基于恢复生长法分析酿酒葡萄品种的抗寒性

刘政海 董志刚 李晓梅 谭敏 杨镕兆 杨兆亮 唐晓萍

摘 要：葡萄冬季越冬是制约葡萄在中国北方发展的重要因素，研究不同品种在黄土高原地区的抗寒性，为葡萄越冬防御工作提供理论依据。通过采用芽段恢复生长法，利用5个酿酒葡萄发育良好的1年生枝条为试材，对芽段在0 ℃的对照及-10 ℃、-15 ℃、-20 ℃、-25 ℃、-30 ℃低温胁迫后，测定芽段愈伤组织生成率、萌芽率、芽段萌发芽长、芽段生根率、芽段平均根长，进行抗寒性分析和评价，结果表明：5个酿酒葡萄在低温胁迫低于-15 ℃后，萌芽率出现大幅度降低;‘品丽珠品种芽段萌发芽长在胁迫温度高于-15 ℃时平均芽长显著高于其他4个品种;‘威代尔葡萄在胁迫温度为-20 ℃时，愈伤组织生成率、萌芽率、生根率均显著高于其他4个品种，表现较高的抗寒性。研究结果可作为酿酒葡萄品种冻害的温度参考指标，对环境冻害监测、预警和防御能力具有重要意义，也为酿酒葡萄抗寒性育种、优良品种的推广应用提供理论参考。

关键词：酿酒葡萄;低温胁迫;恢复生长;芽段

文章编号：2096-8108（2021）02-0005-04 中图分类号：S663.1 文献标识码：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发展的重要因素之一，北方冬季严寒，葡萄需要埋土越冬，在开春出土后又容易受到晚霜的冻害，晚霜的冻害会导致当年产量和品质下降，甚至使多年生枝条受冻，需要多年才能恢复[1]。研究酿酒葡萄抗寒性，比较不同品种抗寒性差异，为地方引种提供依据，减少生产中不必要的损失。针对抗寒性研究，石游等[2]通过对1年生苹果枝条采用不同低温处理后恢复生长能力来反映苹果矮化砧抗寒性。李嘉诚等[3]以平欧杂种榛的1年生休眠枝为试验材料，进行不同的低温处理，评价了14个平欧杂种榛的抗寒性。马小河等[4]对6个酿酒葡萄品种抗寒性研究发现低温胁迫处理后芽段萌芽率差异显著。陈任伟等[5]利用差热分析技术发现不同品种间的抗寒能力有显著差异， 且不同品种根系、枝条抗寒能力趋势表现一致。赵滢等[6]通过对1年生枝条芽的低温胁迫后，对芽进行染色，观察染色指数反映受冻害指数，表明1年生芽模拟冻害对休眠期葡萄抗寒评价具有一定的可行性和准确性。本研究以黄土高原地区5个主栽葡萄酿酒品种1年生枝条为试验材料，采用不同低温胁迫处理后以单芽扦插在电热沙床上，调查芽段萌芽和生根情况，比较品种间抗寒性，为地方引种栽培和葡萄越冬埋土提供理论依据，也为抗寒品种选育工作提供材料依据。

1 材料与方法

1.1 试验材料

供试品种选取山西农业大学果树研究所酿酒葡萄营养系选种圃栽培的‘威代尔‘赤霞珠‘品丽珠‘美乐‘西拉，栽培密度为0.8 m×2.5 m，修剪方式为“厂”字形，栽培环境一致，常规栽培管理。在2019年10月30日，每个品种随机选取10株树，采集粗度一致、充分成熟的1年生枝条若干，放置在果窖中备用。

1.2 试验方法

将供试1年生的枝条用蒸馏水冲洗净晾干，每隔1节剪成一段，每个品种3份，每份30段，分别用塑料布包好，放入高低温交变冰柜中进行处理，试验设置6个处理分别为：0 ℃（对照CK）、-10 ℃、-15 ℃、-20 ℃、-25 ℃、-30 ℃，以5 ℃/h降温速度降温至目的温度后持续12 h，之后逐步回温至0 ℃，取出后在0 ℃下放置8 h，室温下水中浸泡24 h后扦插。将铺电热线的扦插沙床浇透水，每个处理枝条扦插3个位置，建小拱棚，以保证棚内温度在25 ℃以上，电热线温度为25 ℃。每天观察枝条动态，40 d后记录扦插芽段愈伤组织生成率（%）、萌芽率（%）、芽段萌发平均芽长（cm）、生根率（%）和芽段平均根长（cm）[7]。

