鮮食葡萄砧穗組合生理指標(biāo)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(nóng)業(yè)大學(xué)園藝學(xué)院，新疆烏魯木齊 830052；2. 新疆中信國(guó)安葡萄酒業(yè)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(dá)14.39 萬(wàn) hm2，產(chǎn)量達(dá)270.57 萬(wàn) t[1]。但長(zhǎng)期以來(lái)，在生產(chǎn)上葡萄建園以扦插苗為主，存在植株根系不發(fā)達(dá)、樹勢(shì)弱、產(chǎn)量低、對(duì)環(huán)境適應(yīng)性差等問(wèn)題。目前歐美地區(qū)葡萄生產(chǎn)中已廣泛采用優(yōu)良砧木進(jìn)行嫁接栽培，并在改善葡萄抗性和產(chǎn)量等方面發(fā)揮了重要作用[2-4]。

葡萄嫁接不僅受環(huán)境和人為等因素影響，還與砧穗間的親緣關(guān)系、親和性及接穗的生活力等內(nèi)在因素密切相關(guān)[5-6]。嫁接親和力是嫁接繁殖成功的關(guān)鍵，也是嫁接繁殖中最復(fù)雜的問(wèn)題[7]。開展葡萄砧穗組合親和力研究不僅關(guān)系到嫁接成活率，而且對(duì)于判斷砧穗組合的優(yōu)良性至關(guān)重要[8-9]。Gokbayrak等[10]通過(guò)對(duì)15個(gè)葡萄品種和12個(gè)美國(guó)砧木的3個(gè)同工酶系統(tǒng)（過(guò)氧化物酶、酯酶、酸性磷酸酶）和總蛋白、脯氨酸研究發(fā)現(xiàn)，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(yù)測(cè)嫁接不親和性。楊瑞等[11]對(duì)鮮食葡萄品種‘矢富羅莎’與7種砧木的嫁接研究發(fā)現(xiàn)，砧木與接穗葉片中可溶性糖、可溶性蛋白質(zhì)含量及過(guò)氧化物酶、過(guò)氧化氫酶、多酚氧化酶活性的差異越小，嫁接親和力就越強(qiáng)。石雪暉等[12]、楊瑞[13]通過(guò)葡萄嫁接親和性研究認(rèn)為，可溶性糖含量差值和可溶性蛋白質(zhì)含量差值可以作為砧穗嫁接親和性強(qiáng)弱的早期預(yù)選指標(biāo)。前人研究主要集中在葡萄不同砧穗組合接穗生長(zhǎng)量及葉片生理指標(biāo)與嫁接親和性的關(guān)系方面，關(guān)于葡萄不同砧穗組合愈合部的生理指標(biāo)與親和性的關(guān)系鮮有報(bào)道。本試驗(yàn)對(duì)新疆的幾個(gè)鮮食葡萄不同砧穗組合的嫁接成活率進(jìn)行統(tǒng)計(jì)，比較其親和性情況。通過(guò)測(cè)定砧穗愈合部相對(duì)電導(dǎo)率、氧化物歧化酶（SOD）、過(guò)氧化物酶（POD）、可溶性糖和可溶性蛋白幾個(gè)生理指標(biāo)，并與嫁接成活率進(jìn)行相關(guān)性分析，探索各個(gè)指標(biāo)與嫁接親和力的關(guān)系。運(yùn)用隸屬函數(shù)分析法對(duì)不同砧穗組合嫁接親和性強(qiáng)弱進(jìn)行綜合評(píng)價(jià)，以期為篩選適宜的鮮食葡萄砧穗組合及其進(jìn)一步推廣提供理論參考。

1 材料和方法

1.1 試驗(yàn)地概況

試驗(yàn)于2021年6月在新疆瑪納斯河流域的中信國(guó)安葡萄酒業(yè)有限公司基地進(jìn)行。該區(qū)域年均氣溫在6.0～6.9 ℃，日照時(shí)數(shù)2840～2870 h，降水量110～200 mm，蒸發(fā)量1500～2000 mm，無(wú)霜期160～190 d[14]。

1.2 試驗(yàn)材料

所選用的接穗品種是來(lái)自于新疆生產(chǎn)建設(shè)兵團(tuán)第十二師頭屯河農(nóng)場(chǎng)的‘戶太8號(hào)’‘蘇欣1號(hào)’和‘紅地球’，砧木品種是‘5BB’‘1103P’和‘山河1號(hào)’。當(dāng)砧木和接穗已半木質(zhì)化（即新梢有7～8片葉）時(shí)，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(jìn)行嫁接。接穗于嫁接當(dāng)天采自生長(zhǎng)發(fā)育正常且無(wú)病蟲害母本樹上的當(dāng)年生新梢，砧木為種植在基地每年平茬的母株上發(fā)出的當(dāng)年生新梢。為規(guī)避嫁接技術(shù)造成的干擾，試驗(yàn)嫁接人員是來(lái)自中信國(guó)安葡萄種植基地且均為已從事葡萄嫁接工作多年的技術(shù)人員。

