葡萄種質果實耐壓力和果柄耐拉力的相關性分析

王鵬，樊秀彩，張穎，孫磊，劉崇懷*，姜建福*

（1.河南省農業科學院長垣分院，河南長垣 453400；2.中國農業科學院鄭州果樹研究所，河南鄭州 450009）

我國鮮食葡萄的栽培面積和產量已連續多年位居世界前列[1]，但是葡萄品種結構和銷售渠道仍相對單一，銷售周期短、季節性供應過剩問題明顯，部分主產區和偏遠地區常出現難賣、滯銷現象[2-4]。加之葡萄果實易在貯運中失水、脫粒和腐爛[5]，造成大量的資源浪費和經濟損失，因此加快耐貯品種的選育和推廣日顯重要。

果實耐壓力即果實受到外力擠壓或碰撞而破裂時的力值[6]。傳統的耐壓力測定多依靠感官檢驗，用手擠壓果粒至破裂，感知人為施加力量的大小，再根據用力的不同，簡單的歸類到難、中、易3個等級[7-9]，評價結果易受主觀影響。數顯拉力計能準確記錄果實破裂的瞬時最大值，以此得到的數值較為真實客觀地反映出不同果實的耐壓力特性，已經在櫻桃、杏、核桃、番茄、澳洲堅果的果實測定中得到很好的應用[10-14]。本研究通過對歐亞、東亞、北美3個種群和種間雜種共600份葡萄種質的果實耐壓力進行測定，并結合其果柄耐拉力[15]進行相關性分析，篩選出果實耐壓力和果柄耐拉力均強的葡萄種質，為耐貯葡萄品種的推廣和親本選擇提供一定的參考。

1 材料與方法

1.1 試驗材料

取自于國家果樹種質鄭州葡萄圃，具體名稱信息詳見《600份葡萄種質資源果柄耐拉力鑒定評價》[15]。

1.2 方法

1.2.1 采樣方法

采集600份葡萄種質的果實成熟期樣品。每樣品取自長勢相同的3株植株的中部果穗，每株每穗取大小均勻一致的5粒為1組，重復3次。

1.2.2 指標測定

用手搖式數顯推拉力計HP-50（樂清市艾德堡儀器有限公司生產）測定果柄耐拉力[15]和果實耐壓力[16]。測定時，先將果實固定在與平臺相連的夾具上，夾具位于拉力計的正下方，拉力計逆時針轉動垂直下降至果實上方，用另一個固定在拉力計上的夾具夾緊果實果柄的中下部，然后順時針轉動手搖裝置使拉力計勻速向上拉伸果柄，至果柄與果實分離，記錄機器上數值，作為果柄耐拉力；將待測樣品置于推壓平臺上，用夾子固定樣品至推壓探頭的正下方，逆時針轉動手搖裝置使推壓探頭勻速降落，沿垂直方向向下擠壓樣品，直至測試的果實樣品開裂或流出汁液，記錄機器上的數值，作為果實耐壓力，逐個完成樣品測定。

1.3 數據分析

用SPSS 21.0的Pearson相關系數，分析歐亞、東亞和北美3個種群及種間雜種中果實耐壓力和果柄耐拉力的相關性[17]，用“比較均值-均值”計算均值和標準誤差[18]。

2 結果與分析

2.1 果柄耐拉力與果實耐壓力分布狀況

根據本課題組已發表的600份葡萄種質資源果柄耐拉力鑒定評價數據，果柄耐拉力和果實耐壓力分級標準[21]從測試樣品中篩選出果柄耐拉力強、中等、弱的種質份數占總樣品數的比列分別為2.5%、23.8%、73.7%[15]。果實耐壓力強、中等、弱的種質份數占總樣品數的比例分別為3.5%、36.2%和60.3%。總體樣品及3個種群和種間雜種的內部均有半數以上的果柄耐拉力和果實耐壓力等級為弱（表1），表明弱果柄耐拉力和弱果實耐壓力在葡萄種群中分布更普遍。15份果柄耐拉力強的種質均為歐亞種[15]，耐壓力強的種質主要是歐亞種，共20個，占21份強果實耐壓力種質的95%；北美種群的圓葉葡萄‘普萊德’（Pride）果實耐壓力值也達到了強的標準；東亞種群種間雜種種群中沒有果實耐壓力值為強的種質。

