酿酒葡萄杂交亲本对后代种子成苗影响的研究

刘政海，董志刚，谭 敏，贺晋瑜，王 敏，黄丽萍，荀志丽，马小河，赵旗峰

(山西农业大学果树研究所/山西省葡萄与葡萄酒工程技术研究中心,山西 太原 030031)

我国是世界葡萄与葡萄酒生产大国，近40年来，我国葡萄与葡萄酒产业发展迅速，2021年我国葡萄园种植面达78.3万hm2，面积位列全球第三[1]。葡萄种植面积的不断增加，对葡萄品种更新换代的要求也逐步提高。近年来，国内外育种家选育了大量的葡萄新品种以及种间杂交优系，以其优质的果实和其他有用的经济和生物学特性深受市场欢迎[2-3]。目前，国内外对鲜食葡萄的选育研究较多，Ubeda Cristina等[4]对4个新无核葡萄品种的挥发性成分与传统无核葡萄品种进行比较，为葡萄香味育种方案的制定提供理论依据。山西农业大学果树研究所葡萄育种团队利用具有玫瑰香味的瑰宝为亲本，先后选育并审定了早黑宝、无核翠宝、晶红宝等品种[5-6]，补充了市场对玫瑰香味、无核性状葡萄的需求。目前国内葡萄新品种引种研究较多，通过引种丰富地方品种资源，优化地区葡萄产业结构，满足多元化市场需求，提高果农经济效益[7-8]。

关于酿酒葡萄，我国主栽培品种仍以国外主流品种赤霞珠、品丽珠、美乐、霞多丽等为主。最近几年自育品种北玫、北红、北冰红等形成了一定的种植面积，品种的抗寒、抗病性突出但品质不及赤霞珠、西拉等主流品种，一般以酿造特色葡萄酒为主，其中北冰红葡萄在东北地区用来酿制冰葡萄酒[9]。我国部分古老酿酒品种仍在一些产区进行种植酿造，如山西清徐龙眼葡萄，通过传统工艺酿造炼白葡萄酒[10]。陈玉霞等[11]研究葡萄无菌植株的建立，形成一整套葡萄组织培养快速繁殖技术体系，可为葡萄新品种的快速繁殖提供依据，加快葡萄新品种选育进程，提高育种效率。应用胚挽救技术可以使种子败育型葡萄作母本进行大田杂交后，不仅提高后代的无核率，而且缩短育种周期，实现无核新品种的高效率选育[12]。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，本研究以赤霞珠葡萄为母本，以西拉、黑比诺、抗米3个不同品种为父本，以赤霞珠实生为对照，探索双亲杂交后种子形成完整植株的能力，为杂交育种选择亲本提供理论依据，提高育种效率。

1 材料与方法

1.1 试验材料

以赤霞珠、西拉、黑比诺、抗米为杂交亲本材料，将葡萄植株定植于山西农业大学果树研究所酿酒葡萄采穗圃(N37.34°，E112.49°，海拔846±5 m)，株行距0.8 m×2.5 m，常规栽培管理，均采用倾斜式单龙蔓“厂”字形立架栽培。于2013、2014、2015年连续3年进行赤霞珠×西拉、赤霞珠×黑比诺、赤霞珠×抗米3个杂交组合及赤霞珠实生的育种研究，杂交苗定植管理与亲本一致。

1.2 试验方法

1.2.1 杂交处理

在5月下旬，父本西拉、黑比诺、抗米在有5%的花蕾开花时整穗取下，于阴凉处阴干，破碎筛取花粉，母本赤霞珠葡萄在有5%的花蕾开花时，用镊子去掉雄蕊后套上纸袋，避免其他花粉污染，去雄2 d后用棉签蘸取花粉进行父本授粉，之后隔1 d授1次，共授粉3次。对照赤霞珠实生自然授粉坐果。

1.2.2 种子收集处理

在10月，各组合果实完全成熟时采收果实，人工去除果肉取出种子，将种子表面褐膜洗脱后晾干，于12月底进行层积处理。

1.2.3 种子催萌及播种

将层积的种子于3月下旬取出，清水冲洗干净后，在温度25 ℃、湿度50%的气候箱中进行催芽，每日进行种子清洗及将萌芽的种子播种于营养袋中。

1.2.4 杂交苗定植

在当年6月将营养袋中杂交苗定植于大田中，常规管理。

1.3 统计分析

利用Excel 2019和SAS 9.2进行数据分析与绘图。

2 结果与分析

2.1 不同父本对杂交坐果率影响

赤霞珠葡萄去雄后2 d进行父本花粉授粉，之后隔1 d授1次，共授粉3次，对照赤霞珠实生自然坐果，如图1所示为不同组合坐果率，由图可知，赤霞珠实生自然坐果率最高，分别比赤霞珠×西拉、赤霞珠×黑比诺、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个杂交组合间坐果率差异不显著(P>0.05)，均低于16.21%。

