葡萄種質(zhì)果實(shí)耐壓力和果柄耐拉力的相關(guān)性分析

王鵬，樊秀彩，張穎，孫磊，劉崇懷*，姜建福*

（1.河南省農(nóng)業(yè)科學(xué)院長垣分院，河南長垣 453400；2.中國農(nóng)業(yè)科學(xué)院鄭州果樹研究所，河南鄭州 450009）

我國鮮食葡萄的栽培面積和產(chǎn)量已連續(xù)多年位居世界前列[1]，但是葡萄品種結(jié)構(gòu)和銷售渠道仍相對單一，銷售周期短、季節(jié)性供應(yīng)過剩問題明顯，部分主產(chǎn)區(qū)和偏遠(yuǎn)地區(qū)常出現(xiàn)難賣、滯銷現(xiàn)象[2-4]。加之葡萄果實(shí)易在貯運(yùn)中失水、脫粒和腐爛[5]，造成大量的資源浪費(fèi)和經(jīng)濟(jì)損失，因此加快耐貯品種的選育和推廣日顯重要。

果實(shí)耐壓力即果實(shí)受到外力擠壓或碰撞而破裂時(shí)的力值[6]。傳統(tǒng)的耐壓力測定多依靠感官檢驗(yàn)，用手?jǐn)D壓果粒至破裂，感知人為施加力量的大小，再根據(jù)用力的不同，簡單的歸類到難、中、易3個(gè)等級[7-9]，評價(jià)結(jié)果易受主觀影響。數(shù)顯拉力計(jì)能準(zhǔn)確記錄果實(shí)破裂的瞬時(shí)最大值，以此得到的數(shù)值較為真實(shí)客觀地反映出不同果實(shí)的耐壓力特性，已經(jīng)在櫻桃、杏、核桃、番茄、澳洲堅(jiān)果的果實(shí)測定中得到很好的應(yīng)用[10-14]。本研究通過對歐亞、東亞、北美3個(gè)種群和種間雜種共600份葡萄種質(zhì)的果實(shí)耐壓力進(jìn)行測定，并結(jié)合其果柄耐拉力[15]進(jìn)行相關(guān)性分析，篩選出果實(shí)耐壓力和果柄耐拉力均強(qiáng)的葡萄種質(zhì)，為耐貯葡萄品種的推廣和親本選擇提供一定的參考。

1 材料與方法

1.1 試驗(yàn)材料

取自于國家果樹種質(zhì)鄭州葡萄圃，具體名稱信息詳見《600份葡萄種質(zhì)資源果柄耐拉力鑒定評價(jià)》[15]。

1.2 方法

1.2.1 采樣方法

采集600份葡萄種質(zhì)的果實(shí)成熟期樣品。每樣品取自長勢相同的3株植株的中部果穗，每株每穗取大小均勻一致的5粒為1組，重復(fù)3次。

1.2.2 指標(biāo)測定

用手搖式數(shù)顯推拉力計(jì)HP-50（樂清市艾德堡儀器有限公司生產(chǎn)）測定果柄耐拉力[15]和果實(shí)耐壓力[16]。測定時(shí)，先將果實(shí)固定在與平臺相連的夾具上，夾具位于拉力計(jì)的正下方，拉力計(jì)逆時(shí)針轉(zhuǎn)動垂直下降至果實(shí)上方，用另一個(gè)固定在拉力計(jì)上的夾具夾緊果實(shí)果柄的中下部，然后順時(shí)針轉(zhuǎn)動手搖裝置使拉力計(jì)勻速向上拉伸果柄，至果柄與果實(shí)分離，記錄機(jī)器上數(shù)值，作為果柄耐拉力；將待測樣品置于推壓平臺上，用夾子固定樣品至推壓探頭的正下方，逆時(shí)針轉(zhuǎn)動手搖裝置使推壓探頭勻速降落，沿垂直方向向下擠壓樣品，直至測試的果實(shí)樣品開裂或流出汁液，記錄機(jī)器上的數(shù)值，作為果實(shí)耐壓力，逐個(gè)完成樣品測定。