表1 種群間果實不同耐壓力的種質數量Table 1 Germplasm number of difference fruit compression tolerance in different groups

2.2 整體果柄耐拉力和果實耐壓力差異

測試樣品整體的平均果柄耐拉力和平均果實耐壓力值分別為2.53 N[15]和11.36 N，與歐亞種群、東亞種群、種間雜種的平均果柄耐拉力和平均果實耐壓力值差異均未達到顯著水平，從大到小分別為2.61 N、2.48 N、2.43 N[15]和11.48 N、11.62 N和10.80 N（前3個對應歐亞種群、東亞種群、種間雜種的平均果柄耐拉力值，后3個為三者的平均果實耐壓力值），且三者間的平均果柄耐拉力值和平均果實耐壓力值差異不顯著。北美種群的平均果柄耐拉力值和果實耐壓力值分別為1.82 N[15]和7.44 N，顯著小于上述四者平均果柄耐拉力值和果實耐壓力值。

3 葡萄耐壓力與果柄耐拉力的相關性

3.1 測試樣品的果實耐壓力和果柄耐拉力的相關性

參考《600份葡萄種質資源果柄耐拉力鑒定評價》，將所有測試樣品的耐壓力值和果柄耐拉力值一一對應，按照果實耐壓力值由大至小的順序對果實耐壓力值和果柄耐拉力值進行篩選；同時在3個種群和種間雜種內部也進行相同的篩選，對歐亞種群、東亞種群和北美種群3個種群及種間雜種的內部種質果實耐壓力和果柄耐拉力進行相關性分析。結果表明：600份測試樣品的果實耐壓力與果柄耐拉力之間達到極顯著正相關水平，其相關系數為0.73；同時3個種群間及種間雜種中各測試樣品的果實耐壓力與果柄耐拉力之間也均存在極顯著的正相關性（表2），表明果實耐壓力和果柄耐拉力2個性狀間存在極顯著相關性，并且這種極顯著性在葡萄品種（系）中是普遍存在的，果實耐壓力越強的品種（系），其果柄耐拉力往往也越強。

表2 葡萄種質資源果實耐壓力與果柄耐拉力的相關性分析Table 2 Correlation of pulling force and fruit compression tolerance for grape germplasm

600份測試樣品中也有少數例外的種質，如果實耐壓力等級為強，但果柄耐拉力等級為中等或弱的種質：按果實耐壓力從大到小依次為‘京秀’（33.30 N，3.38 N，前面數值表示果實耐壓力，后面數值表示果柄耐拉力，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）、‘普萊德’（27.24 N，4.03 N）、‘午夜美人’（Midnight Beauty）（26.41 N，5.00 N）、‘粉紅葡萄’（Flame Tokay）（25.74 N，4.09 N）、‘格拉卡’（Greaca）（25.48 N，4.23 N）、‘瓦爾瑟’（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）、‘西瓦茲’（Xiwazi）（23.13 N，4.65 N），其中‘森田尼’的果柄耐拉力等級為弱，其余種質的果柄耐拉力為中等；也有的種質的果柄耐拉力等級為強，但果實耐壓力等級為中等或弱，按照果柄耐拉力從大到小排序依次為‘牡丹紅’（7.59 N，9.14 N），芳香（13.48 N，8.59 N）、勝利（22.45 N，8.09 N）、‘伊麗莎白’（16.25 N，7.74 N）、‘利伐爾’（Lival）（4.69 N，7.46 N）、‘保爾加爾’（Boulgal）（18.66 N，6.63 N）、金田紅（21.73 N，6.51 N）、晚黑寶（11.21 N，6.22 N），其中‘牡丹紅’‘利伐爾’和‘晚黑寶’的果實耐壓力等級為弱，其余種質的果實耐壓力為中等（圖1）。

