左山一葡萄與SO4及101-1雜交F1代部分植株抗旱性鑒定

郭淑華，劉笑宏，牛彥杰，陳天行，翟衡，杜遠鵬

（山東農(nóng)業(yè)大學園藝科學與工程學院，山東泰安 271018）

左山一葡萄與SO4及101-1雜交F1代部分植株抗旱性鑒定

郭淑華，劉笑宏，牛彥杰，陳天行，翟衡，杜遠鵬*

（山東農(nóng)業(yè)大學園藝科學與工程學院，山東泰安 271018）

本文對左山一葡萄為母本，SO4為父本雜交的5個子代株系（A15、A17、A34、A35、A48）和左山一葡萄為母本，101-1為父本雜交的2個子代株系（B24、B26）的一年生扦插苗的抗旱性進行評價。以砧木1103P以及克瑞森葡萄為對照，雜交株系的盆栽土壤保持相對含水量為45%的中度干旱水平，對照盆栽保持土壤相對含水量為80%（各試材均設(shè)置未經(jīng)水分脅迫的自身對照），以檢測電導率、相對含水量、根系活力、葉片厚度、丙二醛、葉綠素、過氧化氫酶、過氧化物酶等相關(guān)抗旱指標，并對其抗旱能力初步評價及分級。結(jié)果表明：絕大部分雜交后代具有較強的抗旱能力，其中抗旱性極強的為砧木1103P；抗旱性強的為A17、A15；抗旱性一般的為B24、A48、B26、A34；抗旱性較弱的類型為A35、克瑞森。

葡萄；雜交砧木；抗旱性

我國干旱、半干旱地區(qū)約占國土總面積的二分之一[1]，三分之一以上的葡萄種植區(qū)位于干旱和半干旱地區(qū)[2]。一直以來干旱就是世界性的話題，干旱脅迫對果樹產(chǎn)生的影響是國內(nèi)外許多學者探討的熱點問題。干旱影響植物生長發(fā)育的各個階段，如營養(yǎng)生長、生殖生長及生理代謝過程，是制約葡萄產(chǎn)業(yè)發(fā)展的重要環(huán)境因子之一[3]。2015年膠東半島長達半年的干旱，導致釀酒葡萄新梢生長量明顯不足，葡萄減產(chǎn)三分之一甚至更多。因此選育抗旱砧木及品種是保證我國葡萄產(chǎn)業(yè)可持續(xù)發(fā)展的重要措施。

歐美國家在葡萄野生資源研究利用領(lǐng)域的工作開展的比較早，無論是砧木還是栽培品種均可用種間雜交的方法培育新品種，且成果顯著。葡萄野生種以東亞種群和北美種群為主[4]，目前各國常用的抗根瘤蚜砧木基本以河岸葡萄、沙地葡萄及冬葡萄為親本，抗性較強的種間雜交種栽培品種如威代爾、白維拉、摩爾多瓦、諾頓等采用美洲種與歐亞種雜交育成。我國在葡萄野生資源方面的研究主要用于栽培育種，如山歐雜種，而用于砧木育種的非常少見。山葡萄（Vitis amurensis Rupr）是我國珍貴的抗寒葡萄資源，其抗寒性可達-39.8 ℃[5]，但不抗根瘤蚜[6]。而國外引進的砧木抗根瘤蚜能力較強，但抗寒性不足，因此本試驗選擇山葡萄中栽培性狀較好、抗寒性強的優(yōu)良品種左山一，與國外引進的砧木SO4及101-1進行雜交，從雜交子代中選擇抗寒性較好的砧木進行抗旱能力評價，以期豐富雜交砧木的生態(tài)抗逆性數(shù)據(jù)資料。

1 材料與方法

1.1 試驗材料

以左山一葡萄為母本，SO4為父本雜交的5個子代株系（A15、A17、A34、A35、A48）和以左山一葡萄為母本，101-1為父本雜交的2個子代株系（B24、B26）為試材，采用雙對照，即以砧木中抗旱性很強的1103P和栽培品種中抗旱性較強的品種克瑞森葡萄為對照。所有試材均是一年生扦插苗。

