23个葡萄砧木的抗寒性比较与评价

郝停停，李妍琪，徐炎，张剑侠*（西北农林科技大学园艺学院/旱区作物逆境生物学国家重点实验室/农业部西北园艺植物种质资源利用重点开放实验室，陕西杨凌　712100）



23个葡萄砧木的抗寒性比较与评价

郝停停，李妍琪，徐炎，张剑侠*
（西北农林科技大学园艺学院/旱区作物逆境生物学国家重点实验室/农业部西北园艺植物种质资源利用重点开放实验室，陕西杨凌712100）

摘要：本文以山葡萄左山75097和欧洲葡萄红地球分别作为抗寒对照（CK1）和不抗寒对照（CK2），通过人工低温胁迫处理一年生休眠枝条的方法，测定了23个葡萄砧木品种和杂种优株的相对电导率、脯氨酸、丙二醛、可溶性糖及可溶性蛋白等5项生理指标，然后利用隶属函数法综合评价其抗寒性，为生产应用和砧木育种提供参考依据。结果表明：贝达、山葡萄左山75097、燕山-1、101-14、5A和3309C属于高抗类型；5BB、188-08、河山-1、河岸（♀）、110R和1103P属于抗寒类型；抗砧3号、Freedom、YH56、SO4、225Ru、狗脊、Borner和1-1-6属于中抗类型；6-12-4、6-12-1和6-12-6属于低抗类型；Salt Creek和红地球属于不抗类型。高抗和抗寒品种可用作寒地葡萄栽培的砧木，抗寒杂种优株河山-1和中抗杂种优株YH56、1-1-6可用作进一步的抗逆性鉴定以选育多抗砧木。

关键词：葡萄；砧木；杂种优株；抗寒性；比较；评价

低温会影响植物的生长发育、生理和光合特性［1］，植物受到低温胁迫时，几乎所有的生命活动都会发生不同程度的紊乱、失调甚至死亡。葡萄作为世界重要果树之一，近年来产业发展很快，已经成为很多地区农民增收致富的主要途径之一。但是，冬季低温常常造成葡萄受冻，轻则造成枝条抽干、减产，严重的则会导致树体死亡，给果农造成巨大损失，同时对葡萄产业发展带来威胁［2-3］。葡萄在我国北方每年冬季必须埋土防寒才能顺利越冬，不但耗费了大量的人力物力，也不能完全防止冻害的发生，严重影响了葡萄的生长发育和品质的提高［4］。研究表明：嫁接抗寒砧木不仅可以提高葡萄的抗寒越冬能力，而且可以明显提高抗冻旱能力［5］。葡萄抗性砧木的应用还可以增强接穗品种抵御低温伤害和改善果品品质［6-8］等。

植物抗寒性是对低温逆境长期适应而形成的一种生理遗传特性，一方面可以提高细胞膜体系稳定性；另一方面可以避免细胞内结冰和脱水。采用人工模拟低温胁迫试验研究植物抗寒性与相关生理生化指标的关系，对抗寒性作出评价，是目前植物抗寒性研究的主要方法之一。植物的抗寒性是许多数量或质量遗传基因共同作用的结果，用单一指标评价其抗寒性是不全的［9］。隶属函数法是综合评价植物抗寒性的一种有效方法，目前已得到广泛应用［10-12］。

本研究在前人对葡萄种质资源以及砧木品种抗寒性综合评价的基础上［13-15］，对23个葡萄砧木品种或杂种优株的一年生枝条进行人工低温胁迫处理，测定相关生理指标，并通过隶属函数法进行抗寒性综合评价，筛选出抗寒性强的品种或杂种，不仅为冬季寒冷地区葡萄生产选择利用抗寒砧木提供参考依据，而且为进一步选育出抗寒砧木新品种奠定基础，因此具有重要的现实意义。

1　材料与方法

1.1试验材料

供试材料为西北农林科技大学葡萄种质资源圃中采集的25个葡萄资源的一年生休眠枝条。其中，砧木品种17个：贝达、101-14、5A、3309C、5BB、188-08、110R、1103P、抗砧3号、Freedom、SO4、225Ru、狗脊、Borner、Salt Creek、河岸（♀）、燕山-1；杂种优株6个：河山-1（河岸葡萄（♀）×山葡萄左山75097）、6-12-1、6-12-4、6-12-6（华东葡萄白河35-1×欧洲葡萄佳利酿）、1-1-6（毛葡萄83-4-96×欧洲葡萄粉红玫瑰）、YH56（燕山葡萄燕山-1×河岸葡萄河岸-3）；设置山葡萄（Vitis amurensis）左山75097为抗寒对照（CK1）、欧洲葡萄（V. vinifera）红地球为不抗寒对照（CK2）。

