獼猴桃新型砧木對金梅獼猴桃果實品質(zhì)影響_李大衛(wèi)

《果樹學(xué)報》網(wǎng)絡(luò)首發(fā)論文
題目: 獼猴桃新型砧木對金梅獼猴桃果實品質(zhì)影響
作者: 李大衛(wèi)，劉小莉，韓飛，呂海燕，解瀟冬，張琦，田華，鐘彩虹

收稿日期: 2022-11-16? (中國科學(xué)院武漢植物園，武漢430074)

https://www.doc88.com/p-68047606325990.html

摘要:【目的】本研究旨在利用獼猴桃屬豐富的物種資源，研究砧木對接穗品種品質(zhì)的影響，篩選適合獼
猴桃產(chǎn)業(yè)應(yīng)用的新型砧木品種?！痉椒ā渴紫纫源笞训?個長勢強旺的獼猴桃物種為供試材料，通過統(tǒng)一
嫁接四倍體黃肉獼猴桃品種金梅，精準評測接穗金梅的產(chǎn)量、品質(zhì)和砧穗間的親和性。其次，從中選擇3個物種共計10個不同基因型，進一步精準評估不同基因型對接穗品種品質(zhì)的影響。【結(jié)果】團葉、梅葉、對萼和大籽獼猴桃砧木嫁接的金梅平均單果重均超過100克，顯著高于中華本砧，且大籽等砧木提升了干物質(zhì)算關(guān)鍵內(nèi)在品質(zhì)。此外，研究發(fā)現(xiàn)局物種不同基因刑同樣導(dǎo)致金梅的品質(zhì)發(fā)生較大變異。結(jié)論；通過如上試驗發(fā)掘了大籽621和對尊等新型砧木，其能夠提升接穗的生長速度、產(chǎn)量和品質(zhì)，目具有較好的親和性。值得注意的是，大籽獼猴桃等候選砧木不同基因型個體對接穗品種影響同樣顯著，選育適配接種品種的砧木需要充分考慮從同類型中選擇最佳的基因型個體。
關(guān)鍵詞:獼猴桃物種:砧木:產(chǎn)量:品質(zhì):親和性:基因型

▲嫁接過的獼猴桃果園

嫁接是一種重要的營養(yǎng)繁殖手段，最早記載于西漢晚期《氾勝之書》。園藝作物嫁接歷經(jīng)數(shù)千年發(fā)展，在現(xiàn)代農(nóng)業(yè)發(fā)展中發(fā)揮著不可替代的作用。砧木作為承受接穗的載體，不僅影響接穗開花時間、熟期、產(chǎn)量和品質(zhì)等重要農(nóng)藝性狀，而且能夠發(fā)揮抗病免疫、預(yù)防蟲害、實現(xiàn)果樹矮化或喬化等作用。砧木和接穗之間的相互作用涉及復(fù)雜的生理、生化和分子機制，如砧木的營養(yǎng)和水分傳導(dǎo)、砧穗親和性、植物的生長素和細胞分裂素等激素在嫁接過程中發(fā)揮了關(guān)鍵生理調(diào)節(jié)作用5:蛋白質(zhì)、mRNA和小RNA在砧木和接穗之間的傳導(dǎo)也能相互影響其關(guān)鍵的農(nóng)藝性狀16-9。

