酿酒葡萄‘黑比诺’与‘马瑟兰’杂交后代果实性状遗传倾向分析*

刘政海，董志刚，李晓梅，谭 敏，杨镕兆，杨兆亮，唐晓萍

（山西农业大学果树研究所，果树种质创制和利用山西省重点实验室，太原 030031）

葡萄作为我国主要栽培的果树之一，正确地把握育种目标，理清育种技术，是促进我国葡萄产业更好发展的关键。目前我国葡萄育种以鲜食选育为主，酿酒葡萄育种未得到有效重视[1]，且目前我国主栽的酿酒葡萄品种以国外引进为主[2]，缺少具有较高影响力的自育品种。近几年我国葡萄酒产业发展迅速，葡萄酒生产量达到世界第六且消费量达到世界第五[3]，使得我国已经成为世界葡萄酒生产大国，但目前还不是高品质葡萄酒生产大国，因此，开展选育具有自主知识产权且能够适应我国风土的酿酒葡萄新品种就显得非常重要，通过品种创新改良能够促进我国葡萄产业发展，提高我国葡萄酒产品竞争力。

葡萄酒生产中“三分靠工艺，七分靠原料”，葡萄原料的好坏直接决定葡萄酒成品的品质[4]。酿酒葡萄果实主要酿酒品质包括糖、酸、出汁率、酚类物质、香气物质等[5-7]，研究酿酒葡萄杂交后代果实品质指标的遗传规律对促进葡萄品质改良、提高育种效率有着非常重要的作用。国内外对葡萄亲本及F1代的农艺性状及果实品质的遗传规律曾有报道，对2 个西班牙葡萄亲本及F1代分析表明，F1代的农艺性状和果实品质呈现出连续变异[8]。对‘龙眼’葡萄后代分析发现，F1代在单果重、果形指数、可食率、可溶性固形物含量等经济性状上具有一定的杂种优势[9]。葡萄F1代果实中可溶性固形物、可滴定酸含量在不同的杂交组合呈现不同的遗传趋势，澳大利亚联邦科学与工业研究组织发现，杂交后代成熟果实的可溶性固形物、可滴定酸含量均存在较强的加性效应[10]。对10 个鲜食葡萄杂交组合遗传变异分析结果表明[11]，欧美种杂交后代的可溶性固形物含量传递力高于欧亚种杂交后代，且含糖量在遗传中均存在加性效应。香气物质是葡萄果实的重要品质，对浓香型品种和无香型品种杂交群体分析发现，香气物质在F1代出现广泛分离，提供了丰富的育种材料[12]。Alberto 等[13]通过对‘莫纳斯特雷尔’与‘西拉’的杂交后代进行花青素的遗传分析，目的选育品质像‘莫纳斯特雷尔’的新品种，能够很好地适应当地的农业生态条件。本文通过对‘黑比诺’与‘马瑟兰’的F1代果实基本酿酒品质和果实不同部位酚类物质的分析，研究各项果实品质指标的遗传倾向，为杂交育种选择亲本提供材料依据，提高育种效率，为选育优质酿酒葡萄新品种奠定理论基础。

1 材料与方法

1.1 试验材料

‘黑比诺’与‘马瑟兰’组合于2015 年杂交获得种子，经过层积等处理于2016 年栽植于山西省农业科学院果树研究所葡萄育种园，行株距为2.5 m×0.5 m，常规管理。于2019 年9 月开始对完全成熟的亲本及76 个杂交后代果实进行采样，放入冰盒带回实验室，测定果实基本品质，利用液氮速冻100 g 果实于超低温冰箱中，用于酚类物质的测定。

1.2 试验方法

1.2.1果实基本品质评价

葡萄果实参照《果树种质资源描述符》[14]进行果实基本品质性状的描述。

1.2.2果实不同部位酚类物质含量的测定

对从超低温冰箱中取出的葡萄果实进行果皮、果肉、种子的分离，用滤纸将果皮和种子上的汁液吸收干净后取2 g 果皮、6 g 果肉、2 g 种子分别于100 mL 棕色容量瓶中，用70%乙醇于暗处浸提24 h，过滤后的滤液为酚类物质提取液。采用Folin-Ciocalteu 法测定总酚和单宁含量[15]，通过氯化铝比色法测定总类黄酮含量[15]，采用正丁醇-盐酸比色法测定原花色素含量[16]。称0.4 g 果皮于100 mL棕色容量瓶中，用1%盐酸-甲醇溶液于暗处提取12 h 后滤液为总花色苷提取液，采用pH 值示差法测定总花色苷含量[17]，以二甲花翠素葡萄糖苷表示（mg/g FW）。