1.3 數(shù)據(jù)分析

用SPSS 21.0的Pearson相關(guān)系數(shù)，分析歐亞、東亞和北美3個(gè)種群及種間雜種中果實(shí)耐壓力和果柄耐拉力的相關(guān)性[17]，用“比較均值-均值”計(jì)算均值和標(biāo)準(zhǔn)誤差[18]。

2 結(jié)果與分析

2.1 果柄耐拉力與果實(shí)耐壓力分布狀況

根據(jù)本課題組已發(fā)表的600份葡萄種質(zhì)資源果柄耐拉力鑒定評價(jià)數(shù)據(jù)，果柄耐拉力和果實(shí)耐壓力分級標(biāo)準(zhǔn)[21]從測試樣品中篩選出果柄耐拉力強(qiáng)、中等、弱的種質(zhì)份數(shù)占總樣品數(shù)的比列分別為2.5%、23.8%、73.7%[15]。果實(shí)耐壓力強(qiáng)、中等、弱的種質(zhì)份數(shù)占總樣品數(shù)的比例分別為3.5%、36.2%和60.3%?？傮w樣品及3個(gè)種群和種間雜種的內(nèi)部均有半數(shù)以上的果柄耐拉力和果實(shí)耐壓力等級為弱（表1），表明弱果柄耐拉力和弱果實(shí)耐壓力在葡萄種群中分布更普遍。15份果柄耐拉力強(qiáng)的種質(zhì)均為歐亞種[15]，耐壓力強(qiáng)的種質(zhì)主要是歐亞種，共20個(gè)，占21份強(qiáng)果實(shí)耐壓力種質(zhì)的95%；北美種群的圓葉葡萄‘普萊德’（Pride）果實(shí)耐壓力值也達(dá)到了強(qiáng)的標(biāo)準(zhǔn)；東亞種群種間雜種種群中沒有果實(shí)耐壓力值為強(qiáng)的種質(zhì)。

表1 種群間果實(shí)不同耐壓力的種質(zhì)數(shù)量Table 1 Germplasm number of difference fruit compression tolerance in different groups

2.2 整體果柄耐拉力和果實(shí)耐壓力差異

測試樣品整體的平均果柄耐拉力和平均果實(shí)耐壓力值分別為2.53 N[15]和11.36 N，與歐亞種群、東亞種群、種間雜種的平均果柄耐拉力和平均果實(shí)耐壓力值差異均未達(dá)到顯著水平，從大到小分別為2.61 N、2.48 N、2.43 N[15]和11.48 N、11.62 N和10.80 N（前3個(gè)對應(yīng)歐亞種群、東亞種群、種間雜種的平均果柄耐拉力值，后3個(gè)為三者的平均果實(shí)耐壓力值），且三者間的平均果柄耐拉力值和平均果實(shí)耐壓力值差異不顯著。北美種群的平均果柄耐拉力值和果實(shí)耐壓力值分別為1.82 N[15]和7.44 N，顯著小于上述四者平均果柄耐拉力值和果實(shí)耐壓力值。

3 葡萄耐壓力與果柄耐拉力的相關(guān)性

3.1 測試樣品的果實(shí)耐壓力和果柄耐拉力的相關(guān)性

參考《600份葡萄種質(zhì)資源果柄耐拉力鑒定評價(jià)》，將所有測試樣品的耐壓力值和果柄耐拉力值一一對應(yīng)，按照果實(shí)耐壓力值由大至小的順序?qū)麑?shí)耐壓力值和果柄耐拉力值進(jìn)行篩選；同時(shí)在3個(gè)種群和種間雜種內(nèi)部也進(jìn)行相同的篩選，對歐亞種群、東亞種群和北美種群3個(gè)種群及種間雜種的內(nèi)部種質(zhì)果實(shí)耐壓力和果柄耐拉力進(jìn)行相關(guān)性分析。結(jié)果表明：600份測試樣品的果實(shí)耐壓力與果柄耐拉力之間達(dá)到極顯著正相關(guān)水平，其相關(guān)系數(shù)為0.73；同時(shí)3個(gè)種群間及種間雜種中各測試樣品的果實(shí)耐壓力與果柄耐拉力之間也均存在極顯著的正相關(guān)性（表2），表明果實(shí)耐壓力和果柄耐拉力2個(gè)性狀間存在極顯著相關(guān)性，并且這種極顯著性在葡萄品種（系）中是普遍存在的，果實(shí)耐壓力越強(qiáng)的品種（系），其果柄耐拉力往往也越強(qiáng)。