1.2试验方法

1.2.1材料的准备

2015年12月6日，从西北农林科技大学葡萄种质资源圃中采集粗细均匀、长势一致的一年生枝条并于4 ℃左右沙藏，1月5日取出（每个品种或杂种取5～6根枝条），用蒸馏水洗净并擦干，放入密封袋中，置于4 ℃下保存。

1.2.2最佳处理温度的选择

本研究参照课题组前期研究获得的最佳冷冻处理温度-24 ℃［13-14,16］进行低温处理。处理过程如下：4 ℃保存4 h，放入0 ℃下冷藏8 h，再放入-18 ℃持续4 h，最后放入-24 ℃低温胁迫10 h；之后进行升温处理，即从-24 ℃取出放回-18 ℃下保持4 h，再放入0 ℃中8 h，最后放入4 ℃下保存，测定相关生理指标。

1.3测定指标

电导率测定参照贺普超的处理方法［17］，略有改动。取各材料低温胁迫处理后的枝条，去除表皮，用蒸馏水冲洗干净并用滤纸吸干表面水分，用剪刀剪成大小均匀的薄片，称取0.3 g左右，置于离心管中，加入10 mL去离子水，室温下静置30 min，真空泵抽气机中渗透20 min，取出室温静置2 h后用DDS-307型电导仪测定电导值（C1），煮沸30 min后，静置2 h至室温，测定电导值（C2）。电解质渗出率（%）= C1/C2×100。

脯氨酸测定采用茚三酮比色法；丙二醛含量采用硫代巴比妥酸法；可溶性糖测定采用蒽酮比色法；可溶性蛋白测定采用考马斯亮法［18］。

1.4数据分析

采用隶属函数法对各项指标对各项指标进行抗寒性综合评价［11］，其公式为：

式中：Uij表示i种类j指标的抗寒隶属函数值；

Xij表示i种类j指标的测定值；

Xjmin表示所有种类j指标的最小值；

Xjmax表示所有种类j指标的最大值；

i表示某个品种；

j表示某项指标。

根据公式计算出隶属函数值，再用每个品种（或株系）5个指标隶属函数值的平均数作为其平均隶属度。按照平均隶属度（Subordinative level，SL）将抗寒性分为5级：0.70～1.00为高抗（high resistance，HR），1级；0.60～0.69为抗（resistance，R），2级；0.40～0.59为中抗（middle resistance，MR），3级；0.30～0.39为低抗（low resistance，LR），4级；0～0.29为不抗（susceptible，S），5级。

2　结果与分析

由表1可以看出，在-24 ℃低温处理下，从各项生理指标来看，6-12-1和红地球的相对电导率较大，都在90%以上；贝达、5A、河山-1、左山75097和Borner的相对电导率较低，都低于60%，其中贝达的相对电导率最小，为48.91%，其余品种的电导率都在60%～80%之间。

表1　葡萄砧木的抗寒性表现

脯氨酸含量最高的是贝达，达到99.8 μg/g，其次是3309C、左山75097、燕山-1和1-1-6，含量均在90 μg/g以上，而Borner、红地球和Salt Creek的脯氨酸含量较低，分别为41.4 μg/g、39 μg/g和31.5 μg/g。

丙二醛含量较高的有Salt creek和狗脊，分别为7.21 μmol/g和7.20 μmol/g；最低的是贝达，仅为3.84 μmol/g。

可溶性糖含量在11%以上的有河岸葡萄（♀）、110R、5A、狗脊、抗砧3号、101-14和河山-1，而红地球和Salt Creek的可溶性糖含量都低于其他品种和杂种，仅为7.07%和7.54%。

5BB的可溶性蛋白含量最高，达到0.317 mg/g，狗脊和YH56的可溶性蛋白含量也都在0.3 mg/g以上，最低的为1-1-6，只有0.087 mg/g。

综合各项生理指标后，供试葡萄材料的平均隶属度在0.12～0.86之间，抗寒性差异很大。根据隶属函数值的大小将它们的抗寒性分为5级：

1级：贝达、山葡萄左山75097、燕山-1、101-14、5A 和3309C属于高抗类型（HR）；2级：5BB、188-08、河山-1、河岸（♀）、110R和1103P属于抗寒类型（R）；3级：抗砧3号、Freedom、YH56、SO4、225Ru、狗脊、Borner和1-1-6属于中抗类型（MR）；4级：6-12-4、6-12-1和6-12-6属于低抗类型（LR）；5级：Salt Creek和红地球属于不抗类型（S）。其中，抗寒性最强的是贝达，抗寒性最差的是红地球（CK2）。

