鲜食葡萄砧穗组合生理指标及亲和力分析

侯毅兴，阿克居里德孜·努尔改里得，薛靖，周龙*，李树德

（1. 新疆农业大学园艺学院，新疆乌鲁木齐 830052；2. 新疆中信国安葡萄酒业有限公司，新疆玛纳斯 832200）

葡萄作为新疆最重要的栽培果树之一，其面积达14.39 万 hm2，产量达270.57 万 t[1]。但长期以来，在生产上葡萄建园以扦插苗为主，存在植株根系不发达、树势弱、产量低、对环境适应性差等问题。目前欧美地区葡萄生产中已广泛采用优良砧木进行嫁接栽培，并在改善葡萄抗性和产量等方面发挥了重要作用[2-4]。

葡萄嫁接不仅受环境和人为等因素影响，还与砧穗间的亲缘关系、亲和性及接穗的生活力等内在因素密切相关[5-6]。嫁接亲和力是嫁接繁殖成功的关键，也是嫁接繁殖中最复杂的问题[7]。开展葡萄砧穗组合亲和力研究不仅关系到嫁接成活率，而且对于判断砧穗组合的优良性至关重要[8-9]。Gokbayrak等[10]通过对15个葡萄品种和12个美国砧木的3个同工酶系统（过氧化物酶、酯酶、酸性磷酸酶）和总蛋白、脯氨酸研究发现，不同品种砧木组合间存在不亲和性，品种和砧木组合的酸性磷酸酶和总蛋白含量可用于预测嫁接不亲和性。杨瑞等[11]对鲜食葡萄品种‘矢富罗莎’与7种砧木的嫁接研究发现，砧木与接穗叶片中可溶性糖、可溶性蛋白质含量及过氧化物酶、过氧化氢酶、多酚氧化酶活性的差异越小，嫁接亲和力就越强。石雪晖等[12]、杨瑞[13]通过葡萄嫁接亲和性研究认为，可溶性糖含量差值和可溶性蛋白质含量差值可以作为砧穗嫁接亲和性强弱的早期预选指标。前人研究主要集中在葡萄不同砧穗组合接穗生长量及叶片生理指标与嫁接亲和性的关系方面，关于葡萄不同砧穗组合愈合部的生理指标与亲和性的关系鲜有报道。本试验对新疆的几个鲜食葡萄不同砧穗组合的嫁接成活率进行统计，比较其亲和性情况。通过测定砧穗愈合部相对电导率、氧化物歧化酶（SOD）、过氧化物酶（POD）、可溶性糖和可溶性蛋白几个生理指标，并与嫁接成活率进行相关性分析，探索各个指标与嫁接亲和力的关系。运用隶属函数分析法对不同砧穗组合嫁接亲和性强弱进行综合评价，以期为筛选适宜的鲜食葡萄砧穗组合及其进一步推广提供理论参考。

1 材料和方法

1.1 试验地概况

试验于2021年6月在新疆玛纳斯河流域的中信国安葡萄酒业有限公司基地进行。该区域年均气温在6.0～6.9 ℃，日照时数2840～2870 h，降水量110～200 mm，蒸发量1500～2000 mm，无霜期160～190 d[14]。

1.2 试验材料

所选用的接穗品种是来自于新疆生产建设兵团第十二师头屯河农场的‘户太8号’‘苏欣1号’和‘红地球’，砧木品种是‘5BB’‘1103P’和‘山河1号’。当砧木和接穗已半木质化（即新梢有7～8片叶）时，于2021年6月14日，采取具有饱满芽且与砧木粗度相近的接穗茎段，用劈接法进行嫁接。接穗于嫁接当天采自生长发育正常且无病虫害母本树上的当年生新梢，砧木为种植在基地每年平茬的母株上发出的当年生新梢。为规避嫁接技术造成的干扰，试验嫁接人员是来自中信国安葡萄种植基地且均为已从事葡萄嫁接工作多年的技术人员。

1.3 试验方法

1.3.1 试验设计

本试验共设计9个组合，分别是：户太8号/5BB（5H）、户太8号/1103P（1H）、户太8号/山河1号（SH）、苏欣1号/5BB（5S）、苏欣1号/1103P（1S）、苏欣1号/山河1号（SS）、红地球/5BB（5Q）、红地球/1103P（1Q）、红地球/山河1号（SQ），每个组合嫁接15株。成活率在嫁接30 d后统计，成活率（%）=（成活株数/嫁接株数）×100。

在嫁接30 d后且已萌发的新梢长度达5～6 cm时进行采样。每个砧穗组合各选取长势均基本一致且生长状态良好的嫁接苗3株，在距离嫁接部下方10～15 cm处剪断，挂好区分标签，然后用浸湿的纱布包裹，放入冰盒带回实验室做下一步处理。取样部位为砧穗愈合部1.5～2.0 cm茎段，把每个组合剪取的3个茎段剪碎，混合后将其分作3份，作为3个重复，把处理好的样品放入液氮贮存备用。

