葡萄种质果实耐压力和果柄耐拉力的相关性分析

王鹏，樊秀彩，张颖，孙磊，刘崇怀*，姜建福*

（1.河南省农业科学院长垣分院，河南长垣 453400；2.中国农业科学院郑州果树研究所，河南郑州 450009）

我国鲜食葡萄的栽培面积和产量已连续多年位居世界前列[1]，但是葡萄品种结构和销售渠道仍相对单一，销售周期短、季节性供应过剩问题明显，部分主产区和偏远地区常出现难卖、滞销现象[2-4]。加之葡萄果实易在贮运中失水、脱粒和腐烂[5]，造成大量的资源浪费和经济损失，因此加快耐贮品种的选育和推广日显重要。

果实耐压力即果实受到外力挤压或碰撞而破裂时的力值[6]。传统的耐压力测定多依靠感官检验，用手挤压果粒至破裂，感知人为施加力量的大小，再根据用力的不同，简单的归类到难、中、易3个等级[7-9]，评价结果易受主观影响。数显拉力计能准确记录果实破裂的瞬时最大值，以此得到的数值较为真实客观地反映出不同果实的耐压力特性，已经在樱桃、杏、核桃、番茄、澳洲坚果的果实测定中得到很好的应用[10-14]。本研究通过对欧亚、东亚、北美3个种群和种间杂种共600份葡萄种质的果实耐压力进行测定，并结合其果柄耐拉力[15]进行相关性分析，筛选出果实耐压力和果柄耐拉力均强的葡萄种质，为耐贮葡萄品种的推广和亲本选择提供一定的参考。

1 材料与方法

1.1 试验材料

取自于国家果树种质郑州葡萄圃，具体名称信息详见《600份葡萄种质资源果柄耐拉力鉴定评价》[15]。

1.2 方法

1.2.1 采样方法

采集600份葡萄种质的果实成熟期样品。每样品取自长势相同的3株植株的中部果穗，每株每穗取大小均匀一致的5粒为1组，重复3次。

1.2.2 指标测定

用手摇式数显推拉力计HP-50（乐清市艾德堡仪器有限公司生产）测定果柄耐拉力[15]和果实耐压力[16]。测定时，先将果实固定在与平台相连的夹具上，夹具位于拉力计的正下方，拉力计逆时针转动垂直下降至果实上方，用另一个固定在拉力计上的夹具夹紧果实果柄的中下部，然后顺时针转动手摇装置使拉力计匀速向上拉伸果柄，至果柄与果实分离，记录机器上数值，作为果柄耐拉力；将待测样品置于推压平台上，用夹子固定样品至推压探头的正下方，逆时针转动手摇装置使推压探头匀速降落，沿垂直方向向下挤压样品，直至测试的果实样品开裂或流出汁液，记录机器上的数值，作为果实耐压力，逐个完成样品测定。

1.3 数据分析

用SPSS 21.0的Pearson相关系数，分析欧亚、东亚和北美3个种群及种间杂种中果实耐压力和果柄耐拉力的相关性[17]，用“比较均值-均值”计算均值和标准误差[18]。

2 结果与分析

2.1 果柄耐拉力与果实耐压力分布状况

根据本课题组已发表的600份葡萄种质资源果柄耐拉力鉴定评价数据，果柄耐拉力和果实耐压力分级标准[21]从测试样品中筛选出果柄耐拉力强、中等、弱的种质份数占总样品数的比列分别为2.5%、23.8%、73.7%[15]。果实耐压力强、中等、弱的种质份数占总样品数的比例分别为3.5%、36.2%和60.3%。总体样品及3个种群和种间杂种的内部均有半数以上的果柄耐拉力和果实耐压力等级为弱（表1），表明弱果柄耐拉力和弱果实耐压力在葡萄种群中分布更普遍。15份果柄耐拉力强的种质均为欧亚种[15]，耐压力强的种质主要是欧亚种，共20个，占21份强果实耐压力种质的95%；北美种群的圆叶葡萄‘普莱德’（Pride）果实耐压力值也达到了强的标准；东亚种群种间杂种种群中没有果实耐压力值为强的种质。