愈伤组织生成率（%）=（生成愈伤组织芽段/调查芽段数）*100%

萌芽率（%）=（萌发芽段数/调查芽段数）*100%

萌芽率=萌发芽段芽长和/萌发芽段数

生根率（%）=（生根芽段数/调查芽段数）*100%

芽段平均根长=萌发芽段根长和/生根芽段根数和

1.3 分析方法

试验数据利用excel 2016软件进行整理分析及图的制作，利用SAS 9.0进行差异显著性分析。

2 结果

2.1 低温胁迫后芽段愈伤组织生成率

如图1所示不同低温处理后愈伤组织生成率，在0 ℃对照下5个酿酒品种愈伤组织生成率均在90%以上，且差异不显著，在-10 ℃低温处理12 h后，5个品种间生成愈伤组织率差异不显著，在-15 ℃低温胁迫后，5个品种出现了差异，威代尔葡萄愈伤组织生成率为98%，显著高于其他4个品种;在低温胁迫-20 ℃后，‘赤霞珠和‘品丽珠愈伤组织生成率分别为85%、84%，均显著低于‘威代尔（P<0.05），但显著高于‘美乐和‘西拉（P<0.05）。在低温胁迫-25 ℃和-30 ℃后，‘赤霞珠‘品丽珠‘美乐‘西拉的愈伤组织生成率都低于10%，且均显著低于‘威代尔（P<0.05）。

2.2 低温胁迫后芽段平均萌芽率

枝条扦插后会从芽眼处萌发出枝条，由图2芽段低温胁迫后萌芽率可以看出，在低温胁迫-10 ℃和-15 ℃处理后，枝条萌芽率均在92%以上，且品种间差异不显著;当低温胁迫为-20 ℃时，5个品种萌芽率均出现急剧下降，但‘威代尔萌芽率为26%，显著高于其他4个品种;在低温胁迫-25 ℃时，‘威代尔萌芽率为17%，其他4个品种萌芽率为0，当低温胁迫为-30 ℃时，5个品种萌芽率均为0。

2.3 低温胁迫后芽段萌发芽长

枝条扦插后，芽眼萌芽速度由品种特性决定，如图3所示，不同低温胁迫下芽段平均芽长可以看出，在低温胁迫-15 ℃之前，‘美乐芽长显著高于其他4个品种（P<0.05），在低温胁迫-20 ℃时，‘美乐萌芽率为0，‘威代尔和‘西拉芽长分别为2.00 cm、2.10 cm，显著高于‘品丽珠和‘赤霞珠（P<0.05）;在低温胁迫-25 ℃时，‘威代尔芽长为1.8 cm，其他4个品种萌芽率为0。

2.4 低温胁迫后芽段生根率

芽段扦插后会在基部萌发生根，在低温胁迫高于-15 ℃时，5个品种芽段萌芽率均在88%以上，在-20 ℃低温胁迫后，‘赤霞珠和‘品丽珠生根率分别为85%、84%，显著高于‘美乐和‘西拉（P<0.05）;在低温胁迫高于-25 ℃时，‘威代尔生根率均在93%以上，在低温胁迫-30 ℃时，‘威代尔芽段生根率为21%，其他品种芽段生根率为0（见图4）。

2.5 低溫胁迫后芽段平均根长

酿酒葡萄酒1年生枝条低温胁迫后在电热苗床上扦插生根长度如图5，在对照温度下，‘威代尔平均根长显著高于其他4个品种;在低温胁迫-10 ℃、-15 ℃、-20 ℃时，5个品种间平均根长差异不显著;在低温胁迫-25 ℃时，‘威代尔平均根长显著高于其他4个品种（P<0.05），在低温胁迫-30 ℃时，‘威代尔平均根长为1.04 cm，其他4个品种生根率为0。

3 讨论

恢复生长法是鉴定植物抗寒性的方法，将果树离体枝条进行人工模拟自然降温后统计萌芽生根状况，从而进行抗寒性大小评价，能够有效评价不同葡萄抗寒性[4，7，8]。王旭等[9]对4个酿酒葡萄品种引种后测定枝条萌芽率来反映品种抗寒性。马小河等[4]对酿酒葡萄抗寒性研究表明，未经低温胁迫的芽段萌芽率在90%以上，在-15 ℃低温胁迫处理后，芽段萌芽率出现了大幅度下降，与本研究中5个酿酒葡萄品种在-15 ℃低温胁迫后萌芽率快速下降的结论一致。李桂荣等[10]对山葡萄、酿酒葡萄、鲜食葡萄品种利用恢复生长法测定其生根率，表明酿酒葡萄品种‘北醇在-20 ℃低温胁迫后，芽段生根出现下降，这与本研究中5个酿酒葡萄品种在-20 ℃低温胁迫后生根率快速下降结论一致。杨豫等[11]通过分析可溶性蛋白、电导率等生理抗寒响应指标，分析不同品种酿酒葡萄根系抗寒性，表明酿酒葡萄品种抗寒性威代尔>赤霞珠>美乐>西拉，这与本研究中利用恢复生长法研究抗寒性得出5个酿酒葡萄品种中‘威代尔抗寒性最强，‘美乐‘西拉较弱的结论一致。陈仁伟等[12]对4个酿酒葡萄品种不同部位抗寒性综合评价表明，不同葡萄品种间的抗寒能力有显著差异，但不同品种根系、枝条抗寒能力趋势表现较为一致。本研究中5个酿酒葡萄在低温胁迫后，不同组织部位差异趋势一致，均表现为威代尔抗寒性最强，‘美乐‘西拉抗寒性较弱。不同葡萄砧木品种枝条的失水速率、电解质渗出率、萌芽率等抗寒性指标差异显著[13]，嫁接在不同砧木上的‘赤霞珠与自根扦插繁殖的‘赤霞珠1年生枝条抗寒性不同[14]，砧木和接穗对低温的响应存在明显差异[15，16]，表明葡萄的抗寒性与品种、嫁接砧木、栽培环境等因素相关。崔方[17]利用恢复生长法对黑龙江主栽鲜食葡萄进行研究发现，4个鲜食品种在-10～-15 ℃低温胁迫后均没能萌发，而本研究中5个酿酒葡萄品种在-15 ℃低温胁迫后萌芽率均在92%以上，这可能是酿酒葡萄品种和鲜食品种间的差异。范高韬等[18]对玫瑰香葡萄冷胁迫相关转录组分析的基础上，鉴定了一个抗寒候选基因VvCOR27，VvCOR27参与了植株对冷胁迫的应答并作为正调控因子增强了植株对冷胁迫的耐受能力，不同品种抗寒性不同可能与VvCOR27基因表达量不同相关。