3　讨论

果树田间抗寒性鉴定周期长，可控度低，室内鉴定常通过对葡萄生理生化指标和形态指标的测定和比较以及人工模拟低温试验的方法，可以弥补田间试验的不足［19］。在逆境条件下，植物体内各种渗透调节物质大量积累，赋予植物渗透调节的能力。渗透调节的关键是在胁迫条件下细胞内溶质的主动积累，由此导致细胞渗透势的下降［20-21］，从而提高细胞保水力。低温逆境常使细胞内电解质和可溶性物质会有不同程度的外渗。细胞膜伤害愈重，电解质外渗愈多，相对电导率也越大。质膜受伤害的程度与电解质外渗率成正比，故可用电解质渗出率的高低来比较抗寒能力的大小。总糖、可溶性蛋白、脯氨酸是植物体内的几种重要渗透调节物质：糖在植物抗寒生理中，可以提高细胞液浓度、降低冰点，可以缓和细胞质过度脱水，保护细胞不致遇冷凝固，从而提高植物抗寒性［22］；可溶性蛋白质亲水性较强，能增加细胞持水力，随温度下降可溶性蛋白质含量增加，可束缚更多水分，减少原生质结冰对细胞造成的伤害；植物体内游离脯氨酸具有很强的亲和性，对原生质的保水能力及胶体稳定性有一定作用。在低温胁迫下，游离脯氨酸在植物体内大量积累，抵御植物脱水，维持细胞内环境的相对稳定，保持细胞膜结构完整。丙二醛是膜脂过氧化分解的最终产物，其含量反映膜脂的过氧化程度。在低温胁迫下，植物膜脂过氧化产物丙二醛会大量积累，对细胞膜造成一定伤害，导致膜系统选择性透性丧失，电解质外渗，细胞水势下降［23］。

对于葡萄抗寒性的鉴定，大多数试验采用人工模拟低温的方法［15,22,24-25］，即设置若干个温度梯度（一般梯度范围为3～5 ℃），以0 ℃或4 ℃为起点，均匀降温（4 ℃/h）达到目的温度，将葡萄枝条或根系在目的温度下冷冻一定时间后，再均匀升温，置于室温下或4 ℃保存，测定不同温度处理下的相关生理指标。本试验采用课题组前期研究获得的最佳冷冻处理温度（-24 ℃）进行低温处理，由4 ℃、0 ℃和-18 ℃逐渐过渡到-24 ℃，再以同样的方式升温，最后置于4 ℃冷藏待测各项指标，简化了试验步骤。

葡萄砧木抗寒性的研究已有不少报道［22,24-26］，本试验综合评价各砧木的抗寒性得出的结论与前人的鉴定结果一致：贝达的抗寒性最强，栽培品种红地球的抗寒性最差。本试验的具体结论为：贝达、山葡萄左山75097、燕山-1、101-14、5A和3309C属于高抗类型；5BB、188-08、河岸（♀）、110R和1103P属于抗寒类型；抗砧3号、Freedom、SO4、225Ru、狗脊和Borner属于中抗类型；而Salt Creek属于不抗类型。对于葡萄砧木杂种优株的抗寒性鉴定，河山-1属于抗寒类型，YH56和1-1-6属于中抗类型，我们将对它们作进一步的抗逆性鉴定以选育多抗砧木。

参考文献

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2015年度AJEV最佳论文确定

美国葡萄酿酒及栽培学会（American Society of Enology and Viticulture）评选出2015年度发表在美国葡萄栽培与酿酒杂志（AJEV）上的最佳论文，现已公布。

“二氧化硫和谷胱甘肽对微氧处理效果的影响”（Sulfur Dioxide and Glutathione Alter the Outcome of Microoxygenation）获得葡萄酿酒类最佳论文奖，作者为意大利那不勒斯大学的Angelita Gambuti、中国西北农林科技大学的Guomin Han、加州大学（戴维斯）的Ana L. Peterson和Andrew L. Waterhouse。主要内容为：