图1 不同组合坐果率

2.2 不同父本对杂交种子萌芽率影响

不同组合的种子通过3个月的低温层积处理后，在气候箱中进行催芽30 d，如2所示为不同组合种子萌芽率，4个组合种子萌芽率在46.63%以上，其中赤霞珠×西拉种子萌芽率与赤霞珠实生差异不显著(P>0.05)，显著高于赤霞珠×黑比诺和赤霞珠×抗米(P<0.05)。赤霞珠×抗米杂交种子萌芽率显著最低(P<0.05)。

图2 不同组合种子萌芽率

2.3 不同父本对杂交种子出苗率影响

将萌芽的杂交种子播种在直径5 cm、高10 cm的营养袋中进行管理，使杂交苗生长至茎长15 cm。如图3所示为萌芽种子出苗率，由图可知，萌芽的种子播种在营养袋中出苗率在80.00%以上，其中赤霞珠×西拉、赤霞珠×黑比诺出苗率较高，分别为92.61%、92.80%，与赤霞珠实生和赤霞珠×抗米出苗率差异不显著(P>0.05)。

图3 不同组合杂交种子出苗率

2.4 不同父本对杂交苗定植田间成活率影响

营养袋苗经过炼苗处理后定植大田，进行常规葡萄种植管理，3年后葡萄开始结果，统计杂交苗成活率。如图4所示为不同组合杂交苗田间成活率，其中赤霞珠实生苗成活率最低，为35.19%(P<0.05)，赤霞珠×抗米组合杂交苗田间成活率最高，分别比赤霞珠×西拉、赤霞珠×黑比诺高13.27%(P<0.05)和14.28%(P<0.05)，赤霞珠×西拉杂交苗田间成活率与赤霞珠×黑比诺组合差异不显著(P>0.05)。

图4 不同组合杂交苗田间成活率

3 讨论与结论

品种是葡萄行业发展的关键，选育和创新葡萄新品种是促进葡萄和葡萄酒产业的基础，常规杂交育种是目前国内外应用最多、最广、最有效的育种方式[13-14]。确定目标性状，选择杂交亲本，从杂种后代中鉴定筛选有目标品质的优系，趋势推广形成新品种[15]。中国科学院植物研究所以玫瑰香作母本、山葡萄作父本杂交选育出抗寒、抗病酿酒葡萄新品种北玫、北红[16]，该组合父本山葡萄为抗性品种，本研究中赤霞珠×抗米组合中父本抗米也为抗性品种。人工干预杂交明显降低了果实坐果率，3个杂交组合花蕾坐果率均显著低于实生坐果率。层积处理能够打破种子休眠，降低种子中抑制萌发物质的浓度，罗尧幸等[17]对8个葡萄品种的种子进行萌发力比较发现，不同品种的种子萌芽率差异明显，马爱红等[18]发现不同葡萄砧木杂交种子的萌芽率与其亲本组合有一定关系，可能是花粉对种子的萌发率存在影响，本研究中，3个杂交组合萌芽率差异显著。赤霉素处理能显著提高种子的萌芽率[19]，相同母本不同父本杂交后，种子萌芽率差异明显，可能与种子中抑制萌发和促进萌发的物质含量不同导致。在温室中利用营养袋对萌芽后的种子进行精细管理，这样种子出苗效果好，将催芽后的葡萄杂交种子播种在营养袋中，使茎生长到15 cm时，进行炼苗后定植大田，在营养袋中杂交苗生长管理呈慢-快-慢的生长，陶巧静等[20]研究醉金香葡萄种子的出苗率在85%以上，这与本研究中3个杂交组合出苗率相似。杂交苗定植大田后，由于自身生理不正常、抗性弱等不能正常生长，父本对杂交组合的成苗率也有影响。李志瑛[21]以昆香无核为母本，新郁、红宝石无核、北醇为父本，杂种后代的成苗率差异明显。本研究中，以抗米为父本的组合成苗率最高，实生后代成苗率最低，说明父本对杂交组合的成苗率有着明显的影响，欧亚种间杂交，种子萌芽率和出苗率较高，抗性亲本杂交能提高杂交苗田间成活率。研究杂交父本对杂交种子成苗率的影响，可以为科学的选择杂交亲本提供理论依据，较大程度的提高杂交种子成苗率，扩大杂交组合子代数量，提高选育目标性状新品种的几率。