(廣西壯族自治區(qū)農(nóng)業(yè)科學院生物技術(shù)研究所， 南寧 530007)

野生毛葡萄(Vitisquinquangularis)原產(chǎn)于中國，是中國葡萄屬東亞種群中分布最為廣泛的野生種[1]，主要分布于桂西北地區(qū)[2-3]。毛葡萄具有酸高、糖低、色素濃、香味獨特等特性，是廣西本土傳統(tǒng)的釀酒原料[2-4]；此外，葡萄籽和葡萄皮中提取的葡萄籽油、白藜蘆醇、過氧化物酶等物質(zhì)可應(yīng)用于醫(yī)療、美容、保健和食品工業(yè)等，具有很高的利用價值和潛力[5-8]。近年毛葡萄酒產(chǎn)業(yè)的發(fā)展使得加工原料需求量不斷上升，毛葡萄種植業(yè)因此在廣西逐漸發(fā)展起來。目前廣西釀酒毛葡萄主栽品種為野釀2號，栽培品種較為單一，影響產(chǎn)業(yè)進一步發(fā)展。

廣西野生毛葡萄資源豐富，蘊藏量大，20世紀50年代就開始利用野生漿果釀造葡萄酒[9]，自20世紀90年代以來，隨著人們對毛葡萄認識的提高，有關(guān)毛葡萄的繁育、栽培及生理生態(tài)的研究越來越受到重視[2]。但廣西當前毛葡萄主栽品種只有野釀2號，品種單一，結(jié)構(gòu)不合理，不能滿足生產(chǎn)和市場的需求，急需引進適合廣西的新品種或者選育新的毛葡萄品種。研究毛葡萄環(huán)境適應(yīng)性和光合特性，為新品種的選育和配套栽培技術(shù)研發(fā)提供科技支撐的需求迫切。目前對兩性花毛葡萄光合特性的研究報道較少，僅見對部分地區(qū)引種的單性花毛葡萄和鮮食葡萄光合特性的研究報道[10-13]。為此，選取了廣西自主選育的我國第1個兩性花毛葡萄品種野釀2號、待審定品系兩性花毛葡萄Y 137以及從云南引種的兩性花毛葡萄YN 共3個兩性花毛葡萄品種(系)，對其葉片形態(tài)、葉片氮素含量、葉綠素相對含量以及葉綠素熒光參數(shù)、光合特征參數(shù)進行了測定與比較分析，旨在深入了解不同品種(系)毛葡萄對廣西生態(tài)環(huán)境的適應(yīng)狀況及光合性能，為兩性花毛葡萄雜交育種選育新品種及引種栽培提供科學參考。

1 材料與方法

1.1試驗材料

2015年采集野釀2號、兩性花毛葡萄新株系Y 137(野釀2號的芽變株系，待審定品系)、云南兩性花毛葡萄株系YN(由云南引進，未審定品系)3個品種(系)枝條，經(jīng)組織培養(yǎng)擴繁獲得組培苗，并培育成營養(yǎng)杯苗，于2016年4月一同定植于南寧市西鄉(xiāng)塘區(qū)金陵鎮(zhèn)試驗基地。試驗基地地勢較平坦，土壤類型為黏性紅壤，土層深厚，土壤pH為4.5～6.5，有機質(zhì)含量2.82%，排灌條件好，植株采用棚架式栽培，田間管理水平佳，植株生長正常。

1.2試驗方法

2018年6月分別選取并標定3年生的長勢較一致的3個品種(系)植株長勢良好的成熟枝條，標定3個枝條及枝條上第6、7、8節(jié)位上的葉片，進行相關(guān)數(shù)據(jù)的采集。試驗設(shè)3個重復。

1.2.1葉片形態(tài)指標的測定

參照孔慶山[14]的方法并略為改動，調(diào)查性狀的取樣量及取樣。參照王峰[15]等的方法獲得葉片面積(LA)及葉形指數(shù)(LI)。

LA=葉長×葉寬×0.7；

LI=葉長/葉寬。

1.2.2葉片相對葉綠素含量及氮素含量的測定

利用植物營養(yǎng)測定儀(YF-ZW)測定葉片的葉綠素相對含量(SPAD值)、氮素含量、含水量及葉表溫度。

1.2.3葉片葉綠素熒光參數(shù)及光合參數(shù)的測定

光合參數(shù)及葉片葉綠素熒光參數(shù)用美國LI-COR公司生產(chǎn)的LI-6400 XT便攜式光合系統(tǒng)測定，于2018年5月選取3個晴天進行，重復3次。

光合參數(shù)測定時間為09：00—11：00時，測定過程中保持葉片的環(huán)境因子適宜且相對穩(wěn)定，測定凈光合速率(Pn)、蒸騰速率(Tr)、氣孔導度(Gs)、胞間二氧化碳濃度(Ci)。葉片瞬時水分利用效率(WUE)，WUE=Pn/Tr[16]。

