山葡萄砧木對‘黑比諾’葡萄耐旱寒的影響研究

徐美隆，喬改霞，仝倩，劉玉娟，謝軍，秦彬彬

（1. 寧夏農林科學院園藝研究所，寧夏銀川 750004；2. 種苗生物工程國家重點實驗室，寧夏銀川 750004；3. 中國科學院植物研究所，北京 100093）

嫁接是植物常用的無性繁殖技術，可追溯到幾千年以前[1]。嫁接可以充分利用砧木的特性來改良接穗的缺陷。葡萄的嫁接最初主要用于防治根瘤蚜的危害，但隨著不同葡萄砧木品種的培育，嫁接已在增強葡萄抗逆性、改善果品質量、調節生長勢等方面發揮著重要作用。山葡萄是在我國自然分布的葡萄屬植物，具有較強的抗逆性，尤其以耐寒性更為突出[2-3]，而對山葡萄的耐旱性知之甚少。所以山葡萄為砧木對接穗耐旱、耐寒性影響的相關文獻有限。釀酒品種‘黑比諾’是寧夏賀蘭山東麓地區主栽品種之一，由于該品種的抗性相對較弱，凍害和旱害嚴重阻礙了其在寧夏地區的推廣應用，因此，如何提高該品種的耐寒性和耐旱性具有重要的意義。本研究以高抗的山葡萄為砧木嫁接‘黑比諾’，以期利用山葡萄的抗性來提升‘黑比諾’對低溫和干旱的耐受性。

本研究分別以‘黑比諾’自接苗和‘黑比諾/山葡萄（砧木）’嫁接苗為研究對象，在自然低溫脅迫和干旱脅迫條件下，通過分析兩者之間的抗逆生理指標，研究以山葡萄為砧木對‘黑比諾’耐旱和耐寒性的影響。

1 材料與方法

1.1 試驗材料

以山葡萄和‘黑比諾’組培苗為材料。其中，山葡萄組培苗由中科院武漢植物園提供，‘黑比諾’組培苗由種苗生物工程國家重點實驗室提供。

1.2 試驗方法

1.2.1 山葡萄與‘黑比諾’組培苗的聚乙二醇處理

將帶有一個飽滿腋芽的山葡萄（Va）和‘黑比諾’（Vv）組培苗莖段分別接種于含有0%、0.1%、0.2%和0.5% 聚乙二醇（PEG-6000）的葡萄生根培養基中（1/2 B5＋IBA 0.2 mg/L＋蔗糖30 g/L＋瓊脂6 g/L＋活性炭1 g/L＋瓊脂粉 7g/L，pH5.8）進行培養。培養條件為：接種后前7 d為暗培養，以后進行光照培養。光照培養期間，每天光照培養16 h，暗培養8 h；光照強度100 μmol/(m2·s)，溫度25 ℃。每個處理3個重復。

1.2.2 嫁接苗的培育

分別以培養40 d的‘黑比諾’和山葡萄組培苗為材料進行嫁接。‘黑比諾’自接標記為Vv-Vv，山葡萄為砧木嫁接‘黑比諾’標記為Va-Vv。分別剪取長度為2～3 cm的‘黑比諾’單芽莖段作為接穗，分別以粗度大于1 mm、長度為2～3 cm的半木質化的‘黑比諾’和山葡萄無芽莖段作為砧木進行嫁接，嫁接口用無菌‘U’形鋁質卡環固定，接后的材料扦插于生根培養基上進行培養。培養條件與1.2.1一致，培養40 d后備用。

1.2.3 嫁接苗干旱脅迫處理

培養40 d后的Vv-Vv和Va-Vv從培養基上取出，用清水清洗干凈，選取生長基本一致的嫁接苗，將其移栽至口徑為150 mm的圓形花盆，基質配方為：草炭∶珍珠巖∶蛭石＝2∶1∶1（Vol），移栽后進行保溫保濕（溫度25 ℃，空氣相對濕度90%以上）。待新根長出后，逐漸降低空氣相對濕度，并移至溫室正常管理。嫁接苗培養 6 個月后（10片葉）進行干旱處理并取樣。

