鮮食葡萄果實質地遺傳分析

馬麗 郭修武 喬軍 孫凌俊

摘要：探索分析葡萄果實質地的遺傳趨勢，為葡萄育種過程中的親本選擇選配以及雜交后代果實質地預測提供理論依據。本試驗以脆肉型品種紅地球為母本，軟肉品種玫瑰香、金星無核為父本配置雜交組合，測定和分析葡萄親本及其雜交后代果實果皮硬度（PPH）、果皮破裂距離（PB）、果肉硬度（SF），并進行遺傳分析。結果表明，2個雜交組合后代葡萄果實果皮硬度、果皮破裂距離、果肉硬度均表現出連續變異，屬于多基因控制的數量性狀，其中果皮硬度和果肉硬度子代均值小于親中值，呈現向小回歸的趨勢，加性效應解體，但由于新的累加效應，后代也出現超高親株系。葡萄果實質地是屬于多基因控制的數量性狀，廣義遺傳力較高，主要受遺傳因素影響。

關鍵詞：葡萄;果實質地;果皮硬度;果皮破裂距離;果肉硬度;遺傳分析

中圖分類號：S663.103 文獻標志碼：A

文章編號：1002-1302（2022）11-0136-06

收稿日期：2021-08-09

基金項目：國家現代農業產業技術體系建設專項（編號：CARS-29-6）;農業攻關及產業化項目（編號：2020JH2/10200019）;農業種質資源發掘、創制與利用專項（編號：2021GR2904）。

作者簡介：馬 麗（1980—），女，遼寧鐵嶺人，博士，副研究員，主要從事葡萄資源及育種工作。E-mail：43845590@qq.com。

通信作者：孫凌俊，碩士，副研究員，主要從事葡萄栽培及育種工作。E-mail：zglnykslj@163.com。

葡萄屬于葡萄科（Vitaceae）葡萄屬（Vitis）多年生植物，是世界上最古老的物種之一。葡萄在世界果樹生產中占有非常重要的位置，據聯合國糧食及農業組織（FAO）統計，2018年全世界葡萄栽培面積約715.8萬hm，總產量約為7 912.6萬t。我國葡萄栽培面積達到79.8萬hm，約占全球總面積的11.1%，產量1 349.5萬t，約占全球葡萄總產量的17.1%，是世界葡萄的第一生產大國。就全世界葡萄生產而言，近70%的葡萄用于加工，超30%用于鮮食，而我國則以鮮食為主，占據70%以上，鮮食葡萄生產是我國葡萄產業的主體。

葡萄屬于典型的非呼吸躍變型果實，果實軟化發生時間比呼吸躍變型果實要早，所以就其鮮食品質而言，果實質地已經成為判斷鮮食葡萄果實新鮮程度的一個重要指標。然而葡萄果實質地性狀是包括若干數量性狀的綜合性狀，雙親基因型及其環境都可以對后代表現型產生不同程度的影響。了解葡萄果實質地的遺傳規律，將有助于指導育種過程中親本的選擇選配，獲得具有理想果實質地的葡萄新品種。目前有關葡萄果實質地遺傳研究的報道還比較少，且以往研究中果實質地多以感官評價為主，沒有明確的量化指標和界限標準，主觀性較強，或雜交群體較小。本試驗以前期構建的2個雜交群體紅地球×玫瑰香、紅地球×金星無核為研究對象，利用質構儀對群體果實質地進行整果穿刺法測定，并進行遺傳分析，探討不同群體果實質地的遺傳趨勢，為葡萄常規雜交育種及今后果實質地QTL定位奠定重要的理論基礎和數據支撐。

1 材料與方法

1.1 材料

本試驗全部試材均采自沈陽農業大學葡萄試驗園（41°50′24″N，123°24′41″E），共包括3個親本品種和2個雜交群體，親本為典型的脆肉型品種紅地球（Vitis vinifera L.）和軟肉型品種玫瑰香（V. vinifera L.）、金星無核（V. vinifera×V. labrusca.），2個群體后代植株均采用貝達嫁接，每個后代定植3株嫁接苗。籬架、避雨栽培，常規管理，2018—2019年分別從雜交后代中隨機選取部分結果后代及對應親本進行果實質地各項指標測定。

樣品采集分別于每年7—10月進行，鑒于群體后代果實成熟期差異較大，從果實轉色開始，每5 d監測果實可溶性固形物含量，并結合果實發育狀態、種子褐化程度等確定果實成熟及采樣時期（種子呈深褐色，可溶性固形物含量一般達到18%），以確保測定的是成熟期果實質地。采樣時間一般確定在上午07：00—09：00時，每個后代隨機采集3穗果實，果實放在標記好的自封袋內后迅速帶回實驗室，將3穗果實剪成留有短果蒂的果粒，再從中隨機選取30粒較為一致的果實進行果實質地檢測，同一批樣品盡量在1 d內檢測完成。