表1 种群间果实不同耐压力的种质数量Table 1 Germplasm number of difference fruit compression tolerance in different groups

2.2 整体果柄耐拉力和果实耐压力差异

测试样品整体的平均果柄耐拉力和平均果实耐压力值分别为2.53 N[15]和11.36 N，与欧亚种群、东亚种群、种间杂种的平均果柄耐拉力和平均果实耐压力值差异均未达到显著水平，从大到小分别为2.61 N、2.48 N、2.43 N[15]和11.48 N、11.62 N和10.80 N（前3个对应欧亚种群、东亚种群、种间杂种的平均果柄耐拉力值，后3个为三者的平均果实耐压力值），且三者间的平均果柄耐拉力值和平均果实耐压力值差异不显著。北美种群的平均果柄耐拉力值和果实耐压力值分别为1.82 N[15]和7.44 N，显著小于上述四者平均果柄耐拉力值和果实耐压力值。

3 葡萄耐压力与果柄耐拉力的相关性

3.1 测试样品的果实耐压力和果柄耐拉力的相关性

参考《600份葡萄种质资源果柄耐拉力鉴定评价》，将所有测试样品的耐压力值和果柄耐拉力值一一对应，按照果实耐压力值由大至小的顺序对果实耐压力值和果柄耐拉力值进行筛选；同时在3个种群和种间杂种内部也进行相同的筛选，对欧亚种群、东亚种群和北美种群3个种群及种间杂种的内部种质果实耐压力和果柄耐拉力进行相关性分析。结果表明：600份测试样品的果实耐压力与果柄耐拉力之间达到极显著正相关水平，其相关系数为0.73；同时3个种群间及种间杂种中各测试样品的果实耐压力与果柄耐拉力之间也均存在极显著的正相关性（表2），表明果实耐压力和果柄耐拉力2个性状间存在极显著相关性，并且这种极显著性在葡萄品种（系）中是普遍存在的，果实耐压力越强的品种（系），其果柄耐拉力往往也越强。

表2 葡萄种质资源果实耐压力与果柄耐拉力的相关性分析Table 2 Correlation of pulling force and fruit compression tolerance for grape germplasm

600份测试样品中也有少数例外的种质，如果实耐压力等级为强，但果柄耐拉力等级为中等或弱的种质：按果实耐压力从大到小依次为‘京秀’（33.30 N，3.38 N，前面数值表示果实耐压力，后面数值表示果柄耐拉力，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）、‘普莱德’（27.24 N，4.03 N）、‘午夜美人’（Midnight Beauty）（26.41 N，5.00 N）、‘粉红葡萄’（Flame Tokay）（25.74 N，4.09 N）、‘格拉卡’（Greaca）（25.48 N，4.23 N）、‘瓦尔瑟’（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）、‘西瓦兹’（Xiwazi）（23.13 N，4.65 N），其中‘森田尼’的果柄耐拉力等级为弱，其余种质的果柄耐拉力为中等；也有的种质的果柄耐拉力等级为强，但果实耐压力等级为中等或弱，按照果柄耐拉力从大到小排序依次为‘牡丹红’（7.59 N，9.14 N），芳香（13.48 N，8.59 N）、胜利（22.45 N，8.09 N）、‘伊丽莎白’（16.25 N，7.74 N）、‘利伐尔’（Lival）（4.69 N，7.46 N）、‘保尔加尔’（Boulgal）（18.66 N，6.63 N）、金田红（21.73 N，6.51 N）、晚黑宝（11.21 N，6.22 N），其中‘牡丹红’‘利伐尔’和‘晚黑宝’的果实耐压力等级为弱，其余种质的果实耐压力为中等（图1）。