▲國內(nèi)南方地區(qū)開始使用的水楊桃砧木

果樹中不乏優(yōu)良砧木使用案例:蘋果、梨、柑橘、芒果、杏、葡萄、桃、柿子、李子、甜櫻桃和核桃已經(jīng)成功選育出多個良種砧木，改良了嫁接品種的長勢、抗性、產(chǎn)量與品質(zhì)。然而，一些新興水果的砧木研究相對滯后。獼猴桃作為一種原產(chǎn)我國的雌雄異株落葉果樹，其健康營養(yǎng)、廣受消費者歡迎。獼猴桃歷經(jīng)近二十年的快速發(fā)展已經(jīng)成為世界主流水果類型:但是世界獼猴桃產(chǎn)業(yè)主要依賴于有限的幾個砧木類型。新西蘭、意大利和智利主要使用美味獼猴桃(Actinidia chinensis vardeliciosa)的實生砧木布魯諾或者海沃德，中國依賴于米良1號、秦美及本地野生獼猴桃實生苗。顯而易見的是，將整個獼猴桃產(chǎn)業(yè)依托在較為狹隘的砧木類型會給整個產(chǎn)業(yè)帶來巨大風(fēng)險。近年來，意大利獼猴桃主栽品種因根系排水不良，大量發(fā)生藤衰退疾病“Moria del kiwi”；中國獼猴桃園因極端氣候?qū)е碌膬?nèi)澇和干旱，也造成了明顯的減產(chǎn)和部分的毀園。世界獼猴桃產(chǎn)業(yè)發(fā)達國家開始重視獼猴桃砧木的研發(fā)；新西蘭的Bounty71砧木、日本耐澇的山梨獼猴桃砧木和中國南方普
諞使用的水楊桃給獼猴桃砧木育種帶來了新的契機。但總體而言，獼猴桃新型砧木的使用和研發(fā)尚處于初步階段，亟待系統(tǒng)評估此類砧木與接穗的親和性、對接穗品種的品質(zhì)、產(chǎn)量和抗性的影響。

▲水楊桃（對萼獼猴桃）的根為木質(zhì)根

優(yōu)質(zhì)砧木是獼猴桃生產(chǎn)必要載體，獼猴桃良種砧木選育是維持產(chǎn)業(yè)豐產(chǎn)和穩(wěn)產(chǎn)的必要環(huán)節(jié)。中國是獼猴桃的原產(chǎn)地、擁有 52個獼猴桃物種及20余個種下分類單元，為砧木育種提供了豐富的原始材料。本研究利用國家獼猴桃資源圃中豐富的獼猴桃物種材料，通過十余年的精準評價，系統(tǒng)評估了獼猴桃砧木對接穗品種品質(zhì)的影響并篩選出多個候選的砧木品系，為我國獼猴桃產(chǎn)業(yè)的健康和可持續(xù)發(fā)展提供助力。

1 材料和方法

1.1 材料
本研究供試材料來源于湖北省武漢市國家獼猴桃種質(zhì)資源圃，本研究通過設(shè)計兩個試驗來篩選砧木品種。首先，基于前期初篩獲得的長勢旺盛、根系發(fā)達的物種材料開展砧木嫁接試驗，篩選合適的砧木物種。候選物種材料包括梅葉獼猴桃(A.macrosperma var.mumoides)、團葉獼猴桃(A.glaucophvlla var.rotunda)、黑蕊獼猴桃(A.melanandra)、中華獼猴桃復(fù)合體(A.chinensis Planch)、對萼獼猴桃(A.valvata Dunn)和大籽獼猴桃(AmacrospermaC.F.Liang)。其次，在初篩的砧木物種中挑選更為優(yōu)異的基因型，開展砧木的精準鑒定。9份候選材料包括2份中華獼猴桃復(fù)合體【包括中華獼猴桃原變種(Achinensis var.chinensis)和美味獼猴桃(A.chinensis vardelicisoa)】 1份對萼獼猴桃和6份大籽獼猴桃。

▲獼猴桃新型砧木對金梅獼猴桃果實品質(zhì)影響

本實驗開始于2011年，為保證所有的砧木一致性，采用組培方法獲得統(tǒng)一砧木組培苗，經(jīng)過2年培育成可供嫁接的苗木。2012 年冬季，接穗統(tǒng)一采用芽接法；嫁接成活的植株，2013年初開始在國家獼猴桃資源圃7區(qū)品種園開展同園評估試驗。為保證試驗結(jié)果的準確性，嫁接的品種統(tǒng)一采用四倍體黃肉獼猴桃金梅(品種權(quán)號:CNA20130340.0)，所有的施肥、灌溉、修剪及其他日常管理均保持相對一致。試驗株系于2015年初始掛果，2017年開始進入豐產(chǎn)期。

▲夏天的獼猴桃果園

1.2 方法

12.1砧木及果實表型測定:本研究從2017年盛果期開始測定，砧木和接穗的親和性采用直接測量砧穗嫁接口部位上下5cm處的周長，評估其是否產(chǎn)生“大小腳”的現(xiàn)象。產(chǎn)量和果實外觀品質(zhì)性狀評估在每年10月上旬開始，果實可溶性固形物達到7%以上采收。