1.3.2 生理指标的测定

采用电导仪法[15]测定相对电导率（REC）；参照上海酶联生物公司相关试剂盒中说明的测定方法分别测定SOD活性、POD活性和可溶性蛋白、可溶性糖。

1.4 数据处理

本试验数据均采用Microsoft excel 2010和SPSS 19.0软件处理统计，方差分析采用单因素方差分析（one-way ANOVA），多重比较采用Duncan法。嫁接亲和性强弱采用隶属函数法进行综合评价[16]。隶属函数值计算公式：

若该指标与亲和性呈正相关，则公式为：

Xi=(Xij－Xjmin)/(Xjmax－Xjmin)

若该指标与亲和性呈负相关，则公式为：

Xi=1－(Xij－Xjmin)/(Xjmax－Xjmin)

式中：Xi为隶属函数值；Xij为i组合j指标的测定值；Xjmin为j指标中的最小值；Xjmax为j指标中的最大值。

2 结果与分析

2.1 不同砧穗组合嫁接成活率分析

成活率是判断砧穗嫁接亲和性的主要指标，一定程度上反映了嫁接亲和性的高低。由表1可知，嫁接30 d后，接成活率最高的是组合SS，达75.67%；而组合1Q嫁接成活率最低，为42.33%。在9个砧穗组合中，只有组合1Q的嫁接成活率低于50%，其余各组合嫁接成活率均在50%以上。组合SQ、SH和5S之间嫁接成活率差异不显著，但各个组合的成活率均高于60%。组合1S、1H、5Q和5H的嫁接成活率在50%～60%，其中组合1H、5Q和5H之间嫁接成活率差异不显著，而这3个组合与组合1S之间嫁接成活率差异显著。

2.2 不同砧穗组合相对电导率分析

植物细胞膜对维持细胞的微环境和正常代谢起重要作用，正常情况下，细胞膜对进出细胞的物质具有选择透过性，而逆境条件会造成膜蛋白受损，导致胞液外渗，使植物细胞浸提液的电导率增大。由表1可知，组合1S相对电导率最大，达53.78%；组合SQ相对电导率最小，为18.24%，并与组合SS、5H之间无显著差异。所有砧穗组合中，除组合1S的相对电导率大于50%外，其他各组合相对电导率均小于50%，而且组合1H和1Q的相对电导率介于44%～46%，两者相对电导率均低于组合1S但高于其它各组合。

2.3 不同砧穗组合SOD活性分析

嫁接影响植物体活性氧代谢系统的动态平衡，从而影响植株SOD活性。由表1可知，组合1Q的SOD活性最大，达59.78 μg·g-1；组合SS的SOD活性最小，为23.72 μg·g-1。而组合1H、5H和5Q之间差异不显著，组合1S、SH和5S之间SOD活性值较接近，彼此间无显著差异，组合SS与SQ的SOD活性值在30.00 μg·g-1以下，且均小于其他组合。

2.4 不同砧穗组合POD活性分析

POD是植物体内重要的防御酶，其主要功能是催化以H2O2为氧化剂的氧化还原反应，可有效保护膜结构，对机械损伤等伤害起防护作用。由表1可知，各砧穗组合的POD活性存在差异，其中组合SS的POD活性最大，达5.40 μg·g-1；最小为组合1Q，为0.83 μg·g-1。组合SS、SQ、SH之间差异显著，组合5H、5S、5Q、1H、1S和1Q之间差异也显著，而组合5H、1H和1Q之间差异不显著且三者的POD活性值均小于1.5 μg·g-1；组合5S与SH之间，组合5Q与1S之间也均无显著差异。

2.5 不同砧穗组合可溶性蛋白含量分析

可溶性蛋白为重要的营养物质和渗透调节物质，其增加和积累能提高细胞的保水能力，对细胞的生物膜有保护作用。不同砧穗组合的可溶性蛋白含量见表1。由表1可知，各砧穗组合的可溶性蛋白含量存在差异，其中组合SS的可溶性蛋白含量最高，达7.62 μg·g-1，组合1Q最低，为3.69 μg·g-1；组合1Q和1H的可溶性蛋白含量均低于其余组合且在4.00 μg·g-1以下，且两者之间无显著性差异。组合5S与5Q之间无显著差异，而组合SS、SQ、SH、1S和5H之间具有显著性差异。

2.6 不同砧穗组合可溶性糖含量分析

可溶性糖是植物体内许多化合物合成的物质基础。由表1可知，在嫁接30 d 后，9个砧穗组合中，组合SS的可溶性糖含量最高，达8.54 μg·g-1，最低的是组合1Q，为4.15 μg·g-1；组合5H、5Q和1H的可溶性糖含量为4.50～5.40 μg·g-1，三者间差异不显著，组合5S、1S和SH的可溶性糖含量为5.70～6.35 μg·g-1，彼此间也无显著差异。

表1 不同砧穗组合的成活率及生理指标比较Table 1 Comparison of survival rate and phуsiological indexes of different stock-scion combinations