葉片暗適應(yīng)30 min后測暗適應(yīng)下的熒光參數(shù)。用檢測光測量初始熒光(Fo)、最大熒光(Fm)，PS Ⅱ最大光化學效率Fv/Fm=(Fm-Fo)/Fm。以生長環(huán)境光強為作用光，測定葉片實際生長光強下的穩(wěn)態(tài)熒光值(Fs)、光下最小熒光值(Fo′)、光下最大熒光(Fm′)、光下激發(fā)能捕獲效率=Fv′/Fm′、光化學猝滅系數(shù)qP=(Fm′-Fs)/(Fm′-Fo′)、光合電子傳遞效率(ETR)、非光化學猝滅系數(shù)NPQ=(Fm-Fm′)/Fm′。

1.3數(shù)據(jù)處理與統(tǒng)計分析

采用SPSS 19.0軟件對數(shù)據(jù)進行單因素方差分析，并用Duncan法進行差異顯著性分析。

2 結(jié)果與分析

2.1不同品種(系)葉片形態(tài)特征、葉綠素含量及氮素含量的比較

由表1可知，3個不同品種(系)兩性花毛葡萄的葉長、葉寬、葉厚及葉形指數(shù)間均不存在顯著性差異，但葉面積存在顯著差異，Y 137的葉面積顯著高于野釀2號及YN，說明Y 137葉片的光合面積大于其他2個品種(系)。

由表2可知，3個不同品種(系)兩性花毛葡萄葉片含水量及葉表溫度之間無顯著差異，說明在適應(yīng)當?shù)馗邷啬芰Ψ矫妫?個品種(系)的適應(yīng)性差異不大。3個品種(系)葉片SPAD值及氮素含量之間存在差異，YN的SPAD及氮素含量顯著高于野釀2號，但YN和Y 137之間、Y 137與野釀2號之間的SPAD及氮素含量無顯著差異，說明YN的相對葉綠素含量最高、氮素同化力最強。

表1 不同品種(系)兩性花毛葡萄葉片形態(tài)指標

品種(系)葉長/cm葉寬/cm葉厚/mm葉片面積/cm2葉形指數(shù)野釀2號12.71±0.61aA12.44±0.76aA0.17±0.01aA110.91±11.44aA1.02±0.03aAY13715.07±1.33aA13.93±0.27aA0.20±0.02aA146.92±12.67bA1.08±0.10aAYN13.27±0.40aA11.90±1.16aA0.17±0.03aA110.52±11.41aA1.12±0.11aA

注：a、b、c及A、B、C分別表示p<0.05和p<0.01水平上顯著差異。下同。

表2 不同品種(系)兩性花毛葡萄葉片葉綠素相對含量及氮素含量比較

品種(系)SPAD氮素含量/(mg·g-1)H2O含量/(×10-3g·cm-2)葉表溫度/℃野釀2號38.27±2.23aA12.25±0.78aA0.46±0.08aA24.43±0.56aAY13740.89±1.23abA13.18±0.34abA0.42±0.07aA24.82±0.17aAYN44.41±1.75bA13.96±0.54bA0.40±0.02aA24.51±0.32aA

表3 不同品種(系)兩性花毛葡萄光合參數(shù)比較

品種(系)Pn/[μmol ·(m2·s)-1]Gs/[mol·(m2·s)-1]Tr/[mmol·(m2·s)-1]Ci/(μmol·mol-1)WUE/[ μmol·(m2·s)-1]野釀2號10.95±0.11bB0.219±0.014cC6.61±0.28cC294.09±4.51bA1.66±0.09bBY1378.17±0.20aA0.189±0.002bB4.71±0.03bB311.40±2.63cB1.73±0.04bBYN7.96±0.32aA0.133±0.005aA3.75±0.01aA284.61±2.20aA2.12±0.08aA

表4 光反應(yīng)下不同品種(系)兩性花毛葡萄葉綠素熒光參數(shù)

品種(系)Fo′Fm′FsFv′/Fm′qPETRNPQEQY野釀2號165.27±2.37cB319.5±10.51cC207.05±7.46cC0.48±0.01bB0.73±0.22cB154.07±1.06bB1.85±0.06aA0.352±0.002bBY137143.87±1.45bA285.41±4.89bB192.19±1.91bB0.50±0.01bB0.66±0.17bB143.00±6.43bB2.14±0.08bB0.326±0.015bBYN138.17±3.51aA218.83±2.19aA177.22±3.52aA0.37±0.02aA0.51±0.03aA83.23±10.05aA3.06±0.10cC0.190±0.023aA

