不同砧木與紅地球葡萄硬枝嫁接親和力評(píng)價(jià)及遺傳背景分析

袁軍偉，李敏敏，劉長(zhǎng)江，韓 斌，尹勇剛，郭紫娟，趙勝建

(河北省農(nóng)林科學(xué)院 昌黎果樹研究所，河北 昌黎 066600)

紅地球葡萄是我國(guó)鮮食葡萄中第二大主栽品種，在全國(guó)栽培面積超過7萬(wàn)hm2[1]。紅地球在我國(guó)傳統(tǒng)上一直采用自根栽培，根系淺、抗逆性差[2-3]，采用適宜的抗性砧木進(jìn)行嫁接栽培可提高其抗性，改善其品質(zhì)，并擴(kuò)大其栽培范圍[4-9]，而親和力是保證嫁接成功的前提，有些砧木品種雖抗逆性很強(qiáng)，但由于其與栽培品種嫁接親和性差，很難被直接利用[10-11]。馬愛紅等[12]研究釀酒葡萄嫁接親和性時(shí)認(rèn)為，接穗新梢生長(zhǎng)量可作為評(píng)價(jià)嫁接親和性的有效指標(biāo)；石雪暉等[13]研究認(rèn)為，葡萄綠枝嫁接親和力與葉片中可溶性糖含量有關(guān)；楊瑞[14]研究砧、穗葉片中生理物質(zhì)與嫁接親和力的關(guān)系時(shí)認(rèn)為，生長(zhǎng)勢(shì)的強(qiáng)弱與嫁接成活率呈正相關(guān)；而嫁接親和力的高低與砧、穗葉片中可溶性糖、蛋白質(zhì)含量以及過氧化氫酶(CAT)、過氧化物酶(POD)、多酚氧化酶(PPO)活性等生理指標(biāo)的差值呈顯著負(fù)相關(guān)；高博等[15]研究認(rèn)為，葡萄硬枝嫁接過程中接穗抹芽、嫁接口及砧木用低濃度的2號(hào)ABT生根粉處理能顯著提高嫁接苗成活率；袁全春等[16]針對(duì)葡萄硬枝嫁接苗木愈傷組織融合過程難以檢測(cè)愈傷組織融合比例的問題，提出一種基于計(jì)算機(jī)視覺的無(wú)損檢測(cè)方法。目前，國(guó)內(nèi)外對(duì)于葡萄砧穗組合親和性的研究主要集中在對(duì)其嫁接成活率的比較及與之相關(guān)的生理因子的研究方面，而從遺傳背景角度分析葡萄砧穗組合硬枝嫁接親和性方面的研究鮮有報(bào)道。鑒于此，通過紅地球與不同砧木進(jìn)行硬枝嫁接，對(duì)不同砧穗組合進(jìn)行多指標(biāo)綜合評(píng)價(jià)，篩選出適宜的砧穗組合，并結(jié)合砧木遺傳背景和相關(guān)因子分析對(duì)親和力差異的原因進(jìn)行探討，以期為紅地球葡萄硬枝嫁接育苗中砧木的選擇提供理論依據(jù)和技術(shù)支持。

1 材料和方法

1.1 試驗(yàn)材料

供試砧木包括貝達(dá)、SO4、5BB、101-14、188-08、110R、3309、5C等8個(gè)品種(表1)，分別與紅地球配置嫁接組合，以紅地球自根苗為對(duì)照。

1.2 試驗(yàn)方法

2017年3月中旬，選擇砧木和接穗粗細(xì)基本一致的枝條進(jìn)行硬枝嫁接(每砧穗組合嫁接400段)，然后利用雙層地?zé)峋€加溫技術(shù)[22]對(duì)嫁接段進(jìn)行催根處理。

1.2.1 砧穗組合萌芽率、接口愈合率、基部愈傷生成率調(diào)查 2017年4月中旬，每砧穗組合隨機(jī)選擇40段催根后的嫁接段，分別對(duì)接穗萌芽、接口愈合、基部愈傷、萌芽-愈合-愈傷(即嫁接段接穗萌芽、接口愈合、基部愈傷均生成)情況進(jìn)行調(diào)查，按照以下公式[12]計(jì)算萌芽率、接口愈合率、基部愈傷生成率、萌芽-愈合-愈傷率：