成熟果實置于獼猴桃工程研究中心常溫實驗室(20℃)軟熟，評測常溫軟熟時間及品質(zhì)性狀。果實形狀采用游標卡尺測定，通過計算縱徑/橫徑和橫徑/側(cè)徑來評估獼猴桃的果形指數(shù)，其中橫徑/側(cè)徑接近于1代表具有最佳的果型指數(shù)。

▲水楊桃苗

1.2.2 果實品質(zhì)測定:果實品質(zhì)測定每株樹至少采集 60個以上果實，分別測量單果質(zhì)量(采收時測)、軟熟期果實可溶性固形物含量、干物質(zhì)、維生素 C、硬度等品質(zhì)性狀。

測定方法分別如下:單果質(zhì)量使用電子天平測量且保證精確到小數(shù)點后2位?？扇苄怨绦挝锖繙y定采用ATAGO(PR-32a)折光儀，果實從中間橫切，取一半果實擠出汁液測定。使用GUSSGS-15水果質(zhì)地分析儀(GUSS，SouthAfrica)測定果實赤道處的壓力硬度，探頭為直徑8mm，每個果實測2次，測定部位互為 90°，單位為N。干物質(zhì)測定方法為干燥稱重法，在果實赤道處切取 2~3mm 的果片并稱重，在 60 ℃溫度下烘干至果實質(zhì)量恒定，干物質(zhì)含量為干質(zhì)量與鮮質(zhì)量比值。

12.3可溶性總糖和維生素C含量測定:果實中可溶性總糖的測定參考行標NY/T2742-2015《水果及制品可溶性糖的測定3，5-二硝基水楊酸比色法》，以葡萄糖折算可溶性總糖含量，單位為%;果實中維生素C含量的測定參考國標GB5009.86-2016《食品安全國家標準食品中抗壞血酸的測定》中的 2，6-二氯靛酚滴定法，使用自動滴定儀(HI931，Hanna)滴定，單位為mg·kg-鮮質(zhì)量(FW)。

1.3數(shù)據(jù)處理
本研究所有的測定均具有三個以上的重復(fù);數(shù)據(jù)總結(jié)采用 Excel2020。數(shù)據(jù)統(tǒng)計分析采用 Spss 21.0(IBM SPSS Statistics.New YorkUSA)，結(jié)果以平均值±標準差表示;顯著性統(tǒng)計分析采用Tukev檢驗(0.05水平)。研究數(shù)據(jù)的畫圖采用GraphPad Prism90軟件(GraphPad Software.San DiegoCAUSA)

▲獼猴桃水楊桃砧木

2結(jié)果與分析

2.1 不同獼猴桃物種砧木對金梅外觀品質(zhì)的影響
外觀品質(zhì)是獼猴桃重要商品性狀，是吸引消費者購買的外在指標。本研究對不同砧木嫁接的黃肉獼猴桃品種金梅的果肉顏色、大小和其他性狀開展了多重分析(圖 1)。從圖1A 可見，金梅獼猴桃果肉整體呈現(xiàn)金黃色果肉，果實呈橢圓形，具有優(yōu)良的果肉顏色商品性狀(圖IA、1C)。分析不同砧木嫁接的金梅獼猴桃發(fā)現(xiàn)，果實大小存在顯著差異，其中團葉、梅葉、對萼和大籽的砧木平均單果重均高于100g，但中華砧木平均單果重僅96.69g(圖1B)。進一步分析果型指數(shù)發(fā)現(xiàn)，對萼和中華砧木具有最大的縱徑/橫徑比值以及最低的橫徑/側(cè)徑比值(圖ID)，證實這兩種砧木的果實多呈現(xiàn)長橢圓形，果實最為整齊。值得注意的是，小提琴圖顯示大籽和黑蕊砧木的果實指數(shù)出現(xiàn)部分偏離，這證明這 2種砧木中可能出現(xiàn)部分的畸形果。