4 结论

葡萄抗寒性的表达是一个复杂的生理生化过程，除了与遗传相关外，还与栽培环境、植株长势、枝条成熟度等因素相关，本研究中5个酿酒葡萄均采自同一栽培地，枝条选取一致，萌芽率、生根率等抗寒指标反映品种抗寒性规律与前人研究一致，酿酒葡萄芽段扦插后在低温低于-15 ℃会出现冻害现象，‘威代尔葡萄相对抗寒性较强，在低于-15 ℃时仍保持较高的生根率。在黄土高原地区，冬季极端低温低于-15 ℃地区葡萄越冬需要埋土，在部分地区极端低温略低于-15 ℃且持续时间不长可以引种抗寒性较强的品种。

参考文献

[1]高 振，翟 衡，孙鲁龙，等.基于温度-伤害度关系分析酿酒葡萄根系及芽抗寒性[J].应用生态学报，2014，25（4）：983-990.

[2]石 游，陈淑英，刘 君，等.苹果矮化砧木抗寒性[J].新疆农业科学，2020，57（3）：485-491.

[3]李嘉诚，罗 达，宋锋惠，等.14个品种（系）平欧杂种榛抗寒性比较[J].东北林业大学学报，2018，46（10）：29-35.

[4]马小河，唐晓萍，董志刚，等.6个酿酒葡萄品种抗寒性比较[J].山西农业大学学报（自然科学版），2013，33（1）：1-5.

[5]陈仁伟，张晓煜，丁 琦，等.基于差热分析技术的4个酿酒葡萄品种不同部位抗寒性综合评价[J].中国生态农业学报（中英文），2020，28（7）：1022-1032.

[6]赵 莹，艾 军，杨义明，等，TTC染色指数配合Logistic方程鉴定山葡萄种质抗寒性[J].农业工程学报，2018，34（11）：174-180.

[7]许 宏，王孝娣，邹英宁，等.葡萄砧木及酿酒品种抗寒性比较[J].中外葡萄与葡萄酒，2003（6）：20-23.

[8]贺普超，牛立新.我国葡萄属野生种抗寒性的研究.2003：6.

[9]王 旭，张 欣，王春光，等.四种酿酒葡萄抗寒性的对比分析[J].中外葡萄与葡萄酒，2018（4）：78-80.

[10]李桂荣，连艳会，程珊珊，等.低温胁迫对山葡萄等6个葡萄品种抗寒性的影响[J].江苏农业科学，2019，47（8）：130-134.

[11]杨 豫，张晓煜，陈仁伟，等.不同品种酿酒葡萄根系抗寒性鉴定[J].中国生态农业学报（中英文），2020，28（4）：558-565.

[12]陈仁伟，张晓煜，丁 琦，等.基于差热分析技术的4个酿酒葡萄品种不同部位抗寒性综合评价[J].中国生态农业学报（中英文），2020，28（7）：1022-1032.

[13]李鹏程，苏学德，王晶晶，等.8种葡萄砧木品种的低温半致死温度与抗寒性综合评价[J].甘肃农业大学学报，2017，52（1）：92-96.

[14]范宗民，孙军利，赵宝龙，等.低温胁迫下不同砧木‘赤霞珠葡萄枝条抗寒性比较[J].果树学报，2019（12）：1-18.

[15]杨 光，王雅琳，孙 萍，等.酿酒葡萄越冬抗寒生理机制[J].甘肃农业大学学报，2018，53（3）：105-111.

[16]李鹏程，李 铭，郭绍杰，等.几种葡萄砧木的引种表现及抗寒性分析[J].中国农学通报，2015，31（34）：93-97.

[17]崔 方.黑龙江省主要栽培葡萄品种抗寒性研究[D].东北农业大学，2008.

[18]范高韬，孙小明，任小蝶，等.葡萄COR27基因的克隆與抗寒功能研究[J].植物科学学报，2015，33（3）：346-354.