1.2 方法

1.2.1 果實質地相關指標測定

葡萄果實質地測定采用的是整果穿刺測試法。在進行穿刺試驗前需對果實進行篩選，剔除病果、爛果，畸形果，并盡量使果實成熟度、大小等基本保持一致。每個品種隨機選取30個果粒進行測定，為了減少試驗誤差，所有的測量均由1人完成。穿刺試驗使用的是英國Stable Micro Systems 公司生產的TA. XT plus質構儀，穿刺試驗選擇的是2 mm直徑的P/2針狀探頭，測試在室溫下進行，測試時將被測試的漿果放置在質構儀載物臺的中心位置上，用手稍稍固定，力量以不壓迫果實為宜，樣品被穿刺部位為葡萄漿果中部偏上區域。質構儀主要參數設定：測前速度為1 mm/s，貫穿速度為1 mm/s，測后速度為10 mm/s，穿刺深度設為7 mm，負載觸發力5 g。參數設定時需要注意，穿刺既要保證一定的穿刺深度，又要避免在穿刺過程中探頭接觸到葡萄種子，影響測試結果。質地相關指標包括：果皮硬度（PPH），果皮破裂距離（PB），果肉硬度（SF）。果皮硬度（PPH）是從探頭接觸果皮開始到探頭穿刺果皮瞬間所用的力（g）;果皮破裂距離（PB）是從接觸到刺破果皮瞬間探頭下行位移（mm）;果肉硬度（SF）是探頭穿刺果肉到測試結束所測感應力的平均值（g）。

1.2.2 數據處理

利用Excel對試驗數據進行收集與整理，統計群體在不同年份平均值、親中值、變異系數、超高親率、超低親率等。使用SPSS 19.0軟件進行果實表型數據的正態性分布檢驗及各年份間Spearman相關性分析。

2 結果與分析

2.1 2個雜交群體果皮硬度遺傳分析

果皮硬度是果實質地的一個非常重要的指標。分別對2個雜交組合群體果皮硬度進行各年份間Spearman相關性檢驗（P<0.001），結果顯示，紅地球×玫瑰香組合2018年和2019年果皮硬度呈顯著正相關，相關性系數為0.76，而紅地球×金星無核2年的相關性系數為0.69（表1）。本試驗對各組合表型數據進行了基于Shapiro-Wilk test的正態分布檢驗（P=0.05），紅地球×玫瑰香2年的果皮硬度均符合正態分布。結合圖1可以看出，果皮硬度在2個群體后代中均表現為連續性分布，屬于典型的多基因控制的數量性狀。通過對各雜交組合果皮硬度的遺傳分析可以看出，2組合雜交后代的子代均值基本都低于親中值（除紅地球×玫瑰香2018年子代均值稍高于親中值外），雜交果實果皮硬度的變異是向小的方向回歸。2個雜交組合后代果皮硬度變異范圍及變異幅度都較大，變異系數26.07%～34.21%，廣義遺傳力較高，在0.94～0.97，組合傳遞力都不低于85.32%。表明2個群體后代果皮硬度性狀分離是比較廣泛的，且果皮硬度差異主要受遺傳因素影響。

2個組合后代中都出現了一定比率的超高親和超低親單株，但總體看來，超低親率要高于超高親率，紅地球×玫瑰香2018年和2019年超高親率分別為31.39%和21.97%，超低親率分別為24.82%和28.03%;紅地球×金星無核超低親率分別為55.80%和35.82%，超高親率分別為13.04%和23.13%（表1）。

2.2 2個雜交群體果皮破裂距離遺傳分析

果皮破裂距離可以反映漿果形變度，也是很重要的質構參數。由圖2可以看出，2個雜交組合后代的果皮破裂距離均呈現連續性分布，是多基因控制的數量性狀，呈現正態分布。2個群體2018年和2019年果皮破裂距離子代平均值均高于親中值，紅地球×玫瑰香2年子代均值和親中值分別為4.80、5.41 mm和4.12、4.76 mm，紅地球×金星無核子代均值和親中值分別為4.84、5.79 mm和4.08、4.12 mm;變異系數范圍在19.11%～33.26%，變異范圍較大，后代都呈現出廣泛分離。2個群體均出現了較高的超高親率，范圍在31.06%～77.61%;超低親率相對較低，都在15%以下，表明以紅地球為母本，不同父本對果皮破裂距離變異程度有一定影響，但總體趨勢一致。各雜交組合傳遞力都較高，均超過100%，廣義遺傳力范圍在0.73～0.93，說明果皮破裂距離后代遺傳傳遞能力較強，且主要受遺傳因素影響。各年份間表型數據均呈顯著性相關（P<0.001），紅地球×玫瑰香2018和2019年相關性系數為0.69，紅地球×金星無核2年間相關性系數為0.79（表2）。