干旱處理與取樣方法如下：選擇生長基本一致的嫁接苗，取樣前將所有材料一次性澆透水（基質吸水飽和），分別于3、6、12、18 d后對相同位置的葉片進行取樣（期間不澆水），備用。每個處理3個重復。

1.2.4 嫁接苗低溫脅迫處理

將1.2.3中同樣苗齡的樣品進行自然低溫處理并取樣。方法如下：選擇生長基本一致的試樣，于2020年10月31日22:00將待處理的苗木從溫室搬出至室外進行低溫過夜處理，同時記錄低溫處理過程中的氣溫情況，并于2020年11月1日7:30對低溫處理后的樣品苗相同位置的葉片進行取樣，備用。3個重復。

1.2.5 指標測定

不同濃度PEG-6000模擬干旱脅迫處理的山葡萄和‘黑比諾’組培苗培養40 d后，分別對新梢高度和根系長度進行測定。干旱脅迫處理測定相對含水量、相對電導率和丙二醛（MDA）含量；低溫脅迫測定相對電導率、MDA、可溶性蛋含量白和可溶性總糖含量。相對含水量的測量參照高俊鳳[4]的方法；相對電導率測量參照Su[5]的方法；MDA、可溶性蛋白和可溶性糖采用北京索萊寶有限公司生產的試劑盒，測量方法參照相應的說明書。

2 結果與分析

2.1 山葡萄與‘黑比諾’組培苗耐旱性分析

圖1結果表明，隨著培養基中PEG-6000濃度的增加，山葡萄和‘黑比諾’組培苗地上和地下部分的生長均受到一定程度的抑制，主要表現為植株生長變緩，根系生長受阻，但兩者受抑制的程度存在明顯差異。相比山葡萄，‘黑比諾’植株對PEG-6000模擬的干旱脅迫更為敏感。在同等條件下，干旱脅迫對山葡萄的新梢生長量影響明顯低于‘黑比諾’，當PEG-6000濃度為0.1%時，‘黑比諾’的新梢生長量受到顯著抑制；當PEG-6000濃度為0.2%時，新梢生長量受到極顯著抑制（圖1 A，表1）；而山葡萄則是在PEG-6000濃度為0.5%時，其新梢生長量才受到極顯著抑制（圖1 C）。與新梢生長量的變化趨勢基本相一致，‘黑比諾’的根在PEG-6000濃度為0.1%時，其生長便受到了顯著抑制；當濃度達到0.5%時，根系的生長受到極顯著抑制（圖1 B）；而當濃度達到0.5%時，山葡萄的根系生長與對照無顯著差異（圖1 D）。

表1 不同濃度PEG滲透脅迫下的新梢和根系生長Table 1 Shoot growth and root growth under different PEG-6000 osmotic stress

圖1 PEG滲透脅迫對‘黑比諾’與山葡萄自根苗生長的影響Figure 1 Effects of different PEG-6000 osmotic stress on growth of self-root seedling of 'pinot noir' and 'Vitis amurensis'

2.2 嫁接苗對干旱脅迫的生理應答

從直觀表型可明顯看出，隨著干旱脅迫的增加，兩種嫁接苗均會受到不同程度的損傷。當停止澆水18 d后，各處理嫁接苗受干旱脅迫損傷的差異比較明顯，山葡萄嫁接苗雖然也表現出新梢萎蔫、老葉枯黃，但影響程度比‘黑比諾’嫁接苗輕的多。

進一步分析不同嫁接苗的相關生理指標發現，當停止澆水12 d以后，山葡萄嫁接苗葉片的相對電導率極顯著低于‘黑比諾’嫁接苗（表2）；當停止澆水18 d以后，嫁接苗的葉片相對含水量顯著高于‘黑比諾’嫁接苗，而丙二醛的含量也明顯較低。根據梯度干旱脅迫的表型和相關生理指標，可以基本得出：山葡萄嫁接苗比‘黑比諾’嫁接苗具有更強的耐旱性，說明利用抗性更強的山葡萄作為砧木，可以增強接穗‘黑比諾’對干旱的耐受性。

