釀酒葡萄雜交親本對后代種子成苗影響的研究

劉政海，董志剛，譚 敏，賀晉瑜，王 敏，黃麗萍，荀志麗，馬小河，趙旗峰

(山西農業大學果樹研究所/山西省葡萄與葡萄酒工程技術研究中心,山西 太原 030031)

我國是世界葡萄與葡萄酒生產大國，近40年來，我國葡萄與葡萄酒產業發展迅速，2021年我國葡萄園種植面達78.3萬hm2，面積位列全球第三[1]。葡萄種植面積的不斷增加，對葡萄品種更新換代的要求也逐步提高。近年來，國內外育種家選育了大量的葡萄新品種以及種間雜交優系，以其優質的果實和其他有用的經濟和生物學特性深受市場歡迎[2-3]。目前，國內外對鮮食葡萄的選育研究較多，Ubeda Cristina等[4]對4個新無核葡萄品種的揮發性成分與傳統無核葡萄品種進行比較，為葡萄香味育種方案的制定提供理論依據。山西農業大學果樹研究所葡萄育種團隊利用具有玫瑰香味的瑰寶為親本，先后選育并審定了早黑寶、無核翠寶、晶紅寶等品種[5-6]，補充了市場對玫瑰香味、無核性狀葡萄的需求。目前國內葡萄新品種引種研究較多，通過引種豐富地方品種資源，優化地區葡萄產業結構，滿足多元化市場需求，提高果農經濟效益[7-8]。

關于釀酒葡萄，我國主栽培品種仍以國外主流品種赤霞珠、品麗珠、美樂、霞多麗等為主。最近幾年自育品種北玫、北紅、北冰紅等形成了一定的種植面積，品種的抗寒、抗病性突出但品質不及赤霞珠、西拉等主流品種，一般以釀造特色葡萄酒為主，其中北冰紅葡萄在東北地區用來釀制冰葡萄酒[9]。我國部分古老釀酒品種仍在一些產區進行種植釀造，如山西清徐龍眼葡萄，通過傳統工藝釀造煉白葡萄酒[10]。陳玉霞等[11]研究葡萄無菌植株的建立，形成一整套葡萄組織培養快速繁殖技術體系，可為葡萄新品種的快速繁殖提供依據，加快葡萄新品種選育進程，提高育種效率。應用胚挽救技術可以使種子敗育型葡萄作母本進行大田雜交后，不僅提高后代的無核率，而且縮短育種周期，實現無核新品種的高效率選育[12]。正確地把握育種目標，理清育種技術，是促進我國葡萄產業更好發展的關鍵，本研究以赤霞珠葡萄為母本，以西拉、黑比諾、抗米3個不同品種為父本，以赤霞珠實生為對照，探索雙親雜交后種子形成完整植株的能力，為雜交育種選擇親本提供理論依據，提高育種效率。

1 材料與方法

1.1 試驗材料

以赤霞珠、西拉、黑比諾、抗米為雜交親本材料，將葡萄植株定植于山西農業大學果樹研究所釀酒葡萄采穗圃(N37.34°，E112.49°，海拔846±5 m)，株行距0.8 m×2.5 m，常規栽培管理，均采用傾斜式單龍蔓“廠”字形立架栽培。于2013、2014、2015年連續3年進行赤霞珠×西拉、赤霞珠×黑比諾、赤霞珠×抗米3個雜交組合及赤霞珠實生的育種研究，雜交苗定植管理與親本一致。

1.2 試驗方法

1.2.1 雜交處理

在5月下旬，父本西拉、黑比諾、抗米在有5%的花蕾開花時整穗取下，于陰涼處陰干，破碎篩取花粉，母本赤霞珠葡萄在有5%的花蕾開花時，用鑷子去掉雄蕊后套上紙袋，避免其他花粉污染，去雄2 d后用棉簽蘸取花粉進行父本授粉，之后隔1 d授1次，共授粉3次。對照赤霞珠實生自然授粉坐果。

1.2.2 種子收集處理

在10月，各組合果實完全成熟時采收果實，人工去除果肉取出種子，將種子表面褐膜洗脫后晾干，于12月底進行層積處理。

1.2.3 種子催萌及播種

將層積的種子于3月下旬取出，清水沖洗干凈后，在溫度25 ℃、濕度50%的氣候箱中進行催芽，每日進行種子清洗及將萌芽的種子播種于營養袋中。

1.2.4 雜交苗定植

在當年6月將營養袋中雜交苗定植于大田中，常規管理。

1.3 統計分析

利用Excel 2019和SAS 9.2進行數據分析與繪圖。

2 結果與分析

2.1 不同父本對雜交坐果率影響

赤霞珠葡萄去雄后2 d進行父本花粉授粉，之后隔1 d授1次，共授粉3次，對照赤霞珠實生自然坐果，如圖1所示為不同組合坐果率，由圖可知，赤霞珠實生自然坐果率最高，分別比赤霞珠×西拉、赤霞珠×黑比諾、赤霞珠×抗米高1.61倍(P<0.05)、2.40倍(P<0.05)、4.05倍(P<0.05)，3個雜交組合間坐果率差異不顯著(P>0.05)，均低于16.21%。