將所有葡萄測試材料按果實耐壓值從大到小降序排列，再將各種質的果柄耐拉力對應；對3個種群和種間雜種中的各個測試樣品，進行同樣的排列，繪制得到圖2-圖5。3個種群和種間雜種種各個測試樣品的果實耐壓力值和果柄耐拉力值存在較大差異，雖然各種群測試樣品的樣本數量不同，但分布曲線的變化趨勢基本相同，均為前端和末端曲線下降速率較大，中間曲線下降速率較平緩，整體上呈現出半躺的“S”型。隨著果實耐壓力值從大到小的降序排列，果柄耐拉力的分布曲線整體上也呈現出相同的下降趨勢，這種變化趨勢在總測試樣品（圖1）、歐亞種群（圖2）、種間雜種（圖3）、東亞種群（圖4）和北美種群（圖5）中也存在，并且在樣本數量大的種群中這種果柄耐拉力值隨著果實耐壓力值下降的變化趨勢更加明顯，如所有測試樣品（圖1）、歐亞種群（圖2）、種間雜種（圖3）中。

圖1 整體果實耐壓力和果柄耐拉力分布情況Figure 1 Distribution of fruit compression tolerance and fruit stalk pulling force for 600 grape germplasm

圖2 歐亞種群果實耐壓力和果柄耐拉力分布情況Figure 2 Distribution of fruit compression tolerance and fruit stalk pulling force in Eurasian populations

圖3 種間雜種種群果實耐壓力和果柄耐拉力分布情況Figure 3 Distribution of fruit compression tolerance and fruit stalk pulling force in interspecific hybrids

圖4 東亞種群果實耐壓力和果柄耐拉力分布情況Figure 4 Distribution of fruit compression tolerance and fruit stalk pulling force in East Asian populations

圖5 北美種群果實耐壓力和果柄耐拉力分布情況Figure 5 Distribution of fruit compression tolerance and fruit stalk pulling force in North American populations

歐亞種群中果實耐壓力等級為強的種質有20份，占強果實耐壓力等級總數的95%，另外1份果實強耐壓力的種質為北美種群的圓葉葡萄‘普萊德’。并且15份果柄耐拉力等級為強的種質也都屬于歐亞種群。種間雜種、東亞種群、北美種群（普萊德除外）中的種質均未達到強果實耐壓力和強果柄耐拉力的等級標準。

3.2 耐貯種質的篩選

從所有測試樣品中篩選出耐貯種質（果實耐壓力和果柄耐拉力等級均為強）7個：按照果實耐壓力從大到小排列依次為‘春之蕾’（31.30 N，6.87 N）、‘皇家秋天’（30.88 N，7.29 N）、‘阿佛阿麗’（30.78 N，6.50 N）、‘蜜紅’（27.84 N，6.90 N）、‘皇家紅’（26.72 N，8.36 N）、‘下吉紅地球’（25.80 N，6.90 N）和‘湘紅’（23.03 N，6.38 N）。以上7個種質屬于歐亞種群，其他2個種群和種間雜種中未篩選到此類耐貯種質。

4 討論與結論

葡萄果實耐壓力和果柄耐拉力與品種自身特性[18]相關，不同品種（系）間的果實耐壓力和果柄耐拉力存在差異且差異較大，兩者的強弱直接影響葡萄果品的貯藏時間和運輸距離。試材包含4個類群分別是歐亞、東亞、北美3個種群和種間雜種，其中有人工選育品種也有野生品種（株系），試材代表性較強。研究表明，3個種群及種間雜種的內部和各種群間的果實耐壓力和果柄耐拉力因品種不同存在較大差異，兩者之間呈現出極顯著的正相關性，即果實耐壓力值越大，它的果柄耐拉力值也越大。前人以‘紅地球’‘巨峰’‘秋黑’‘秋紅’4個葡萄品種為試材研究果實耐壓力和果柄耐拉力的關系，得出兩者之間無明顯相關性[19]，與本研究得到的結論兩者存在極顯著正相關性不同，推測可能是由于試材數量和種類過少導致，測試樣本代表性不充足。