表2 葡萄種質(zhì)資源果實(shí)耐壓力與果柄耐拉力的相關(guān)性分析Table 2 Correlation of pulling force and fruit compression tolerance for grape germplasm

600份測試樣品中也有少數(shù)例外的種質(zhì)，如果實(shí)耐壓力等級為強(qiáng)，但果柄耐拉力等級為中等或弱的種質(zhì)：按果實(shí)耐壓力從大到小依次為‘京秀’（33.30 N，3.38 N，前面數(shù)值表示果實(shí)耐壓力，后面數(shù)值表示果柄耐拉力，下同）、‘Waltham Cross’（27.82 N，5.61 N）、‘美人指’（27.70 N，5.61 N）、‘甲斐路’（27.42 N，5.12 N）、‘普萊德’（27.24 N，4.03 N）、‘午夜美人’（Midnight Beauty）（26.41 N，5.00 N）、‘粉紅葡萄’（Flame Tokay）（25.74 N，4.09 N）、‘格拉卡’（Greaca）（25.48 N，4.23 N）、‘瓦爾瑟’（Waerse）（25.32 N，4.76 N）、‘斯堪地拜格’（Skendberg）（24.83 N，4.85 N）、‘森田尼’（24.07 N，1.80 N）、‘黑大粒’（Exotic）（23.93 N，4.73 N）、‘比昂扣’（Rosario Bianco）（23.23 N，5.91 N）、‘西瓦茲’（Xiwazi）（23.13 N，4.65 N），其中‘森田尼’的果柄耐拉力等級為弱，其余種質(zhì)的果柄耐拉力為中等；也有的種質(zhì)的果柄耐拉力等級為強(qiáng)，但果實(shí)耐壓力等級為中等或弱，按照果柄耐拉力從大到小排序依次為‘牡丹紅’（7.59 N，9.14 N），芳香（13.48 N，8.59 N）、勝利（22.45 N，8.09 N）、‘伊麗莎白’（16.25 N，7.74 N）、‘利伐爾’（Lival）（4.69 N，7.46 N）、‘保爾加爾’（Boulgal）（18.66 N，6.63 N）、金田紅（21.73 N，6.51 N）、晚黑寶（11.21 N，6.22 N），其中‘牡丹紅’‘利伐爾’和‘晚黑寶’的果實(shí)耐壓力等級為弱，其余種質(zhì)的果實(shí)耐壓力為中等（圖1）。

將所有葡萄測試材料按果實(shí)耐壓值從大到小降序排列，再將各種質(zhì)的果柄耐拉力對應(yīng)；對3個(gè)種群和種間雜種中的各個(gè)測試樣品，進(jìn)行同樣的排列，繪制得到圖2-圖5。3個(gè)種群和種間雜種種各個(gè)測試樣品的果實(shí)耐壓力值和果柄耐拉力值存在較大差異，雖然各種群測試樣品的樣本數(shù)量不同，但分布曲線的變化趨勢基本相同，均為前端和末端曲線下降速率較大，中間曲線下降速率較平緩，整體上呈現(xiàn)出半躺的“S”型。隨著果實(shí)耐壓力值從大到小的降序排列，果柄耐拉力的分布曲線整體上也呈現(xiàn)出相同的下降趨勢，這種變化趨勢在總測試樣品（圖1）、歐亞種群（圖2）、種間雜種（圖3）、東亞種群（圖4）和北美種群（圖5）中也存在，并且在樣本數(shù)量大的種群中這種果柄耐拉力值隨著果實(shí)耐壓力值下降的變化趨勢更加明顯，如所有測試樣品（圖1）、歐亞種群（圖2）、種間雜種（圖3）中。

圖1 整體果實(shí)耐壓力和果柄耐拉力分布情況Figure 1 Distribution of fruit compression tolerance and fruit stalk pulling force for 600 grape germplasm

圖2 歐亞種群果實(shí)耐壓力和果柄耐拉力分布情況Figure 2 Distribution of fruit compression tolerance and fruit stalk pulling force in Eurasian populations