2.2不同品種(系)光合特點比較

由表3可知，野釀2號的凈光合速率(Pn)極顯著高于Y 137和YN，Y 137和YN之間無顯著差異，說明野釀2號光合能力較強，在光合能力方面具有一定的品種優(yōu)勢。

3個不同品種(系)氣孔導度(Gs)的差異達極顯著水平，YN極顯著低于Y 137，而Y 137又極顯著低于野釀2號；YN的胞間二氧化碳濃度(Ci)顯著低于野釀2號但達不到極顯著水平，并且YN和野釀2號的Ci值均極顯著低于Y 137。YN的蒸騰速率(Tr)極顯著低于Y 137，而Y 137又極顯著低于YN；YN水分利用效率(WUE)極顯著高于另外2個品種。YN的Gs值及Ci值較小、WUE值較大，說明YN在物質(zhì)的利用轉(zhuǎn)化及抗性方面具有一定的優(yōu)勢。

2.3不同品種(系)葉綠素熒光特點比較

由表4、表5可知，光反應(yīng)條件下，3個不同品種(系)的兩性花毛葡萄中，野釀2號的Fo′、Fm′和Fs值均大于其他2個品系，野釀2號和Y 137的Fv′/Fm′間無顯著差異，但兩者均極顯著高于YN。野釀2號的光化學猝滅系數(shù)(qP)、電子傳遞的量子產(chǎn)額(EQY)以及光合電子傳遞速率(ETR)較Y 137和YN高，而非光化學猝滅系數(shù)(NPQ)較Y 137和YN小，說明野釀2號光合電子傳遞能力較強,轉(zhuǎn)能效率和量子效率較高，光能利用效率高，并且非輻射能的耗散程度低，能形成更多的光合產(chǎn)物，與光合特性結(jié)果相一致。暗反映條件下，3個不同品種(系)的兩性花毛葡萄的Fo、Fm、Fv/Fm和Fv間均不存在顯著差異，說明在暗反應(yīng)條件下，3個品種(系)間PSⅡ反應(yīng)中心的能量捕獲效率基本一致，熒光反應(yīng)存在差異主要是由光反應(yīng)下各參數(shù)的不同引起的。

表5 暗反應(yīng)下不同品種(系)兩性花毛葡萄葉綠素熒光參數(shù)

品種(系)FoFmFv/FmFv野釀2號174.38±7.97aA910.08±15.97aA0.808±0.012aA735.70±20.49aAY137173.13±7.97aA894.50±12.22aA0.806±0.011aA721.37±20.03aAYN170.23±7.81aA888.79±13.46aA0.808±0.011aA718.56±20.91aA

3 結(jié)論與討論

3.1了解植物的光合特性，有利于了解植物對光能的利用效率及對生態(tài)環(huán)境的適應(yīng)性[17-18]，葉片是植物進行光合作用的主要器官，葉面積的大小在一定程度上表明了植物進行光合作用能力的大小[19]。已有研究表明，牧草[20]、小麥[19]、油蒿[21]等作物的光合能力受葉片面積影響很大，葉片面積越大，光合作用越強，葉片葉綠素含量直接決定葉片光合能力的強弱[22]；植株葉片SPAD值與葉綠素含量呈顯著的正相關(guān)性，隨著SPAD值的增加，葉綠素含量呈上升趨勢，葉片光合能力增強[23]。氮素是葉綠素的主要成分，能促進植物葉片葉綠素的合成，延緩葉綠素的降解，增強光合作用[24]；謝華等研究表明，作物葉片含氮量與葉綠素含量有著較強的指數(shù)函數(shù)關(guān)系[25]；在一定條件下，作物葉片含氮量高，其葉綠素含量也高，有利于光合作用的進行，缺氮會影響葉綠素的合成，最終導致產(chǎn)量降低[26]；小麥葉片的CO2固定只與葉片含氮量有關(guān)，葉片含氮量增加，CO2同化速率增加[27]；在適宜的范圍內(nèi)，喜樹的光合速率隨氮素水平提高而提高[28]。本研究中，Y 137的葉面積最大，說明其葉片光合面積大于其他2個品種(系)，而YN的相對葉綠素含量及氮素含量最高，單從葉面積、葉綠素含量及氮素含量上來看，這2個品系的兩性花毛葡萄光合能力強于野釀2號。

3.2Pn是表示光合作用強弱的一個重要指標，光合作用強則干物質(zhì)積累能力強，光合能力強的品種其干物質(zhì)產(chǎn)量一般較高[29]。氣孔是植物水分向外蒸騰、空氣中CO2進入細胞的器官，Gs減少，從而使進入葉片的CO2減少，Ci下降，Tr受到一定程度制約，致使Pn下降[30]。研究表明，葡萄[31]、梨[32]、櫻桃[33]等[34-36]作物Gs、Ci減小，Tr下降，葉片凈光合速率明顯降低。本研究中，野釀2號的Ci值雖然較小，但其Pn、Gs及Tr值均極顯著高于其他2個品種，說明野釀2號的光合能力最強。