1.3 試驗(yàn)方法

1.3.1 試驗(yàn)設(shè)計(jì)

本試驗(yàn)共設(shè)計(jì)9個(gè)組合，分別是：戶太8號(hào)/5BB（5H）、戶太8號(hào)/1103P（1H）、戶太8號(hào)/山河1號(hào)（SH）、蘇欣1號(hào)/5BB（5S）、蘇欣1號(hào)/1103P（1S）、蘇欣1號(hào)/山河1號(hào)（SS）、紅地球/5BB（5Q）、紅地球/1103P（1Q）、紅地球/山河1號(hào)（SQ），每個(gè)組合嫁接15株。成活率在嫁接30 d后統(tǒng)計(jì)，成活率（%）=（成活株數(shù)/嫁接株數(shù)）×100。

在嫁接30 d后且已萌發(fā)的新梢長(zhǎng)度達(dá)5～6 cm時(shí)進(jìn)行采樣。每個(gè)砧穗組合各選取長(zhǎng)勢(shì)均基本一致且生長(zhǎng)狀態(tài)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(qū)分標(biāo)簽，然后用浸濕的紗布包裹，放入冰盒帶回實(shí)驗(yàn)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(gè)組合剪取的3個(gè)莖段剪碎，混合后將其分作3份，作為3個(gè)重復(fù)，把處理好的樣品放入液氮貯存?zhèn)溆谩?/p>

1.3.2 生理指標(biāo)的測(cè)定

采用電導(dǎo)儀法[15]測(cè)定相對(duì)電導(dǎo)率（REC）；參照上海酶聯(lián)生物公司相關(guān)試劑盒中說(shuō)明的測(cè)定方法分別測(cè)定SOD活性、POD活性和可溶性蛋白、可溶性糖。

1.4 數(shù)據(jù)處理

本試驗(yàn)數(shù)據(jù)均采用Microsoft excel 2010和SPSS 19.0軟件處理統(tǒng)計(jì)，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(qiáng)弱采用隸屬函數(shù)法進(jìn)行綜合評(píng)價(jià)[16]。隸屬函數(shù)值計(jì)算公式：

若該指標(biāo)與親和性呈正相關(guān)，則公式為：

Xi=(Xij－Xjmin)/(Xjmax－Xjmin)

若該指標(biāo)與親和性呈負(fù)相關(guān)，則公式為：

Xi=1－(Xij－Xjmin)/(Xjmax－Xjmin)

式中：Xi為隸屬函數(shù)值；Xij為i組合j指標(biāo)的測(cè)定值；Xjmin為j指標(biāo)中的最小值；Xjmax為j指標(biāo)中的最大值。

2 結(jié)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(biāo)，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(dá)75.67%；而組合1Q嫁接成活率最低，為42.33%。在9個(gè)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(gè)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(gè)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(duì)電導(dǎo)率分析

植物細(xì)胞膜對(duì)維持細(xì)胞的微環(huán)境和正常代謝起重要作用，正常情況下，細(xì)胞膜對(duì)進(jìn)出細(xì)胞的物質(zhì)具有選擇透過(guò)性，而逆境條件會(huì)造成膜蛋白受損，導(dǎo)致胞液外滲，使植物細(xì)胞浸提液的電導(dǎo)率增大。由表1可知，組合1S相對(duì)電導(dǎo)率最大，達(dá)53.78%；組合SQ相對(duì)電導(dǎo)率最小，為18.24%，并與組合SS、5H之間無(wú)顯著差異。所有砧穗組合中，除組合1S的相對(duì)電導(dǎo)率大于50%外，其他各組合相對(duì)電導(dǎo)率均小于50%，而且組合1H和1Q的相對(duì)電導(dǎo)率介于44%～46%，兩者相對(duì)電導(dǎo)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(tǒng)的動(dòng)態(tài)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(dá)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(wú)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(nèi)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(yīng)，可有效保護(hù)膜結(jié)構(gòu)，對(duì)機(jī)械損傷等傷害起防護(hù)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(dá)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(wú)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(yíng)養(yǎng)物質(zhì)和滲透調(diào)節(jié)物質(zhì)，其增加和積累能提高細(xì)胞的保水能力，對(duì)細(xì)胞的生物膜有保護(hù)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(dá)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(wú)顯著性差異。組合5S與5Q之間無(wú)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(nèi)許多化合物合成的物質(zhì)基礎(chǔ)。由表1可知，在嫁接30 d 后，9個(gè)砧穗組合中，組合SS的可溶性糖含量最高，達(dá)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(wú)顯著差異。

表1 不同砧穗組合的成活率及生理指標(biāo)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(biāo)間的相關(guān)性

由表2可知，葡萄不同砧穗組合嫁接成活率與其他指標(biāo)的相關(guān)程度大小為：可溶性蛋白＞POD活性＞SOD活性＞可溶性糖＞相對(duì)電導(dǎo)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(guān)，與SOD活性呈極顯著負(fù)相關(guān)，而與相對(duì)電導(dǎo)率呈顯著負(fù)相關(guān)。各理化指標(biāo)間均呈極顯著相關(guān)性，其中相對(duì)電導(dǎo)率和SOD活性彼此間呈極顯著正相關(guān)，但兩者與其他指標(biāo)間均呈極顯著負(fù)相關(guān)。