圖3 種間雜種種群果實(shí)耐壓力和果柄耐拉力分布情況Figure 3 Distribution of fruit compression tolerance and fruit stalk pulling force in interspecific hybrids

圖4 東亞種群果實(shí)耐壓力和果柄耐拉力分布情況Figure 4 Distribution of fruit compression tolerance and fruit stalk pulling force in East Asian populations

圖5 北美種群果實(shí)耐壓力和果柄耐拉力分布情況Figure 5 Distribution of fruit compression tolerance and fruit stalk pulling force in North American populations

歐亞種群中果實(shí)耐壓力等級為強(qiáng)的種質(zhì)有20份，占強(qiáng)果實(shí)耐壓力等級總數(shù)的95%，另外1份果實(shí)強(qiáng)耐壓力的種質(zhì)為北美種群的圓葉葡萄‘普萊德’。并且15份果柄耐拉力等級為強(qiáng)的種質(zhì)也都屬于歐亞種群。種間雜種、東亞種群、北美種群（普萊德除外）中的種質(zhì)均未達(dá)到強(qiáng)果實(shí)耐壓力和強(qiáng)果柄耐拉力的等級標(biāo)準(zhǔn)。

3.2 耐貯種質(zhì)的篩選

從所有測試樣品中篩選出耐貯種質(zhì)（果實(shí)耐壓力和果柄耐拉力等級均為強(qiáng)）7個(gè)：按照果實(shí)耐壓力從大到小排列依次為‘春之蕾’（31.30 N，6.87 N）、‘皇家秋天’（30.88 N，7.29 N）、‘阿佛阿麗’（30.78 N，6.50 N）、‘蜜紅’（27.84 N，6.90 N）、‘皇家紅’（26.72 N，8.36 N）、‘下吉紅地球’（25.80 N，6.90 N）和‘湘紅’（23.03 N，6.38 N）。以上7個(gè)種質(zhì)屬于歐亞種群，其他2個(gè)種群和種間雜種中未篩選到此類耐貯種質(zhì)。

4 討論與結(jié)論

葡萄果實(shí)耐壓力和果柄耐拉力與品種自身特性[18]相關(guān)，不同品種（系）間的果實(shí)耐壓力和果柄耐拉力存在差異且差異較大，兩者的強(qiáng)弱直接影響葡萄果品的貯藏時(shí)間和運(yùn)輸距離。試材包含4個(gè)類群分別是歐亞、東亞、北美3個(gè)種群和種間雜種，其中有人工選育品種也有野生品種（株系），試材代表性較強(qiáng)。研究表明，3個(gè)種群及種間雜種的內(nèi)部和各種群間的果實(shí)耐壓力和果柄耐拉力因品種不同存在較大差異，兩者之間呈現(xiàn)出極顯著的正相關(guān)性，即果實(shí)耐壓力值越大，它的果柄耐拉力值也越大。前人以‘紅地球’‘巨峰’‘秋黑’‘秋紅’4個(gè)葡萄品種為試材研究果實(shí)耐壓力和果柄耐拉力的關(guān)系，得出兩者之間無明顯相關(guān)性[19]，與本研究得到的結(jié)論兩者存在極顯著正相關(guān)性不同，推測可能是由于試材數(shù)量和種類過少導(dǎo)致，測試樣本代表性不充足。