2.3 2個雜交群體果肉硬度遺傳分析

2個組合后代的果肉硬度均呈連續性分布，是典型的多基因控制的數量性狀（圖3）。紅地球×玫瑰香雜交群體整體上呈現出向軟肉回歸的趨勢，2年間果肉硬度呈顯著的正相關（P<0.001），相關性系數為0.76。2018年和2019年親中值分別為34.14、33.41 g，子代均值為31.27、32.62 g，組合傳遞力分別達到91.59%和95.94%，超高親率10.37%和14.73%，超低親率分別為17.78%和19.38%，變異系數為24.23%和26.00%，廣義遺傳均為0.91，說明該群體的果肉硬度差異主要受遺傳因素影響較大。紅地球×金星無核在果肉硬度遺傳規律上與紅地球×玫瑰香相似，2年間果肉硬度呈顯著的正相關（P<0.001），相關性系數為0.63。

子代均值略小于親中值，2年的變異系數均比前者大，說明該組合分離更為廣泛，超低親率較高，在30%以上，這個群體后代中果肉偏軟的比率較高。組合遺傳力分別為86.26%和89.53%，2年的廣義遺傳力均為0.93（表3）。

3 討論與結論

葡萄在有性雜交過程中，受雙親基因間的加性和非加性效應的影響，后代性狀往往出現廣泛分離現象，形成不同的后代單株，也會產生一些超高親植株，這也正是雜交育種的優勢體現。果實質地是一個綜合性狀，在葡萄軟化過程中，果皮硬度、果皮破裂距離、果肉硬度這3個穿刺參數可作為評價鮮食葡萄質地差異的關鍵質構參數。了解掌握葡萄果實質地遺傳趨勢與規律，合理選擇選配親本是縮短育種周期，提高育種效率的前提。有關果實質地遺傳在葡萄中已有少量報道，但多數研究都針對的是單一質構參數或者是感官評價，標準多樣、描述誤差等造成了遺傳分析的偏差。Carreo等分別以玫瑰香×綠寶石和紅寶石無核×麝香葡萄的153株和78株雜交后代為試材，利用葡萄果實形變20%所用的力代表果實硬度，研究了果實硬度遺傳特點，結果表明，2個群體雜交后代果實硬度均呈連續分布，屬于典型的數量性狀，并且認為2群體后代硬度均偏向于低值。Jiang等研究玫瑰香×克瑞森無核雜交群體果實硬度遺傳規律，果實硬度以去皮后果實形變25%的最大力表示，得出群體后代的果實硬度呈近正態分布，連續變異，屬于多基因控制的數量性狀，并出現了一定數量的超親后代。王勇等以紅地球為母本的8個雜交組合的384個F植株為試材，利用感官描述評價，得出軟肉型、中等、脆肉的比約為 5.3∶6.0∶1.0。認為紅地球的脆肉性狀傳遞給后代的比率較低，在遺傳中呈減弱趨勢，遺傳效果也受到父本質地性狀的影響。本試驗通過對紅地球×玫瑰香和紅地球×金星無核2個雜交群體后代果皮硬度進行遺傳分析得到了與前人類似的結果。2個群體的果皮硬度呈現向小回歸的趨勢，呈現正態分布的連續變異，認為果皮硬度是屬于多基因控制的數量性狀，并且控制果皮硬度的多基因產生加性效應，果皮硬度較大的紅地球在雜交時非加性效應解體，果皮硬度出現了變小的傾向，且2個群體后代都出現了一定數量的超親單株。

果皮破裂距離是質構儀進行整果穿刺試驗過程中的一個重要的質構參數，迄今為止，還沒有關于果皮破裂距離遺傳規律的研究報道。本研究得出，2個雜交組合果皮破裂距離子代均值均高于親中值，后代果皮破裂距離有趨大變異趨勢，超高親率較高，超低親率較低。紅地球×金星無核果皮破裂距離變異范圍更廣，出現了更多的超高親植株，可能是種間雜交原加性效應解體，產生了新的加性效應和非加性效應。

有關果肉硬度遺傳的研究在其他果樹上報道較多，比如對杏果肉硬度遺傳研究發現，杏果肉硬度屬于數量性狀遺傳，且呈現偏向軟肉親本的連續變異。趙亞楠等對蘋果梨與八月紅210株F雜交后代研究得出，果肉硬度是由主效基因和微效多基因共同控制的，表現出超高親遺傳的傾向，說明在這個組合里高硬度性狀遺傳給后代的能力較強。研究者對秦冠、富士蘋果雜交后代果實硬度遺傳趨勢的研究發現，秦冠的高硬度性狀遺傳給后代的能力較強，有偏硬遺傳傾向，也有研究得出蘋果后代果實硬度有低親遺傳的特點。由于葡萄的漿果特性，以往通過直接測定果肉硬度進行遺傳研究的較少，本試驗通過整果穿刺直接測定果肉平均硬度，分析發現雜種后代果肉硬度呈連續性分布，是典型的多基因控制的數量性狀，廣義遺傳力較大，主要受遺傳因素影響，這2個組合果肉硬度子代均值都小于中親值，有向小回歸的趨勢，加性效應解體，與前人研究結果一致。但與一些研究結果相反，這可能與樹種、品種差異有關。

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