迫后萌芽率均在92%以上，這可能是釀酒葡萄品種和鮮食品種間的差異。范高韜等[18]對(duì)玫瑰香葡萄冷脅迫相關(guān)轉(zhuǎn)錄組分析的基礎(chǔ)上，鑒定了一個(gè)抗寒候選基因VvCOR27，VvCOR27參與了植株對(duì)冷脅迫的應(yīng)答并作為正調(diào)控因子增強(qiáng)了植株對(duì)冷脅迫的耐受能力，不同品種抗寒性不同可能與VvCOR27基因表達(dá)量不同相關(guān)。

4?結(jié)論

葡萄抗寒性的表達(dá)是一個(gè)復(fù)雜的生理生化過程，除了與遺傳相關(guān)外，還與栽培環(huán)境、植株長勢(shì)、枝條成熟度等因素相關(guān)，本研究中5個(gè)釀酒葡萄均采自同一栽培地，枝條選取一致，萌芽率、生根率等抗寒指標(biāo)反映品種抗寒性規(guī)律與前人研究一致，釀酒葡萄芽段扦插后在低溫低于-15 ℃會(huì)出現(xiàn)凍害現(xiàn)象，‘威代爾葡萄相對(duì)抗寒性較強(qiáng)，在低于-15 ℃時(shí)仍保持較高的生根率。在黃土高原地區(qū)，冬季極端低溫低于-15 ℃地區(qū)葡萄越冬需要埋土，在部分地區(qū)極端低溫略低于-15 ℃且持續(xù)時(shí)間不長可以引種抗寒性較強(qiáng)的品種。

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