表1 供試葡萄砧木材料及對(duì)根瘤蚜、干旱、鹽的抗性分級(jí)

萌芽率=萌芽數(shù)/調(diào)查總數(shù)×100%；

接口愈合率=接口愈合數(shù)/調(diào)查總數(shù)×100%；

基部愈傷生成率=基部愈傷生成數(shù)/調(diào)查總數(shù)×100%；

萌芽-愈合-愈傷率=萌芽-愈合-愈傷均生成的數(shù)量/調(diào)查總數(shù)×100%。

1.2.2 砧穗組合苗期生長(zhǎng)量調(diào)查 2017年5月底(即扦插入缽后40 d)，隨機(jī)選取20株?duì)I養(yǎng)缽苗調(diào)查嫁接苗苗期生長(zhǎng)量，包括接穗品種的新梢粗度(基部)、長(zhǎng)度及葉片數(shù)。

1.2.3 砧穗組合秋后生長(zhǎng)量調(diào)查 2017年11月底，隨機(jī)選取20株當(dāng)年生嫁接苗進(jìn)行生長(zhǎng)量調(diào)查，包括砧木粗度(基部)、接穗新梢粗度(基部)、成熟新稍(即木質(zhì)化)長(zhǎng)度、根長(zhǎng)、根粗、根數(shù)。

1.3 數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)分析

數(shù)據(jù)處理及相關(guān)性分析均采用SPSS 17.0及Excel 2010軟件完成。

2 結(jié)果與分析

2.1 不同砧木對(duì)紅地球葡萄嫁接組合萌芽及傷口愈合的影響

從表2可以看出，對(duì)于萌芽率，紅地球/101-14和紅地球/188-08較高，分別為90.0%和87.5%，與紅地球自根對(duì)照無(wú)顯著差異(P>0.05)，而紅地球/110R和紅地球/SO4最低，分別為47.5%和42.5%。對(duì)于接口愈合率，紅地球/101-14、紅地球/188-08和紅地球/5C最高，分別為92.5%、92.5%和90.0%，而紅地球/SO4最低，僅為35.0%；對(duì)于基部愈傷生成率，紅地球/101-14最高，為95.0%，與紅地球自根對(duì)照無(wú)顯著差異(P>0.05)，而紅地球/SO4最低，僅為40.0%；對(duì)于萌芽-愈合-愈傷率來(lái)說(shuō)，紅地球嫁接組合由高到低的順序依次為：紅地球/101-14>紅地球/188-08>紅地球/5C>紅地球/3309>紅地球/貝達(dá)>紅地球/5BB>紅地球/110R>紅地球/SO4。

表2 紅地球葡萄不同嫁接組合萌芽、愈合及根部愈傷情況比較

注：同列不同小寫字母表示在0.05水平差異顯著，下同。

Note：Different lowercase letters in same colum indicate significant difference at 0.05 level.The same below.

2.2 不同砧木對(duì)紅地球葡萄嫁接營(yíng)養(yǎng)缽苗生長(zhǎng)量的影響

從表3可以看出，扦插入溫室營(yíng)養(yǎng)缽培養(yǎng)40 d后，除紅地球/110R外，其他組合營(yíng)養(yǎng)缽苗新梢粗度均顯著高于自根對(duì)照(P<0.05)；紅地球/101-14新梢長(zhǎng)度最長(zhǎng)，為10.00 cm，顯著高于自根對(duì)照(P<0.05)，而紅地球/110R最短，顯著低于自根對(duì)照(P<0.05)；所有嫁接組合的新梢葉片數(shù)均顯著低于自根對(duì)照(P<0.05)。說(shuō)明紅地球嫁接袋苗生長(zhǎng)勢(shì)顯著強(qiáng)于自根對(duì)照。

表3 紅地球葡萄不同嫁接組合營(yíng)養(yǎng)缽苗苗期生長(zhǎng)量比較Tab.3 Comparison of seedling growth of nutrient pot seedlings of different grafting combinations of Red globe grape