1.2 試驗設(shè)計與方法

于2015年4～8月在山東農(nóng)業(yè)大學葡萄園防雨棚內(nèi)采用盆栽進行試驗。當年扦插苗定植于直徑14 cm、高18 cm的塑料盆，每盆裝基質(zhì)-沙-土1∶1∶1（基質(zhì)為珍珠巖、蛭石與草炭的混合物，土為壤土）混合物3.1 kg，保持土壤相對含水量為45%的中度干旱水平[7]（對照盆栽保持土壤相對含水量為80%），采用稱重法控水并記錄，每天下午6點補充水分，每試材設(shè)3個重復，每個重復2株葡萄苗。干旱脅迫25 d之后，取組織進行各個指標的測定。

參照《植物生理學實驗指導》的方法測定葉片相對含水量、相對電導度、丙二醛含量；用紫外分光光度法測葉綠素、根系活力、CAT；用愈創(chuàng)木酚法測定POD。

分別于干旱處理后的第7天、第15天、第21天、第25天測定熒光參數(shù)，利用連續(xù)激發(fā)式熒光儀（Handy PEA，Hansatech，英國）測定快速葉綠素熒光誘導曲線。從OJIP曲線上可直接獲得如下參數(shù)：Fo為最小熒光（20 μs）；Fk為K點（300 μs）的熒光；Fj為J點（2 ms）的熒光；Fi為I點（30 ms）的熒光；Fm為0.3～2 s之間的最大熒光；Ft為任意時刻的熒光數(shù)值。通過JIP-test分析得到的OJIP曲線，可獲得如下參數(shù)：J點相對可變熒光Vj=(Fj-Fo)/(Fm-Fo)；光合性能指數(shù)PIABS=Vj/(1-Vj)；PSII最大光化學效率Fv/ Fm=φPo=TRo/ABS=[1-(Fo/Fm)]。

采用英國Hansatech公司的FMS-2型便攜脈沖調(diào)制式熒光儀測定，測定程序如下：首先對脅迫前的葉片進行30 min暗適應，打飽和脈沖光（12 000 μmol/m2?s），測定暗適應下的最大熒光Fm。對光適應下的葉片先打60 s作用光（與各處理光強一致），打極弱的（＜0.05 μmol/m2?s）光測得葉片最小熒光（Fo'），再打飽和脈沖光，測定光適應下的最大熒光值Fm'，各熒光參數(shù)意義及計算公式如下：PSII光下實際光化學效率ФPSII=(Fm'-Fs)/Fm'；PSII激發(fā)壓1-qP=1-(Fm'-Fs)/(Fm'-Fo)。

按以下標準對植株進行旱害分級，0級：植株生長發(fā)育與未處理對照無明顯差異；1級：植株葉片有較輕微萎蔫；2級：植株葉片中度萎蔫；3級：植株葉片嚴重萎蔫；4級：植株葉片部分脫落；5級：植株葉片全部脫落。

1.3 各株系抗旱性評定

對試驗結(jié)果進行隸屬函數(shù)[8]分析，對9種株系抗旱性進行綜合評價，從而比較各品種的抗旱性強弱。對已測指標用下式求出各株系各性狀的具體函數(shù)值：

Xij為i品種j性狀的隸屬函數(shù)值，Xjmin為各品種j性狀的最小值，Xjmax為各品種j性狀的最大值。當j性狀與植物的抗旱性成正相關(guān)時用（1）式，當j性狀與植物抗旱性成負相關(guān)時用（2）式。

把每個品種各個性狀的具體抗旱隸屬值進行累加，并求出平均值Xi，Xi為i品種的抗旱隸屬函數(shù)平均值，Xi越大，抗旱性越強；反之越弱。

1.4 數(shù)據(jù)處理

采用Microsoft Excel 2010軟件處理數(shù)據(jù)和制圖，采用DPS 7.05對數(shù)據(jù)進行方差分析和差異顯著性檢驗。

2 結(jié)果分析

2.1 抗旱性表觀癥狀及分級

對試材干旱脅迫至25 d之后，觀察各試材的表觀癥狀及旱害情況。

克瑞森與A35植株大部分葉片焦枯并脫落，旱害級數(shù)為4級；A34、B26植株葉片嚴重萎蔫，旱害級數(shù)為3級；A15、A17、B24、A48的旱害級數(shù)為2級；1103P則為1級。