▲獼猴桃新型砧木對金梅獼猴桃果實品質(zhì)影響

2.2不同獼猴桃砧木對金梅內(nèi)在品質(zhì)影響
果實的內(nèi)在品質(zhì)決定了貯藏期、風(fēng)味、營養(yǎng)，是獼猴桃最重要的性狀。本研究發(fā)現(xiàn)，不同獼猴桃種類作砧木的果實常溫軟熟天數(shù)基本相近，均在19~20天左右;其軟熟時期的硬度在0.244~0.449 N之間。然而，果實的可溶性固形物和干物質(zhì)含量存在一定變異，其中大籽、黑蕊和對萼砧木嫁接的金梅獼猴桃具有最高的可溶性固形物((16.07%~16.71%)和干物質(zhì)含量(17.39%~18.18%)，顯著高于中華獼猴桃砧木(15.57%，16.98%)。

▲獼猴桃新型砧木對金梅獼猴桃果實品質(zhì)影響

本研究進一步調(diào)查了不同基因型砧穗之間親和性(圖4)，中華獼猴桃605和610具有最佳的親和性，其砧穗粗度基本一致，且嫁接口平滑一致。此外，大籽和對萼不同基因型像接中華品種金梅后，整體菜和性較好，同時，研究發(fā)現(xiàn)因這兩種砧木長熱申旺感，形成了砧木稍大于接穗稍的類型。然而值得注意的是，在眾多基因型中發(fā)現(xiàn)了明顯的大小腳現(xiàn)象(圖 4)，即砧木的生長顯著慢于接穗，這導(dǎo)致植株后期出現(xiàn)明顯的生長緩慢，產(chǎn)量低的現(xiàn)象。綜合上述不同砧木對“金梅”品種的品質(zhì)和嫁接親和性考慮，本研究發(fā)現(xiàn)對尊
625 和大籽 621 具有最佳的綜合表型，后續(xù)命名為'中科獼砧1號’和'中科獼砧2號’砧木，目前已申請新品種保護并在全國6個省市開展大規(guī)模中試及推廣應(yīng)用。

3 討 論

改革開放以來，中國果樹產(chǎn)業(yè)迎來了飛速的進步，大量優(yōu)異品種的育成加速了產(chǎn)業(yè)的革新。據(jù)統(tǒng)計，在近四十年間柑橘、蘋果等11種果樹共選育出1968個品種(系)，但砧木品種(系)僅 43個、占比不足2.2%。特別是，砧木育種主要集中在蘋果、葡萄、桃等幾個大樹種。例如，蘋果矮化砧木中砧一號和青砧一號具有良好的矮化潛力；柑橘砧木品種資陽香橙具有耐缺鐵特性。近 20年中國獼猴桃產(chǎn)業(yè)發(fā)展迅猛，連續(xù)10年在收獲面積及年產(chǎn)量上均穩(wěn)居世界第一，已經(jīng)成為中國第九大水果類型。但是，中國獼猴桃平均單產(chǎn)極低，畝產(chǎn)僅1600斤/畝，是新西蘭的32.17%。中國獼猴桃的生產(chǎn)技術(shù)和產(chǎn)業(yè)存在巨大的提升空間。相對于接穗品種(超過150個)的快速發(fā)展，目前世界獼猴桃產(chǎn)業(yè) 95%以上依賴美味獼猴桃的幾個實生砧木，主要是米良 1 號、秦美、布魯諾、海沃德和野生獼猴桃種子播種出的實生苗，亟需拓展獼猴桃的砧木研究。本研究初步探討了多個獼猴桃物種和基因型砧木對中華品種的品質(zhì)影響，為未來新型砧木選育奠定了基礎(chǔ)。
砧木與接穗親和力是嫁接首要考慮的問題。在大型木本和藤本植物中，主要的不親和類型包括易位嫁接不親和(translocated graftincompatibility)和局部嫁接不親和(localized graft incompatibility)，前一種類型通常在嫁接后的第一年表達，表現(xiàn)為生長停止，落葉，葉片變色甚至死亡;而后一種情況涉及發(fā)育后期的輕微和延遲的不親和性。前期研究表明，獼猴桃接穗和砧木的親緣關(guān)系越遠，其一年內(nèi)的易位嫁接親和力越差，例如凈果組的軟棗、大籽、對尊和葛棗等獼猴桃類型嫁接后一年內(nèi)的成活率顯著低于傳統(tǒng)的本砧嫁
接(中華獼猴桃復(fù)合體)。本研究通過近十年研究發(fā)現(xiàn)，局部嫁接不親和同樣存在獼猴桃砧木和接穗之間，其中典型的表現(xiàn)為“大小腳”現(xiàn)象(圖 4)。在黑蕊獼猴桃、葛棗和軟棗獼猴桃等類型中發(fā)現(xiàn)有“上大下小”的現(xiàn)象，而在大籽獼猴桃和對萼獼猴桃等生長極其旺盛的砧木中存在“上小下大”的情況。在本研究中，我們發(fā)現(xiàn)金梅品種與大籽系列砧木具有較好的親和性，不存在特別明顯的嫁接不親和現(xiàn)象，能夠滿足產(chǎn)業(yè)化的需求。