2.3 不同砧木對(duì)紅地球葡萄嫁接苗成苗率的影響

由圖1可以看出，在田間管理一致的情況下，紅地球/101-14秋季成苗率最高，為73.0%，顯著高于自根對(duì)照(P<0.05)，紅地球/188-08為55.0%，略高于自根對(duì)照，但差異不顯著(P>0.05)，紅地球/3309為50.0%，略低于自根對(duì)照，但差異不顯著(P>0.05)，而紅地球/5C、紅地球/SO4和紅地球/5BB組合成苗率最低，分別僅為2.0%、1.5%和0，顯著低于自根對(duì)照(P<0.05)。

2.4 不同砧木對(duì)紅地球葡萄1年生嫁接苗生長(zhǎng)量的影響

由表4可以看出，秋季落葉后，對(duì)供試的紅地球砧穗組合生長(zhǎng)量調(diào)查結(jié)果發(fā)現(xiàn)，8個(gè)嫁接組合砧木粗度均大于接穗新梢粗度，未出現(xiàn)“小腳”現(xiàn)象。紅地球/3309、紅地球/101-14、紅地球/110R成熟新梢長(zhǎng)度較長(zhǎng)，分別為84.8、82.7、82.3 cm，均顯著高于自根對(duì)照(P<0.05)，紅地球/188-08、紅地球/5C、紅地球/SO4和紅地球/貝達(dá)成熟長(zhǎng)度較短，分別為56.4、48.0、48.0、46.6 cm，均顯著低于自根對(duì)照(P<0.05)。

不同小寫字母表示不同嫁接組合間差異顯著(P<0.05)

表4 紅地球葡萄不同嫁接組合1年生苗枝條生長(zhǎng)量比較

注:- 表示數(shù)據(jù)缺失，下同。

Note:- indicate missing data,the same below.

2.5 不同嫁接組合1年生苗根系生長(zhǎng)量比較

由表5可以看出，紅地球/101-14和紅地球/3309 1年生苗的根粗<2.0 mm的根數(shù)分別為15.2、15.3條，均顯著高于自根對(duì)照(P<0.05)，而紅地球/5C和紅地球/SO4分別為8.3、6.3條，均顯著低于自根對(duì)照(P<0.05)；除紅地球/5BB外，其他紅地球嫁接組合根粗>2.0 mm的根數(shù)均顯著低于自根對(duì)照(P<0.05)。

表5 紅地球葡萄不同嫁接組合1年生苗根系生長(zhǎng)量比較

2.6 紅地球葡萄不同嫁接組合親和性評(píng)價(jià)相關(guān)因子分析

由表6可以看出，最終成苗率與溫床催根后的萌芽率呈顯著正相關(guān)(P<0.05)，與根粗<2.0 mm的根數(shù)呈顯著正相關(guān)(P<0.05)，而溫床催根后的萌芽率與接口愈合率、根部愈傷生成率呈極顯著正相關(guān)(P<0.01)，與新梢長(zhǎng)度呈顯著正相關(guān)(P<0.05)。說(shuō)明可以將催根后的萌芽率作為評(píng)價(jià)紅地球硬枝嫁接親和力的指標(biāo)。生長(zhǎng)勢(shì)強(qiáng)的砧穗組合根系中直徑在2.0 mm以下的細(xì)根也較多。

表6 紅地球葡萄不同嫁接組合親和性評(píng)價(jià)相關(guān)系數(shù)Tab.6 Coefficient of compatibility evaluation for different grafting combinations of Red globe grape

注:1.成苗率;2.萌芽率;3.愈合率;4.愈傷率;5.新梢粗度;6.新梢長(zhǎng)度;7.接穗粗度;8.成熟新梢長(zhǎng)度;9.根粗<2.0 mm的根數(shù);10.根粗>2.0 mm的根數(shù);*表示兩指標(biāo)呈顯著相關(guān)關(guān)系(P<0.05)，**表示兩指標(biāo)呈極顯著相關(guān)關(guān)系(P<0.01)。

Note:1.Seedling rate;2.Germination rate;3.Interface healing rate;4.Basal callus generation rate;5.Diameter of shoot;6.Length of shoot;7.Diameter of mature shoot;8.Length of mature shoot;9.Number of root(diameter<2.0 mm);10.Number of root(diameter>2.0 mm);* indicate a significant correlation at 0.05 level,** indicate a very significant correlation at 0.01 level.