2.2 干旱脅迫下各株系葡萄葉片F(xiàn)v/Fm、ФPSII、1-qP、PIABS的變化

干旱脅迫下各株系的PSⅡ激發(fā)壓（1-qP）均隨時間延長呈增高趨勢，說明干旱脅迫會增加反應中心關(guān)閉程度，導致受體接受電子的能力減弱[9]。如圖1所示：隨著脅迫時間的延長，各株系葉片的最大光化學效率（Fv/Fm）、實際光化學效率（ФPSII）和PIABS均逐漸降低，1103P的變化幅度較小，而克瑞森則出現(xiàn)較大的降低幅度。在雜交砧木中A15的Fv/Fm、ФPSII、PIABS和1-qP均呈現(xiàn)最小的變化幅度，說明A15的光合性能較強。A17的Fv/Fm，A35的ФPSII，A34的PIABS，A48的1-qP也表現(xiàn)較小的變化幅度。

2.3 干旱脅迫下各株系生理生化指標的測定

2.3.1 對各株系相對含水量、電導率的影響

從表1的數(shù)據(jù)可以看出，供試材料中克瑞森葉片含水量最低，低于90%，其他砧木均在90%～95%之間；干旱處理后降低了各植株葉片相對含水量，以雜交砧木A35、克瑞森和A34降低量最高，分別達18.83%、17.90%、16.5%，其他砧木降低量均在11%以下；干旱脅迫后克瑞森葉片相對含水量低于70%，其次為A34和A35，含水量在70%～80%之間，其他砧木含水量均在80%～90%之間。

電導率的大小直接反應植物的抗性，傷害愈重，外滲愈多，電導度的增加也就越大。從表1可以看出，克瑞森在正常生長情況下葉片電導率明顯低于其他幾個株系，電導率變化幅度最小的依次為1103P、A15、B24、A35、A48，其余幾個株系干旱處理和對照相比變化幅度均大于0.3。

2.3.2 對各株系葉片厚度、葉綠素含量的影響

由表2可看出，供試品種中克瑞森和A15葉片厚度較薄，干旱脅迫后，葡萄葉片厚度均呈下降趨勢，其中A15葉片厚度下降幅度最小，其次為1103P、A34和克瑞森，下降幅度均在0.02以下；葉綠素是反映光合作用強弱的重要指標，干旱脅迫降低了葉片的葉綠素含量，克瑞森和B26葉片葉綠素含量降低量最大，為0.127，而1103P、A15、A34和A48的葉綠素降低量均在0.1以下。

表1 干旱脅迫對各株系葉片相對含水量、電導率的影響

表2 干旱脅迫對各株系葉片厚度、葉綠素含量的影響

2.3.3 對各株系丙二醛含量、根系活力的影響

植物器官在逆境下受到傷害時，往往會產(chǎn)生丙二醛，傷害越重，產(chǎn)生的丙二醛越多，而丙二醛的積累可能對膜和細胞造成一定的傷害。由表3可見，各株系的丙二醛含量差別很大，正常水分供應下的株系幾乎沒有丙二醛的產(chǎn)生。干旱脅迫后丙二醛含量呈顯著升高趨勢，以1103P變化幅度最小，僅為2.68，其次為A15、A17、A48和B26，變化幅度均低于10。克瑞森變化幅度最大，為17.21。

當土壤干旱時，作物根系首先感受到脅迫并迅速發(fā)出信號，使整個植株對干旱做出反應，所以根系活力也是反映各株系抗旱性能的一個重要指標[10]。脅迫處理前，克瑞森葡萄和B26根系活力較低，均為21.53%；干旱脅迫后，葡萄根系活力下降，1103P和A15根系活力維持在20 μg/h?gFW以上，而克瑞森和B26根系活力較低，均為11.33 μg/h?gFW。

2.3.4 對各株系CAT、POD含量的影響

過氧化氫酶（CAT）是植物抗氧化保護系統(tǒng)中的另一重要酶，能清除逆境中產(chǎn)生的H2O2[11]。CAT活性與抗旱性呈正相關(guān)[12]。如表4所示，1103P的CAT活性變化幅度最小，為0.65 Δ240/min?gFW，其次為A48、A34，變化量分別為0.99 Δ240/min?gFW和1.04 Δ240/min?gFW，B24的CAT活性變化幅度最大，為4.49 Δ240/min?gFW。