圖1 不同組合坐果率

2.2 不同父本對雜交種子萌芽率影響

不同組合的種子通過3個月的低溫層積處理后，在氣候箱中進行催芽30 d，如2所示為不同組合種子萌芽率，4個組合種子萌芽率在46.63%以上，其中赤霞珠×西拉種子萌芽率與赤霞珠實生差異不顯著(P>0.05)，顯著高于赤霞珠×黑比諾和赤霞珠×抗米(P<0.05)。赤霞珠×抗米雜交種子萌芽率顯著最低(P<0.05)。

圖2 不同組合種子萌芽率

2.3 不同父本對雜交種子出苗率影響

將萌芽的雜交種子播種在直徑5 cm、高10 cm的營養袋中進行管理，使雜交苗生長至莖長15 cm。如圖3所示為萌芽種子出苗率，由圖可知，萌芽的種子播種在營養袋中出苗率在80.00%以上，其中赤霞珠×西拉、赤霞珠×黑比諾出苗率較高，分別為92.61%、92.80%，與赤霞珠實生和赤霞珠×抗米出苗率差異不顯著(P>0.05)。

圖3 不同組合雜交種子出苗率

2.4 不同父本對雜交苗定植田間成活率影響

營養袋苗經過煉苗處理后定植大田，進行常規葡萄種植管理，3年后葡萄開始結果，統計雜交苗成活率。如圖4所示為不同組合雜交苗田間成活率，其中赤霞珠實生苗成活率最低，為35.19%(P<0.05)，赤霞珠×抗米組合雜交苗田間成活率最高，分別比赤霞珠×西拉、赤霞珠×黑比諾高13.27%(P<0.05)和14.28%(P<0.05)，赤霞珠×西拉雜交苗田間成活率與赤霞珠×黑比諾組合差異不顯著(P>0.05)。

圖4 不同組合雜交苗田間成活率

3 討論與結論

品種是葡萄行業發展的關鍵，選育和創新葡萄新品種是促進葡萄和葡萄酒產業的基礎，常規雜交育種是目前國內外應用最多、最廣、最有效的育種方式[13-14]。確定目標性狀，選擇雜交親本，從雜種后代中鑒定篩選有目標品質的優系，趨勢推廣形成新品種[15]。中國科學院植物研究所以玫瑰香作母本、山葡萄作父本雜交選育出抗寒、抗病釀酒葡萄新品種北玫、北紅[16]，該組合父本山葡萄為抗性品種，本研究中赤霞珠×抗米組合中父本抗米也為抗性品種。人工干預雜交明顯降低了果實坐果率，3個雜交組合花蕾坐果率均顯著低于實生坐果率。層積處理能夠打破種子休眠，降低種子中抑制萌發物質的濃度，羅堯幸等[17]對8個葡萄品種的種子進行萌發力比較發現，不同品種的種子萌芽率差異明顯，馬愛紅等[18]發現不同葡萄砧木雜交種子的萌芽率與其親本組合有一定關系，可能是花粉對種子的萌發率存在影響，本研究中，3個雜交組合萌芽率差異顯著。赤霉素處理能顯著提高種子的萌芽率[19]，相同母本不同父本雜交后，種子萌芽率差異明顯，可能與種子中抑制萌發和促進萌發的物質含量不同導致。在溫室中利用營養袋對萌芽后的種子進行精細管理，這樣種子出苗效果好，將催芽后的葡萄雜交種子播種在營養袋中，使莖生長到15 cm時，進行煉苗后定植大田，在營養袋中雜交苗生長管理呈慢-快-慢的生長，陶巧靜等[20]研究醉金香葡萄種子的出苗率在85%以上，這與本研究中3個雜交組合出苗率相似。雜交苗定植大田后，由于自身生理不正常、抗性弱等不能正常生長，父本對雜交組合的成苗率也有影響。李志瑛[21]以昆香無核為母本，新郁、紅寶石無核、北醇為父本，雜種后代的成苗率差異明顯。本研究中，以抗米為父本的組合成苗率最高，實生后代成苗率最低，說明父本對雜交組合的成苗率有著明顯的影響，歐亞種間雜交，種子萌芽率和出苗率較高，抗性親本雜交能提高雜交苗田間成活率。研究雜交父本對雜交種子成苗率的影響，可以為科學的選擇雜交親本提供理論依據，較大程度的提高雜交種子成苗率，擴大雜交組合子代數量，提高選育目標性狀新品種的幾率。