3 結(jié)論與討論

本試驗(yàn)結(jié)果顯示，通過紅地球與不同砧木進(jìn)行硬枝嫁接試驗(yàn)，綜合考慮成活率和生長(zhǎng)量指標(biāo)，初步篩選出親和力強(qiáng)的砧穗木組合2個(gè)：紅地球/101-14和紅地球/3309，這與楊瑞[14]的研究結(jié)果基本一致，而5C、SO4、5BB三個(gè)砧木品種與紅地球親和力極差，在嫁接苗生產(chǎn)實(shí)踐中應(yīng)謹(jǐn)慎選擇。

砧木和接穗的親和性是限制抗性砧木利用的關(guān)鍵因素，很多性狀優(yōu)良的砧木因?yàn)榕c栽培品種親和性差而難以被直接利用[23]，影響嫁接親和性的因素很多，如親緣關(guān)系[24]、砧穗內(nèi)部組織結(jié)構(gòu)的差異、生理生化的差異[25]和砧穗生長(zhǎng)期長(zhǎng)短等。武紹波等[26]研究認(rèn)為，對(duì)于果樹嫁接來(lái)說(shuō)，一般親緣關(guān)系近的砧穗組合嫁接親和力也強(qiáng)，嫁接成活率也高，而不同屬間嫁接親和力較弱。有學(xué)者研究認(rèn)為，嫁接不親和的原因是接穗和砧木間韌皮部，即木質(zhì)部維管和胞間連絲連接不充分，使得接穗和砧木間水分和養(yǎng)分運(yùn)輸不通暢，從而導(dǎo)致嫁接不親和[27-28]。嫁接系統(tǒng)內(nèi)，生理功能由2個(gè)基因型分擔(dān)完成，其中，砧木供給水分和礦質(zhì)營(yíng)養(yǎng)，接穗供給碳水化合物，親和力主要取決于砧木與接穗雙方生理作用的相似程度，即嫁接成活必須有水分、養(yǎng)分以及同化物的相似及其含量的相當(dāng)[29]。本研究中供試的8個(gè)砧木在嫁接成活率上存在明顯差異，其中，來(lái)自河岸葡萄×沙地葡萄組合的101-14和3309與紅地球嫁接親合力均較強(qiáng)，因其親本中有部分歐亞種親緣關(guān)系[30]，而來(lái)自冬葡萄×河岸葡萄組合的砧木5C、SO4、5BB與紅地球親合力較差，該雜交組合砧木與紅地球親和力較差,主要是因?yàn)槠鋪?lái)自冬葡萄的遺傳背景[31]，紅地球和5C、SO4、5BB三種砧木嫁接成活率極低，在生產(chǎn)中培育嫁接苗時(shí)，應(yīng)謹(jǐn)慎選擇。

通過各指標(biāo)相關(guān)性分析，最終成苗率與溫床催根后的萌芽率呈顯著正相關(guān)(P<0.05)，生產(chǎn)上可以利用催根萌芽率進(jìn)行紅地球嫁接親和力的早期判斷。通過調(diào)查各砧穗組合的根系，可以看到生長(zhǎng)勢(shì)強(qiáng)的砧穗組合根系中2.0 mm以下的細(xì)根數(shù)較多，表明接穗品種生長(zhǎng)勢(shì)的改善與砧木類型密切相關(guān)。

此外，除了砧穗間的親合力，嫁接時(shí)砧穗的生理狀態(tài)[32]、外界環(huán)境因子[33](溫度、濕度、光照等)、嫁接技術(shù)[34]、嫁接時(shí)期及嫁接后管理[35]等對(duì)嫁接的成功都至關(guān)重要，加強(qiáng)環(huán)境條件控制及田間管理也是嫁接栽培中不可忽視的環(huán)節(jié)。