過氧化物酶（POD）可以清除體內(nèi)過多的H2O2等過氧化物，是植物細胞內(nèi)防御酶系統(tǒng)中體內(nèi)自由基的清除劑。由表4可看出，A35的POD活性變化幅度最小，為0.35 Δ470/min?gFW，克瑞森變化幅度最大，為3.68 Δ470/ min?gFW。

2.4 各株系抗旱性綜合評價

為了綜合評價各抗旱指標，本試驗采用模糊隸屬函數(shù)法對這9種株系所測得的8種指標進行分析（表5），并對這9種株系的抗旱性進行綜合評價（表6），得出9種株系的抗旱性順序為1103P＞A17＞A15＞B24＞A48＞B26＞A34＞A35＞克瑞森。

表5 不同株系抗旱指標隸屬函數(shù)值

表6 不同株系平均隸屬函數(shù)值及抗旱性排序

3 討論

葡萄的抗旱機制是一個復雜的生理生化變化過程，涉及多種復雜的代謝過程，受多種因素影響，單一依靠一種或少數(shù)幾個生理指標作為抗旱性強弱鑒定的依據(jù)具有片面性，得出的結(jié)論也是不太可靠的，并且很難反映其抗旱本質(zhì)[13]。本試驗通過檢測葉綠素和電導率得出的結(jié)論就有差別，因此本試驗采用模糊隸屬函數(shù)法對各株系進行綜合指標抗旱性鑒定，認為該方法消除了若干指標間的差異[14]，能夠較為準確地評價葡萄砧木的抗旱性。本研究利用隸屬函數(shù)法最終將各品種/株系劃分為4個抗旱類型：抗旱性極強為砧木1103P；抗旱性強為A17、A15；抗旱性一般的為B24、A48、B26、A34；抗旱性較弱的類型A35、克瑞森。

在現(xiàn)有的葡萄砧木中，1103P的極強抗旱能力是世界公認的[15-17]，國內(nèi)的研究也有大量證明[18-20]，而克瑞森是美國為干旱地區(qū)培育的鮮食栽培品種，是歐亞種中比較抗旱的品種，但和砧木相比，抗旱性還是有一定差距[21-22]。本試驗以抗旱性能好的砧木1103P和抗旱性較強的栽培品種克瑞森作為對照，結(jié)果顯示所有雜交苗的抗旱性能均比克瑞森強，尤其是A15、A17、A48和B26，平均隸屬值均在0.5以上，接近1103P（平均隸屬值為0.83），只有B26的平均隸屬值與克瑞森相當，但仍高于克瑞森，說明本試驗所有砧木抗旱性均較強。

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Drought tolerance of F1hybrid progenies of V. amurensis Zuoshanyi × SO4 and Zuoshanyi × 101-1

GUO Shuhua, LIU Xiaohong, NIU Yanjie, CHEN Tianxing, ZHAI Heng, DU Yuanpeng*
(College of Horticultural Science and Engineering, Shandong Agricultural University, Tai'an 271018, Shandong China)

One year old F1hybrid progeny (A15, A17, A34, A35, A48) of ♀V. amurensis Zuoshanyi×♂SO4 and two clones (B24, B26) of ♀V. amurensis Zuoshanyi×♂101-1 were used as materials to test their drought stress tolerance. Strong drought stress tolerance of potted rootstock 1103P and V. vinifera Crimson Seedless were used as double controls. The materials were treated with moderate water stress, the soil relative water content (SRWC) was maintained at about 45%. SRWC of control was maintained at about 80%. With three replicates for each treatment the leaf relative water content, electrical conductivity, leaf thickness, chlorophyll content, MDA content, root activity, CAT and POD activity were tested after 25 days of drought stress treatment. Results indicated that the clones A17 and A15 had strong drought resistance, but they were still weaker than 1103P. The drought resistance level of B24, A48, B26 and A34 were medium, and they were all better than Crimson Seedless. A35 showed similar drought resistance with Crimson Seedless.

grape; hybrid stock; drought tolerance

S663.1

A

10.13414/j.cnki.zwpp.2017.02.001

2016-10-24

國家葡萄產(chǎn)業(yè)技術(shù)體系（CARS-30）；教育部長江學者和創(chuàng)新團隊發(fā)展計劃創(chuàng)新團隊（IRT15R42）

郭淑華，碩士，研究方向為葡萄抗逆生理。E-mail: 641358683@qq.com

*通訊作者：杜遠鵬，副教授，E-mail: duyuanpeng001@163.com