将所有葡萄测试材料按果实耐压值从大到小降序排列，再将各种质的果柄耐拉力对应；对3个种群和种间杂种中的各个测试样品，进行同样的排列，绘制得到图2-图5。3个种群和种间杂种种各个测试样品的果实耐压力值和果柄耐拉力值存在较大差异，虽然各种群测试样品的样本数量不同，但分布曲线的变化趋势基本相同，均为前端和末端曲线下降速率较大，中间曲线下降速率较平缓，整体上呈现出半躺的“S”型。随着果实耐压力值从大到小的降序排列，果柄耐拉力的分布曲线整体上也呈现出相同的下降趋势，这种变化趋势在总测试样品（图1）、欧亚种群（图2）、种间杂种（图3）、东亚种群（图4）和北美种群（图5）中也存在，并且在样本数量大的种群中这种果柄耐拉力值随着果实耐压力值下降的变化趋势更加明显，如所有测试样品（图1）、欧亚种群（图2）、种间杂种（图3）中。

图1 整体果实耐压力和果柄耐拉力分布情况Figure 1 Distribution of fruit compression tolerance and fruit stalk pulling force for 600 grape germplasm

图2 欧亚种群果实耐压力和果柄耐拉力分布情况Figure 2 Distribution of fruit compression tolerance and fruit stalk pulling force in Eurasian populations

图3 种间杂种种群果实耐压力和果柄耐拉力分布情况Figure 3 Distribution of fruit compression tolerance and fruit stalk pulling force in interspecific hybrids

图4 东亚种群果实耐压力和果柄耐拉力分布情况Figure 4 Distribution of fruit compression tolerance and fruit stalk pulling force in East Asian populations

图5 北美种群果实耐压力和果柄耐拉力分布情况Figure 5 Distribution of fruit compression tolerance and fruit stalk pulling force in North American populations

欧亚种群中果实耐压力等级为强的种质有20份，占强果实耐压力等级总数的95%，另外1份果实强耐压力的种质为北美种群的圆叶葡萄‘普莱德’。并且15份果柄耐拉力等级为强的种质也都属于欧亚种群。种间杂种、东亚种群、北美种群（普莱德除外）中的种质均未达到强果实耐压力和强果柄耐拉力的等级标准。

3.2 耐贮种质的筛选

从所有测试样品中筛选出耐贮种质（果实耐压力和果柄耐拉力等级均为强）7个：按照果实耐压力从大到小排列依次为‘春之蕾’（31.30 N，6.87 N）、‘皇家秋天’（30.88 N，7.29 N）、‘阿佛阿丽’（30.78 N，6.50 N）、‘蜜红’（27.84 N，6.90 N）、‘皇家红’（26.72 N，8.36 N）、‘下吉红地球’（25.80 N，6.90 N）和‘湘红’（23.03 N，6.38 N）。以上7个种质属于欧亚种群，其他2个种群和种间杂种中未筛选到此类耐贮种质。

4 讨论与结论

葡萄果实耐压力和果柄耐拉力与品种自身特性[18]相关，不同品种（系）间的果实耐压力和果柄耐拉力存在差异且差异较大，两者的强弱直接影响葡萄果品的贮藏时间和运输距离。试材包含4个类群分别是欧亚、东亚、北美3个种群和种间杂种，其中有人工选育品种也有野生品种（株系），试材代表性较强。研究表明，3个种群及种间杂种的内部和各种群间的果实耐压力和果柄耐拉力因品种不同存在较大差异，两者之间呈现出极显著的正相关性，即果实耐压力值越大，它的果柄耐拉力值也越大。前人以‘红地球’‘巨峰’‘秋黑’‘秋红’4个葡萄品种为试材研究果实耐压力和果柄耐拉力的关系，得出两者之间无明显相关性[19]，与本研究得到的结论两者存在极显著正相关性不同，推测可能是由于试材数量和种类过少导致，测试样本代表性不充足。