1.3 数据统计分析

利用Excel 2016 软件进行数据分析及图表的制作。变异系数（CV）、优势率（Ha）和遗传传递力（Ta）的计算公式如下：

变异系数（%）=（S/F）×100

优势率（%）=［（F－MP）/MP］×100

组合传递力（遗传传递力）（%）=（F/MP）×100

公式中S 表示标准差，F 表示F1代平均值，MP表示亲本平均值（亲中值）。

表1 F1代果实基本品质遗传变异

2 结果与分析

2.1 F1代果实基本品质性状遗传变异分析

‘黑比诺’与‘马瑟兰’的杂交后代成熟果实基本品质遗传变异如表1 所示，平均穗重等8 项指标组合传递力为67.22%～114.58%，呈现连续分布。其中F1代果形指数和出汁率的变异系数较大，后代呈较广泛分离，果形指数表现为较高的超低亲遗传；F1代可溶性固形物、可滴定酸含量的优势率为正值，且超高亲率分别为22.37%、48.68%，表现出一定的强亲优势。

从F1代果实基本品质遗传趋势（图1）可以看出，F1代8 项果实品质指标在后代中广泛分离，呈现为数量性状。其中F1代平均穗重有趋小方向的分离，较高比例后代平均穗重为30～90 g，呈小于双亲遗传；F1代中有76.22%的后代皮肉比介于双亲之间，但出现了较高皮肉比的后代，为0.81，比父本‘马瑟兰’高65.98%，比母本‘黑比诺’高202.58%。较高比例的后代果形指数低于其父本‘马瑟兰’，集中在1.05～1.20。由于双亲可溶性固形物含量差距较大，后代可溶性固形物含量多集中在双亲的18.01%～22.00%之间。后代出汁率主要集中在双亲之间，表现为趋双亲遗传。

图1 F1代果实基本品质遗传趋势

2.2 F1代果实酚类物质含量遗传变异分析

2.2.1F1代果实果皮中酚类物质含量遗传变异分析

‘黑比诺’与‘马瑟兰’的杂交后代果实不同部位中酚类物质含量呈连续变异，变异系数较高。由表2 中F1代成熟果实果皮中酚类物质含量遗传变异可知，果皮中原花色素含量变异系数最高，为77.13%，后代存在较广的分离。F1代果皮中总酚、单宁含量的优势率为正值，且超高亲遗传率分别为52.63%、36.84%，表现出一定的强亲优势。4 种酚类物质在果皮中含量的组合传递力均较高，介于75.28%～132.38%之间。2 个红色亲本杂交后，果皮颜色出现分离，其中红色后代60 个，绿色后代16个，在60 个红色后代中，总花色苷含量的组合传递力为75.28%，但超低亲率较高，为67.24%。

表2 F1代果实果皮中酚类物质含量遗传变异

由F1代成熟果实果皮中酚类物质含量遗传趋势（图2）可以看出，F1代中出现了2 个总花色苷含量较高的后代，其含量分别为17.93、16.30 mg/g；后代果皮中总酚、单宁含量存在较高的加性效应，其总酚含量集中高于其父本‘马瑟兰’。由于双亲果皮中总类黄酮含量相近，其F1代果皮中总类黄酮含量介于0.81～7.92 mg/g 之间。

图2 F1代果实果皮中酚类物质含量遗传趋势

2.2.2F1代果实果肉中酚类物质含量遗传变异分析

‘黑比诺’与‘马瑟兰’杂交后代果实果肉中酚类物质含量遗传变异如表3 所示，果肉中单宁含量变异系数为70.38%，组合传递力为53.78%。后代果肉中总类黄酮、原花色素含量的优势率均为正值，分别为14.30%、22.28%，超高亲遗传率分别为43.43%、42.11%，表现出一定的强亲优势。

由图3 可以看出，后代果肉中单宁含量高于母本‘黑比诺’的只有4 个，呈小于双亲遗传，存在明显的遗传减性效应；总类黄酮含量是其高亲2 倍以上的后代有2 个，原花色素含量是其高亲2 倍以上的后代有9 个，均具有较高的强亲优势。

表3 F1代果实果肉中酚类物质遗传变异

图3 F1代果实果肉中酚类物质含量遗传趋势

2.2.3F1代果实种子中酚类物质含量遗传变异分析

种子中酚类物质含量对酿酒葡萄品种的酿酒品质有关键作用。由表4 中‘黑比诺’与‘马瑟兰’杂交后代果实种子中酚类物质含量遗传变异可看出，种子中4 种酚类物质变异系数最低为74.36%，优势率均为正值，且大于100%。总类黄酮含量组合传递力最高，为308.67%，后代超高亲遗传率也均大于70%，遗传加性效应明显，后代表现出一定的强亲优势。

表4 F1代果实种子中酚类物质遗传变异

由图4 可以看出，总酚含量最高的后代为57.80 mg/g，分别比其双亲高681.08%、876.35%；‘黑比诺’与‘马瑟兰’果实种子中总类黄酮含量相近，分别为2.66、2.21 mg/g，但杂交后代分离较大，其后代总类黄酮含量介于0.27～26.82 mg/g 之间。原花色素在种子中含量较低，其后代中含量最高为1.39 mg/g。