所有試驗材料中，東亞種群和北美種群的種質多為野生種類（株系），演化程度受人為選擇和干預較歐亞種群和種間雜種程度小，因此果實耐壓力多表現為弱或者中等，這2個種群中均沒有果實耐壓力和果柄耐拉力強的種質，僅有北美種群中的圓葉葡萄‘普萊德’的果實耐壓力值達到了強等級，該品種是圓葉葡萄中經過一定程度人工選育的栽培品種。測試的歐亞種群和種間雜種均為栽培品種，經過了長期有目的性的人工選擇和栽培馴化，果實耐壓力（29.6%，41.3%）和果柄耐拉力（22%，26%）大部分為中等；同時東亞種群和北美種群中的野生種類如山葡萄（山葡萄1號、山葡萄2號等）、刺葡萄（高山1號、黑珍珠等）、毛葡萄（貴州毛葡萄、廣西毛葡萄等）、圓葉葡萄（普萊德）因其極強的抗寒性、抗病性以及對高溫高濕等區域惡劣環境表現出來的極強適應性，而人為有目的的進行了株系選育和部分雜交育種，不過它們的雜交程度和馴化育種時間相對較短，果實耐壓力和果柄耐拉力多數為弱；這2個野生種群中的一些個體如腺枝葡萄、蘡薁葡萄、沙地葡萄、夏葡萄等，果實通常較小，極易落粒和破裂，較少被利用，果實耐壓力和果柄耐拉力也大多為弱。雖然東亞種群里面的一些種類演化時間比歐亞種群和種間雜種中的種質要更加久遠，如蘡薁葡萄最早以“六月食郁及薁”在《詩經·豳風·七月》中便有記載，它們經歷了較長時間的自然選擇和演化，在不同的自然環境中呈現出葉片大小、著色深淺等不同的生態類型，但是試驗中不同蘡薁株系仍較大程度的保留了野生特性，特別是果實的性狀，果穗較為稀疏松散，果粒小，果皮薄，種子多，顏色紫黑色，且果實成熟后易從樹體上掉落。自然選擇和人工選擇下果實耐壓力和果柄耐拉力會沿著不同的方向發生演化，自然選擇更多保留了果實易破裂、易落粒、種子多的特點[20]，便于種群繁衍，而人工馴化則向著耐貯運、抗病、無核等方向對自然種類進行馴化或選育。

葡萄采后因水分損失、果膠物質降解及揮發性風味物質轉變[24]而腐爛、變質喪失其商品性[21]。以1-MCP處理可以推遲梨[14]、樹莓、香蕉、蘋果、獼猴桃、草莓、柿子[22-27]等果實軟化進程，提高果實采后貯藏中的果實耐壓力。在植株的果實生長發育期，進行環剝[28]、噴施鈣、硼肥[29]、殼寡糖[30]等處理可以使果實采后維持較高的硬度，提高果實的貯藏品質。雖然上述措施可以在一定程度上延緩果實軟化進程，減少損傷，但要真正解決貯運問題還需從品種本身入手，用果實耐拉力和果實耐壓力強的種質進行品種改良和新品種選育才會得到徹底改善。

通過對600份葡萄種質的果實耐壓力和果柄耐拉力相關性進行分析，從中篩選出耐貯性較好的葡萄種質，并以此改良現有葡萄品種，培育耐貯葡萄新品種對葡萄產業有重要意義。前人研究認為，葡萄果實耐壓力和果柄耐拉力與果樹成熟度呈負相關，同時還與果肉質地、硬度等多種因素有關[5,31-33]，但是果實耐壓力和果柄耐拉力之間不存在相關性[22]。而本研究以歐亞、東亞、北美3個葡萄種群和種間雜種共600份種質證實了葡萄的果實耐壓力和果柄耐拉力二者存在極顯著的正相關性。在今后的育種工作中除了有無種核、香味、顏色[34-35]等性狀還應加強對果實耐壓力和果柄耐拉力的重視，可以利用本研究篩選出的7份種質進行改良品種或者選育耐貯葡萄新品種。