表2 嫁接苗干旱脅迫下生理指標的比較Table 2 Comparison of physiological indexes between different grafted seedlings under drought stress

2.3 嫁接苗對低溫脅迫的生理應答

將一年生營養缽苗置于低溫條件下（-0.1～-2.5 ℃，均溫-1.1 ℃）低溫脅迫（表3）。結果表明：低溫脅迫下，兩種嫁接苗的生理指標表現出差異。其中，山葡萄嫁接苗葉片的相對電導率和丙二醛含量顯著低于‘黑比諾’嫁接，表明山葡萄嫁接接穗葉片的細胞膜受低溫脅迫的損傷顯著低于‘黑比諾’嫁接苗；兩者葉片中的可溶性蛋白和可溶性糖含量差異雖然未達到顯著水平，但山葡萄嫁接苗葉片中的兩個指標均高于‘黑比諾’嫁接。說明低溫脅迫下，山葡萄作為砧木可使接穗葉片的滲透調節能力增強。

表3 嫁接苗低溫脅迫下生理指標的比較Table 3 Comparison of physiological indexes between different grafted seedlings under drought stress

3 討論與結論

‘黑比諾’是重要的釀酒葡萄品種之一，具有發芽早、成熟早等特點，適合冷涼地區栽培[6-7]。雖然它在歐亞種品種中，抗寒性相對較強，但在我國北方種植時，仍然無法露地越冬。山葡萄具有極強的耐寒性，枝蔓可耐-40～-50 ℃，根系可耐-14～-16 ℃[8]，能在我國北方地區露地越冬，說明山葡萄不僅能承受我國北方地區冬季低溫脅迫，還能抵御西北地區冬季的干旱脅迫。關于山葡萄的耐寒性研究已有較多報道，但關于山葡萄耐旱性的研究不多見。PEG具有良好的親水性，可降低培養基的水勢，且隨著濃度的增加，水勢降低，從而導致植物根系對水分吸收的能力減弱，因此，PEG常被用作模擬干旱脅迫效應的滲透調節劑用于植物耐旱性研究[9]。本研究以PEG-6000作為滲透調節劑，通過在培養基中添加PEG-6000模擬不同程度干旱脅迫，比較山葡萄和‘黑比諾’在不同程度干旱脅迫中的生長情況，結果證明山葡萄的新梢生長和根系生長受干旱脅迫的抑制較小，說明山葡萄的耐旱性較‘黑比諾’更強。

植物的嫁接不僅用于防治土傳病害，還在增強接穗抗逆性、改善果品質量、調節生長勢等方面發揮著重要作用[10-12]。砧木最初用于抵抗根瘤蚜危害[13]，但現在越來越多的抗性砧木在葡萄抗逆性栽培上得到應用，如耐寒砧木‘貝達’、耐旱砧木‘110R’等[14-16]。利用抗性砧木以提高接穗的耐寒性和耐旱性也有較多的報道。白世踐[17]的研究表明，在極端干旱區，利用‘3309M’‘5BB’‘101-14MG’等砧木嫁接‘馬瑟蘭’與其自根苗相比，其葉片具有更優的光合特性；施明[18]通過對比干旱脅迫下‘5BB’‘3309A’‘1103P’等砧木嫁接‘馬瑟蘭’和其自接苗的各項生理指標得出嫁接苗的耐旱性明顯高于自接苗，且以‘1103P’為砧木的嫁接苗耐旱性最強；范宗民等[19]將‘5BB’‘SO4’‘抗砧3號’‘5C’‘140R’嫁接‘赤霞珠’，與自根苗的一年生成熟枝條進行梯度低溫脅迫處理，發現不同砧木嫁接均能降低‘赤霞珠’的半致死溫度。為進一步了解山葡萄為砧木嫁接‘黑比諾’是否能改善‘黑比諾’的耐寒性和耐旱性，通過比較干旱脅迫和低溫脅迫條件下接穗葉片的相對含水量、丙二醛、相對電導率、可溶性蛋白、可溶性糖等生理指標，間接證明了山葡萄作為砧木可有效改善接穗‘黑比諾’的耐寒性和耐旱性。