3 讨论与结论

图4 F1代果实种子中酚类物质含量遗传趋势

杂交是葡萄选育新品种的常规途径，也是目前国内外应用最有效的方法之一[18]，如通过欧亚种葡萄与山葡萄杂交，先后培育出‘北玫’‘北红’等新品种，表现为抗旱、高糖的特性，且研究发现，对山葡萄多代杂交后，能明显提高酿造葡萄酒的品质[19]。葡萄酒的品质取决于酿酒葡萄的果实品质，通过对新疆19 个酿酒葡萄品种的果实测定表明[20]，单果重、果形指数、糖、酸、出汁率、风味等指标能够反映酿酒葡萄果实加工品质的绝大部分信息。曹亚平[21]对9 个杂交组合512 个株系分析发现，8个组合的杂交后代果穗重一般低于亲中值，存在出现小果穗的遗传倾向，与本研究中F1代平均穗重较高比例低于双亲的分布一致。Ban 等[22]对一杂交群体进行QTL 分析发现了一个增加浆果重的等位基因，在‘黑比诺’与‘马瑟兰’杂交后代中平均粒重出现了明显的分离，果粒重的变化可能是数量性状，这些结果都将有助于提高葡萄育种目的性选择。母本‘黑比诺’是一个果皮较薄的酿酒品种[23]，与父本‘马瑟兰’皮肉比差异较大，使得较高比例后代皮肉比介于双亲之间，且表现明显的分离。郑永春[24]对72 个山葡萄杂交组合后代糖酸分析发现，后代果实中总酸、糖含量的分离表现为连续分布，且有趋向于高酸和低糖的亲本，这与‘黑比诺’和‘马瑟兰’杂交F1代果实可滴定酸含量较多子代接近高亲‘黑比诺’的趋势一致。红葡萄酒中的多酚物质主要来源于果实，包括总酚、单宁、总类黄酮、原花色素、花色苷等物质[25]，且果实不同部位酚类物质含量对加工品质的影响不同，Somkuwar 等[26]通过对葡萄果实不同部位中总酚、单宁、花青素的测定来比较6 个酿酒葡萄品种的加工品质。通过对‘黑比诺’与‘霞多丽’杂交后代果实不同部位5种酚类物质的比较，能够反映后代酚类物质的遗传规律。对二倍体与四倍体杂交后代的研究发现，后代花青素总含量遵循加性遗传模型，且不同倍体种群中不同类花青素对总花青素含量的相对贡献差异显著[27]，二倍体红色品种‘黑比诺’与二倍体红色品种‘马瑟兰’杂交后，出现了红葡萄和绿葡萄的后代，其中红葡萄后代总花色苷含量有趋于低亲遗传，这与李坤等[28]对5 个自交葡萄组合和9 个杂交葡萄组合出现颜色性状分离的结论一致，遗传分析认为葡萄果色是由主基因控制，红色为显性基因，绿色为隐性基因。酿酒葡萄果实不同部位酚类物质含量不同，张娟等[29]对20 个酿酒红色品种果实不同部位酚类物质测定发现，果皮中酚类物质含量最高，果肉中最低，且不同品种间酚类物质含量存在显著差异。‘黑比诺’与‘马瑟兰’杂交后代中存在种子中总酚、单宁含量高于双亲2～3 倍的后代，这可能与后代种子不能够完全成熟有关，酿酒葡萄在发育过程中，种子中总酚、单宁含量逐渐降低[30]。谭伟等[31]研究发现，毛欧杂交后代果皮中总酚含量呈趋低向遗传，这与欧亚种‘黑比诺’和欧亚种‘马瑟兰’杂交后代果皮中酚类物质呈趋高向遗传相反，这可能与亲本的选择有关。总类黄酮物质在果皮和种子中含量较高，Zhu 等[32]在栽培实践中发现，当地气候环境有利于本土葡萄果皮中类黄酮的积累，其中NW196 葡萄为当地野生葡萄的后代，在夏季果皮中类黄酮的积累优于非本土葡萄。在‘黑比诺’与‘马瑟兰’杂交F1代果皮和种子中总类黄酮含量呈广泛分离，其变异主要来自遗传。代红军等[33]对‘赤霞珠’果皮中总类黄酮含量的分析发现，在果实完熟时期含量最高，类黄酮的代谢与苯丙氨酸解氨酶、肉桂酸4-羟基化酶、4-香豆酸辅酶A 连接酶活性密切相关。原花色素主要存在于果皮中，‘黑比诺’与‘马瑟兰’F1代果皮中原花色素含量有低于双亲的趋势，表现为减性遗传，这与谭伟等[31]研究2-1-3 与‘宝石解百纳’杂交后代果皮中原花色素的遗传趋势一致。

‘黑比诺’与‘马瑟兰’杂交后代果实品质性状呈现较广泛的分离，表现为连续分布，其中平均粒重和可滴定酸含量表现一定的超高亲遗传，皮肉比和可溶性固形物含量介于双亲间遗传。果实不同部位不同酚类物质遗传规律不同，果皮中总酚、单宁含量表现为较高的加性遗传，具有一定的强亲优势，可应用到杂交育种亲本选择中，提高酿酒葡萄选育的目的性。