所有試驗(yàn)材料中，東亞種群和北美種群的種質(zhì)多為野生種類（株系），演化程度受人為選擇和干預(yù)較歐亞種群和種間雜種程度小，因此果實(shí)耐壓力多表現(xiàn)為弱或者中等，這2個(gè)種群中均沒有果實(shí)耐壓力和果柄耐拉力強(qiáng)的種質(zhì)，僅有北美種群中的圓葉葡萄‘普萊德’的果實(shí)耐壓力值達(dá)到了強(qiáng)等級，該品種是圓葉葡萄中經(jīng)過一定程度人工選育的栽培品種。測試的歐亞種群和種間雜種均為栽培品種，經(jīng)過了長期有目的性的人工選擇和栽培馴化，果實(shí)耐壓力（29.6%，41.3%）和果柄耐拉力（22%，26%）大部分為中等；同時(shí)東亞種群和北美種群中的野生種類如山葡萄（山葡萄1號、山葡萄2號等）、刺葡萄（高山1號、黑珍珠等）、毛葡萄（貴州毛葡萄、廣西毛葡萄等）、圓葉葡萄（普萊德）因其極強(qiáng)的抗寒性、抗病性以及對高溫高濕等區(qū)域惡劣環(huán)境表現(xiàn)出來的極強(qiáng)適應(yīng)性，而人為有目的的進(jìn)行了株系選育和部分雜交育種，不過它們的雜交程度和馴化育種時(shí)間相對較短，果實(shí)耐壓力和果柄耐拉力多數(shù)為弱；這2個(gè)野生種群中的一些個(gè)體如腺枝葡萄、蘡薁葡萄、沙地葡萄、夏葡萄等，果實(shí)通常較小，極易落粒和破裂，較少被利用，果實(shí)耐壓力和果柄耐拉力也大多為弱。雖然東亞種群里面的一些種類演化時(shí)間比歐亞種群和種間雜種中的種質(zhì)要更加久遠(yuǎn)，如蘡薁葡萄最早以“六月食郁及薁”在《詩經(jīng)·豳風(fēng)·七月》中便有記載，它們經(jīng)歷了較長時(shí)間的自然選擇和演化，在不同的自然環(huán)境中呈現(xiàn)出葉片大小、著色深淺等不同的生態(tài)類型，但是試驗(yàn)中不同蘡薁株系仍較大程度的保留了野生特性，特別是果實(shí)的性狀，果穗較為稀疏松散，果粒小，果皮薄，種子多，顏色紫黑色，且果實(shí)成熟后易從樹體上掉落。自然選擇和人工選擇下果實(shí)耐壓力和果柄耐拉力會沿著不同的方向發(fā)生演化，自然選擇更多保留了果實(shí)易破裂、易落粒、種子多的特點(diǎn)[20]，便于種群繁衍，而人工馴化則向著耐貯運(yùn)、抗病、無核等方向?qū)ψ匀环N類進(jìn)行馴化或選育。

葡萄采后因水分損失、果膠物質(zhì)降解及揮發(fā)性風(fēng)味物質(zhì)轉(zhuǎn)變[24]而腐爛、變質(zhì)喪失其商品性[21]。以1-MCP處理可以推遲梨[14]、樹莓、香蕉、蘋果、獼猴桃、草莓、柿子[22-27]等果實(shí)軟化進(jìn)程，提高果實(shí)采后貯藏中的果實(shí)耐壓力。在植株的果實(shí)生長發(fā)育期，進(jìn)行環(huán)剝[28]、噴施鈣、硼肥[29]、殼寡糖[30]等處理可以使果實(shí)采后維持較高的硬度，提高果實(shí)的貯藏品質(zhì)。雖然上述措施可以在一定程度上延緩果實(shí)軟化進(jìn)程，減少損傷，但要真正解決貯運(yùn)問題還需從品種本身入手，用果實(shí)耐拉力和果實(shí)耐壓力強(qiáng)的種質(zhì)進(jìn)行品種改良和新品種選育才會得到徹底改善。

通過對600份葡萄種質(zhì)的果實(shí)耐壓力和果柄耐拉力相關(guān)性進(jìn)行分析，從中篩選出耐貯性較好的葡萄種質(zhì)，并以此改良現(xiàn)有葡萄品種，培育耐貯葡萄新品種對葡萄產(chǎn)業(yè)有重要意義。前人研究認(rèn)為，葡萄果實(shí)耐壓力和果柄耐拉力與果樹成熟度呈負(fù)相關(guān)，同時(shí)還與果肉質(zhì)地、硬度等多種因素有關(guān)[5,31-33]，但是果實(shí)耐壓力和果柄耐拉力之間不存在相關(guān)性[22]。而本研究以歐亞、東亞、北美3個(gè)葡萄種群和種間雜種共600份種質(zhì)證實(shí)了葡萄的果實(shí)耐壓力和果柄耐拉力二者存在極顯著的正相關(guān)性。在今后的育種工作中除了有無種核、香味、顏色[34-35]等性狀還應(yīng)加強(qiáng)對果實(shí)耐壓力和果柄耐拉力的重視，可以利用本研究篩選出的7份種質(zhì)進(jìn)行改良品種或者選育耐貯葡萄新品種。