2.7 不同砧穗组合各指标间的相关性

由表2可知，葡萄不同砧穗组合嫁接成活率与其他指标的相关程度大小为：可溶性蛋白＞POD活性＞SOD活性＞可溶性糖＞相对电导率。成活率与POD活性、可溶性蛋白以及可溶性糖含量呈极显著正相关，与SOD活性呈极显著负相关，而与相对电导率呈显著负相关。各理化指标间均呈极显著相关性，其中相对电导率和SOD活性彼此间呈极显著正相关，但两者与其他指标间均呈极显著负相关。

表2 不同砧穗组合各指标间的相关分析Table 2 Correlation analуsis among indexes of different stock-scion combinations

2.8 隶属函数分析

嫁接亲和性是受多因素共同影响的综合性状，任何单一的指标都不能全面反映嫁接亲和性，应结合多指标给予综合评价，而隶属函数法就是在测定多指标的基础上，综合各指标测定结果客观评价植物某种特性的一种方法，在嫁接亲和性评价中也多有应用[17-18]。用隶属函数法对葡萄不同砧穗组合嫁接亲和性进行综合评价，用不同砧穗组合的各指标隶属度的平均值作为嫁接亲和性的综合鉴定标准，隶属度平均值越大，亲和性越强。

由表3可知，组合SS的隶属度平均值最大，组合1Q的最小，依据隶属度平均值越大，亲和性越强的原则，9个葡萄不同砧穗组合嫁接亲和性强弱依次为：SS＞SQ＞SH＞5S＞5Q＞1S＞5H＞1H＞1Q，与9个葡萄不同砧穗组合嫁接成活率结果表现一致。

表3 葡萄不同砧穗组合各指标的隶属函数分析Table 3 Membership function analуsis of different grafting combinations of grapevine

3 讨论

3.1 砧穗遗传特性和嫁接亲和性

嫁接能否成功不仅受外在因素如温度、光照和嫁接技术等影响，还与嫁接所选用砧木和接穗间的亲缘关系、种属关系引起的亲和性、接穗的生活力及砧穗的生理遗传特性等内在因素密切相关[19-20]。嫁接时，砧木和接穗在分类学上关系越近，其嫁接亲和性越好[21]。李娜等[22]通过采用不同砧木嫁接青钱柳试验得出，砧穗亲缘关系越近，嫁接成活率越高，其早期嫁接亲和性就越强。本研究表明，组合SS的嫁接成活率最高，组合1Q的嫁接成活率最低，这可能是由于组合SS的砧穗品种都是欧亚种，亲缘关系近，而组合1Q的接穗是欧亚种，砧木是欧美种，两者的亲缘关系远，所以组合SS的嫁接亲和性强、组合1Q的嫁接亲和性弱，因此，嫁接亲和性通常取决于砧木和接穗的组合。

3.2 生理生化指标与嫁接亲和性的关系

嫁接体发育是砧木和接穗在经过机械伤害后进行的整合过程，其愈合部位会发生一系列复杂的生理代谢变化，对嫁接成活至关重要。相对电导率在一定程度上反映了苗木细胞受损状况和水分状况[23]。本试验表明，各砧穗组合在嫁接30 d 后，愈合部茎段相对电导率差异显著，冯金玲等[24]在研究油茶芽苗砧嫁接体亲和性时认为，砧穗组合嫁接体愈合部相对电导率越高，愈合需要时间越久，相对应的嫁接成活率就低，反之则嫁接成活率高，这一发现和本研究一致。通过相关性分析可知，嫁接成活率和嫁接体愈合部茎段相对电导率之间呈显著负相关性，因此认为相对电导率也可以作为判断不同砧穗组合嫁接亲和性强弱的指标。

正常情况下，植物细胞内自由基的产生和清除处于一种动态平衡，当植物受到逆境胁迫时会产生具有抵抗能力的抗氧化酶及其相关酶，这些酶与氧自由基的清除关系密切，而嫁接能影响植物体活性氧代谢系统的平衡，使活性氧增加进而破坏或降低活性氧清除剂SOD和POD等酶的活性[23,25-26]。SOD、POD属于植物抗氧化保护酶类，能有效地清除体内的活性氧和过氧化氢，从而减少膜系统受到破坏[18]。本试验表明，亲和性好的砧穗组合嫁接体愈合部的POD活性较高，这与严毅等[27]在葡萄柚上的研究和曲云峰[28]在大扁杏上的研究结果一致。在嫁接体愈合过程中，POD不仅有清除氧自由基作用，同时还参与木质素的合成，促进维管组织的木质化，加快植物的愈合生长[29]。因此认为一定程度上POD活性值可很好的反映不同砧穗组合嫁接亲和性的强弱。

4 结论

通过测定各砧穗组合愈合部茎段的相对电导率、SOD和POD活性、可溶性蛋白及可溶性糖含量，并与嫁接成活率进行相关性分析，结合隶属函数法综合评价其亲和力得出，各砧穗组合亲和性强弱的顺序为：苏欣1号/山河1号＞红地球/山河1号＞户太8号/山河1号＞苏欣1号/5BB＞红地球/5BB＞苏欣1号/1103P＞户太8号/5BB＞户太8号/1103P＞红地球/1103P。