所有试验材料中，东亚种群和北美种群的种质多为野生种类（株系），演化程度受人为选择和干预较欧亚种群和种间杂种程度小，因此果实耐压力多表现为弱或者中等，这2个种群中均没有果实耐压力和果柄耐拉力强的种质，仅有北美种群中的圆叶葡萄‘普莱德’的果实耐压力值达到了强等级，该品种是圆叶葡萄中经过一定程度人工选育的栽培品种。测试的欧亚种群和种间杂种均为栽培品种，经过了长期有目的性的人工选择和栽培驯化，果实耐压力（29.6%，41.3%）和果柄耐拉力（22%，26%）大部分为中等；同时东亚种群和北美种群中的野生种类如山葡萄（山葡萄1号、山葡萄2号等）、刺葡萄（高山1号、黑珍珠等）、毛葡萄（贵州毛葡萄、广西毛葡萄等）、圆叶葡萄（普莱德）因其极强的抗寒性、抗病性以及对高温高湿等区域恶劣环境表现出来的极强适应性，而人为有目的的进行了株系选育和部分杂交育种，不过它们的杂交程度和驯化育种时间相对较短，果实耐压力和果柄耐拉力多数为弱；这2个野生种群中的一些个体如腺枝葡萄、蘡薁葡萄、沙地葡萄、夏葡萄等，果实通常较小，极易落粒和破裂，较少被利用，果实耐压力和果柄耐拉力也大多为弱。虽然东亚种群里面的一些种类演化时间比欧亚种群和种间杂种中的种质要更加久远，如蘡薁葡萄最早以“六月食郁及薁”在《诗经·豳风·七月》中便有记载，它们经历了较长时间的自然选择和演化，在不同的自然环境中呈现出叶片大小、着色深浅等不同的生态类型，但是试验中不同蘡薁株系仍较大程度的保留了野生特性，特别是果实的性状，果穗较为稀疏松散，果粒小，果皮薄，种子多，颜色紫黑色，且果实成熟后易从树体上掉落。自然选择和人工选择下果实耐压力和果柄耐拉力会沿着不同的方向发生演化，自然选择更多保留了果实易破裂、易落粒、种子多的特点[20]，便于种群繁衍，而人工驯化则向着耐贮运、抗病、无核等方向对自然种类进行驯化或选育。

葡萄采后因水分损失、果胶物质降解及挥发性风味物质转变[24]而腐烂、变质丧失其商品性[21]。以1-MCP处理可以推迟梨[14]、树莓、香蕉、苹果、猕猴桃、草莓、柿子[22-27]等果实软化进程，提高果实采后贮藏中的果实耐压力。在植株的果实生长发育期，进行环剥[28]、喷施钙、硼肥[29]、壳寡糖[30]等处理可以使果实采后维持较高的硬度，提高果实的贮藏品质。虽然上述措施可以在一定程度上延缓果实软化进程，减少损伤，但要真正解决贮运问题还需从品种本身入手，用果实耐拉力和果实耐压力强的种质进行品种改良和新品种选育才会得到彻底改善。

通过对600份葡萄种质的果实耐压力和果柄耐拉力相关性进行分析，从中筛选出耐贮性较好的葡萄种质，并以此改良现有葡萄品种，培育耐贮葡萄新品种对葡萄产业有重要意义。前人研究认为，葡萄果实耐压力和果柄耐拉力与果树成熟度呈负相关，同时还与果肉质地、硬度等多种因素有关[5,31-33]，但是果实耐压力和果柄耐拉力之间不存在相关性[22]。而本研究以欧亚、东亚、北美3个葡萄种群和种间杂种共600份种质证实了葡萄的果实耐压力和果柄耐拉力二者存在极显著的正相关性。在今后的育种工作中除了有无种核、香味、颜色[34-35]等性状还应加强对果实耐压力和果柄耐拉力的重视，可以利用本研究筛选出的7份种质进行改良品种或者选育耐贮葡萄新品种。