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

2.8 隸屬函數(shù)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(biāo)都不能全面反映嫁接親和性，應(yīng)結(jié)合多指標(biāo)給予綜合評(píng)價(jià)，而隸屬函數(shù)法就是在測(cè)定多指標(biāo)的基礎(chǔ)上，綜合各指標(biāo)測(cè)定結(jié)果客觀評(píng)價(jià)植物某種特性的一種方法，在嫁接親和性評(píng)價(jià)中也多有應(yīng)用[17-18]。用隸屬函數(shù)法對(duì)葡萄不同砧穗組合嫁接親和性進(jìn)行綜合評(píng)價(jià)，用不同砧穗組合的各指標(biāo)隸屬度的平均值作為嫁接親和性的綜合鑒定標(biāo)準(zhǔn)，隸屬度平均值越大，親和性越強(qiáng)。

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(jù)隸屬度平均值越大，親和性越強(qiáng)的原則，9個(gè)葡萄不同砧穗組合嫁接親和性強(qiáng)弱依次為：SS＞SQ＞SH＞5S＞5Q＞1S＞5H＞1H＞1Q，與9個(gè)葡萄不同砧穗組合嫁接成活率結(jié)果表現(xiàn)一致。

表3 葡萄不同砧穗組合各指標(biāo)的隸屬函數(shù)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(shù)等影響，還與嫁接所選用砧木和接穗間的親緣關(guān)系、種屬關(guān)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(nèi)在因素密切相關(guān)[19-20]。嫁接時(shí)，砧木和接穗在分類學(xué)上關(guān)系越近，其嫁接親和性越好[21]。李娜等[22]通過(guò)采用不同砧木嫁接青錢柳試驗(yàn)得出，砧穗親緣關(guān)系越近，嫁接成活率越高，其早期嫁接親和性就越強(qiáng)。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(guān)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(guān)系遠(yuǎn)，所以組合SS的嫁接親和性強(qiáng)、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(biāo)與嫁接親和性的關(guān)系

嫁接體發(fā)育是砧木和接穗在經(jīng)過(guò)機(jī)械傷害后進(jìn)行的整合過(guò)程，其愈合部位會(huì)發(fā)生一系列復(fù)雜的生理代謝變化，對(duì)嫁接成活至關(guān)重要。相對(duì)電導(dǎo)率在一定程度上反映了苗木細(xì)胞受損狀況和水分狀況[23]。本試驗(yàn)表明，各砧穗組合在嫁接30 d 后，愈合部莖段相對(duì)電導(dǎo)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(shí)認(rèn)為，砧穗組合嫁接體愈合部相對(duì)電導(dǎo)率越高，愈合需要時(shí)間越久，相對(duì)應(yīng)的嫁接成活率就低，反之則嫁接成活率高，這一發(fā)現(xiàn)和本研究一致。通過(guò)相關(guān)性分析可知，嫁接成活率和嫁接體愈合部莖段相對(duì)電導(dǎo)率之間呈顯著負(fù)相關(guān)性，因此認(rèn)為相對(duì)電導(dǎo)率也可以作為判斷不同砧穗組合嫁接親和性強(qiáng)弱的指標(biāo)。

正常情況下，植物細(xì)胞內(nèi)自由基的產(chǎn)生和清除處于一種動(dòng)態(tài)平衡，當(dāng)植物受到逆境脅迫時(shí)會(huì)產(chǎn)生具有抵抗能力的抗氧化酶及其相關(guān)酶，這些酶與氧自由基的清除關(guān)系密切，而嫁接能影響植物體活性氧代謝系統(tǒng)的平衡，使活性氧增加進(jìn)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(hù)酶類，能有效地清除體內(nèi)的活性氧和過(guò)氧化氫，從而減少膜系統(tǒng)受到破壞[18]。本試驗(yàn)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(yán)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(jié)果一致。在嫁接體愈合過(guò)程中，POD不僅有清除氧自由基作用，同時(shí)還參與木質(zhì)素的合成，促進(jìn)維管組織的木質(zhì)化，加快植物的愈合生長(zhǎng)[29]。因此認(rèn)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(qiáng)弱。

4 結(jié)論

通過(guò)測(cè)定各砧穗組合愈合部莖段的相對(duì)電導(dǎo)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(jìn)行相關(guān)性分析，結(jié)合隸屬函數(shù)法綜合評(píng)價(jià)其親和力得出，各砧穗組合親和性強(qiáng)弱的順序?yàn)椋禾K欣1號(hào)/山河1號(hào)＞紅地球/山河1號(hào)＞戶太8號(hào)/山河1號(hào)＞蘇欣1號(hào)/5BB＞紅地球/5BB＞蘇欣1號(hào)/1103P＞戶太8號(hào)/5BB＞戶太8號(hào)/1103P＞紅地球/1103P。