3.3葉綠素熒光動力在光合作用光系統(tǒng)中對光能的吸收、傳遞、耗散等方面產(chǎn)生作用[37]，可用于測定光系統(tǒng)的潛在活性、PSⅡ原初光能轉(zhuǎn)化效率和PSⅡ?qū)嶋H光化學效率[38]；通過研究植物體內(nèi)葉綠素熒光特性，可以探測植物光合生理狀況及各種外界因子對其的細微影響[39]。研究表明，玉米幼苗葉片的色素含量與各種色素的比例、葉片熒光特性及能量轉(zhuǎn)換有著顯著影響[40]。光化學淬滅系數(shù)(qP)反映了PSⅡ反應(yīng)中心的開放程度和原初電子受體的還原狀態(tài)，電子傳遞的量子產(chǎn)額(EQY)反應(yīng)可充分利用所捕獲光的能力，光合電子傳遞速率(ETR)反應(yīng)轉(zhuǎn)能效率和量子效率，qP、EQY和ETR越高，光合速率越大。非光化學淬滅系數(shù)(NPQ)反映了耗散PSⅡ反應(yīng)中心天線色素吸收過量光能的能力，NPQ愈大，電子傳遞活性減小，凈光合速率降低[41]；肖文娜等研究表明，不同油菜品種的EQY、ETR、qP和NPQ存在較大差異，光能轉(zhuǎn)化利用中占有優(yōu)勢的品種其ETR、EQY、qP值較高，NPQ較低[42]；肖華貴等[43]對甘藍型油菜黃化突變體的光合特性及葉綠素熒光參數(shù)研究中也得到相同的結(jié)果。本研究中，野釀2號的qP、EQY、ETR最高，而NPQ最小，說明野釀2號PS Ⅱ反應(yīng)中心原初電子受體QA庫較大，促進了光合電子傳遞能力的提高，并可充分利用所捕獲光能，具有高的轉(zhuǎn)能效率和量子效率，能將PS Ⅱ、PS Ⅰ受激發(fā)產(chǎn)生的高能電子經(jīng)過電子傳遞鏈進行高效傳遞，而非輻射能的耗散程度低，有助于把所捕獲的光能較充分地用于光合作用暗反應(yīng)，促進光合作用快速運行，光能利用效率高，這與本研究中光合參數(shù)結(jié)果相一致，與前人的研究結(jié)果也相一致。同時，暗反映條件下，3個不同品種(系)兩性花毛葡萄的Fo、Fm、Fv/Fm和Fv間均不存在顯著差異，說明在暗反應(yīng)條件下，3個品種(系)間的PS Ⅱ反應(yīng)中心全部開放或完全關(guān)閉時，葉綠素(Chl)熒光發(fā)射強度以及開放的PS Ⅱ反應(yīng)中心的能量捕獲效率基本一致，熒光反應(yīng)存在差異可能主要是由光反應(yīng)下各參數(shù)的不同引起的。

此外，研究中還發(fā)現(xiàn)，YN的水分利用效率(WUE)顯著高于其他2個品種(系)。WUE能準確反映植物葉片的瞬時或短暫反應(yīng)行為，是一個較為穩(wěn)定的衡量碳固定和水分消耗比例的指標[16]，通過測定WUE能夠選擇出低耗水、生產(chǎn)效率高、抗性強的植物新品種[44]。YN的Gs值及Ci值較小、WUE值較大，說明YN在物質(zhì)的利用轉(zhuǎn)化及抗性方面具有一定的優(yōu)勢。

3.4野釀2號是廣西本土選育的中國首個兩性花毛葡萄品種，是廣西目前的主栽品種[45-46]；Y 137是野釀2號的芽變株系，果實糖含量較野釀2號高，成熟期比野釀2號提早7～10 d[47]；YN是云南的一個兩性花毛葡萄株系，其生育期較野釀2號和Y 137短[48-49]。栽培過程中也發(fā)現(xiàn)，YN比Y 137生育期短10～20 d，3個品種(系)各具生產(chǎn)和研究的價值和潛力。本研究發(fā)現(xiàn)，3個品種(系)都能較好的適應(yīng)廣西當?shù)氐纳鷳B(tài)環(huán)境，但三者的光合效率、物質(zhì)的利用轉(zhuǎn)化及抗性方面各具優(yōu)勢，在生產(chǎn)及研究過程中，可根據(jù)不同光合特點研究相應(yīng)的栽培技術(shù)，根據(jù)不同的育種目標選擇合適的品種(系)作為父母本進行雜交育種研究。