微氧处理技术是通过向葡萄酒中加入微量可控制的氧气达到改善葡萄酒颜色、香气和结构的技术。本文利用微氧技术对所含SO2和谷胱甘肽（GSH）浓度不同的赤霞珠葡萄酒进行处理。微氧技术处理通常会使O2、醛类及其衍生物含量增加，花青素、香兰素活性黄体酮和SO2减少。GSH含量较低的葡萄酒在处理过程中，游离SO2和溶解氧含量减少，乙醛、吡喃花色苷、聚合色素和乙醛缩醛含量增加。结果表明，GSH与氧气的自由基反应加速了乙醇芬顿（Fenton）反应和其它氧化反应。在GSH含量较高的葡萄酒中，花青素得到部分保护。同时，GSH可以有效阻止挥发性硫醇的挥发，使用GSH不会对红葡萄酒颜色稳定性造成影响。由于SO2和GSH都可以通过微氧化作用调节发酵反应，但反应过程略有不同，因此，在葡萄酒加工和老化过程中，人们可以通过选择使用SO2或者GSH来控制氧气的作用。SO2和O2的含量与微氧化反应速率的不同有关，因此对微氧化反应速率的具有指示所用。另外，乙醛缩醛含量可作为微氧化条件氧化程度累积的指标之一。

“加州葡萄酒厂废水再利用的特性研究”（Characterization of Winery Wastewater for Reuse in California）获得葡萄栽培领域最佳论文奖，作者为加州大学（戴维斯）的Maya C. Buelow、Kerri Steenwerth、Lucas C. R. Silva 和Sanjai J. Parikh。主要内容为：

目前，美国有超过30%的地区正面临干旱，将会对社会、经济和环境产生深远影响。美国南部和西部地区干旱情况不断加剧，激发了人们对农业、葡萄酒行业废水再利用的兴趣。本文数据为加州种植者和酒商对酒厂废水再利用提供了支持，为加州葡萄酒厂废水做了详细说明，并特别强调了盐分的作用，使人们可以对土地利用的好处和风险进行评估。本文利用尤凯亚、纳帕、洛迪、金城、帕索罗布尔斯地区处理及未经过物理化学和生物处理的样品，分析其pH、电导率（EC）、阳离子和阴离子浓度、254 nm波长紫外吸光度（SUVA254）、溶解性有机碳（DOC）及生物需氧量（BOD5）。有机参数（SUVA254，DOC和BOD5）表明，废水经过处理，有机碳含量大大降低，不会对植物生长和土壤产生负面影响；但阳离子浓度（Na+, K+, Ca2+, Mg2+）没有降低。数据证实，溶解盐是葡萄酒厂废水再利用的难题，但葡萄酒厂废水的总含盐量适中（平均电导率为1.0 dS/m），并且低于常用酿酒葡萄砧木和土壤盐渍化的风险阈值。本文描述的葡萄酒厂废水处理是一种值得推荐的方法，可以作为加州水资源管理的措施之一。

来源：http：//www.winebusiness.com（李旋编译）

Comparison and evaluation of the cold resistance of twenty-three rootstock varieties

HAO Tingting, LI Yanqi, XU Yan, ZHANG Jianxia*
（College of Horticulture, Northwest A & F University； State Key Laboratory of Crop Stress Biology in Arid Areas （Northwest A&F University）； Key Laboratory of Horticultural Plant Biology and Germplasm Innovation in Northwest China, Ministry of Agriculture, Yangling, Shaanxi712100）

Abstract：Using Vitis amurensis accession Zuoshan75097 and V. vinifera cv. Red Globe as cold-resistance control （CK1） and cold-sensitive control （CK2） respectively, the relative conductivity, proline, malondialdehyde, soluble protein and soluble sugars of one-year old branches of twenty-three rootstock varieties after appropriate freezing temperature treatment was measured. Comprehensive evaluation of the cold-resistance level of rootstocks was performed with subordinative function method. The results showed that Beta, Zuoshan 75097, Yanshan-1, 101-14, 5A and 3309C belonged to high resistance； 5BB, 188-08, Heshan-1, V. Riparia （♀）, 110R and 1103P belonged to cold resistance； Kangzhen 3, Freedom, YH56, SO4, 225Ru, Dog Ridge, Borner and 1-1-6 belonged to middle resistance； 6-12-1, 6-12-4 and 6-12-6 belonged to low resistance； Salt Creek and Red Globe present susceptible. Cold-resistant varieties could be used in grape production in cold area. Hybrids of Heshan-1, YH56 and 1-1-6 can be used for further screening of adversity resistance rootstock.

Key words：grape； rootstock； hybrid； cold resistance； comparison； evaluation

中图分类号：S663.1

文献标识码：A

DOI：10.13414/j.cnki.zwpp.2016.03.002

收稿日期：2016-04-07

基金项目：公益性行业（农业）科研专项子课题（201203075-08）；西北农林科技大学唐仲英作物育种基金（2014-97）

作者简介：郝停停（1989-），女，硕士生，研究方向：葡萄种质资源与生物技术。E-mail： 794472572@qq.com

*通讯作者：张剑侠（1964-），男，教授，博士生导师，研究方向：葡萄种质资源与生物技术。E-mail： zhangjx666@126.com