砧木對接穗品種性狀的影響已經(jīng)被廣泛證明。前期研究發(fā)現(xiàn)中華獼猴桃品種桂海 4號砧木能夠影響美味獼猴桃實美的平均產(chǎn)量；大籽獼猴桃能夠增加布魯諾品種 25%以上的單果重和產(chǎn)量；對萼獼猴桃砧木能夠顯著增加紅陽獼猴桃的平均單果重和結(jié)果數(shù)量。

在本研究中，與傳統(tǒng)的中華和美味本砧相比，大籽、對尊、團葉和梅葉等獼猴桃物種砧木能夠提高金梅的長勢，特別是大籽和對萼獼猴桃在嫁接五年后，砧木直徑超過8cm、接種直徑超過6cm:而且接穗品種的平均單果重顯著高于本砧品種，說明新型砧木在提升現(xiàn)有品種的產(chǎn)量方面具有較大潛力。此外，前期研究表明不同砧木對接穗葉片和果實的營養(yǎng)元素的積累具有重要影響，低活力砧木導(dǎo)致接穗營養(yǎng)和元素的積累較低；且獼猴桃的砧木和接穗同時影響果實中糖及有機酸含量、采收期和后熟期[29]。本研究同樣發(fā)現(xiàn)大籽獼猴桃
砧木嫁接金梅品種后，金梅果實具有較高的干物質(zhì)含量，且通過篩選不同基因型的大籽獼猴桃，發(fā)掘出能夠明顯提升維生素C含量以及可溶性糖含量的種質(zhì)，這為未來金梅特有砧木的品種選擇提供了直接參考。

獼猴桃屬植物適宜生長在溫暖濕潤、陽光充足且具有偏酸性的土壤的環(huán)境。近年來，隨著產(chǎn)業(yè)化區(qū)域的擴大，南至云南和廣西、北至陜西和山東均有大量中華和美味獼猴桃品種種植。獼猴桃種植區(qū)域的擴大帶來許多的產(chǎn)業(yè)問題，如干旱、水澇、鹽堿、土壤貧瘠等問題已經(jīng)嚴重干擾了獼猴桃產(chǎn)業(yè)的健康發(fā)展:新的砧木的選育有望改變這一困境。目前在傳統(tǒng)美味獼猴桃砧木的基礎(chǔ)上，我國南方出現(xiàn)了水楊桃這一類型的砧木。筆者調(diào)查發(fā)現(xiàn)市場上流通的水楊桃包括大籽、對萼和葛棗，甚至還有軟棗、狗棗和京梨等多種類型。盡管本研究發(fā)現(xiàn)相對于本砧，大籽和對薯欲猴桃對金梅的品質(zhì)和產(chǎn)量均有正向的促進作用。但是值得注意的是，我們發(fā)現(xiàn)同一類型物種砧木其基因型不同，對接穗品種的品質(zhì)影響存在顯著差異。因此，需要正視目前產(chǎn)業(yè)中所謂的水楊桃砧木存在多個獼猴桃物種混雜、或同一個物種多種基因型混雜的問題。本研究歷經(jīng)十余年，發(fā)現(xiàn)了砧木對接穗諸多影響，深以為砧木和接穗的互配必須基于長期的觀察及了解兩者的生長特征。最后，本研究發(fā)掘的大籽和對萼獼猴桃優(yōu)良砧木因其長勢強旺，對果實的形狀、枝條生長、掛果荷載、品質(zhì)均造成了顯著影響，因此在種植過程中需要優(yōu)化現(xiàn)有的種植密度、施肥方式、修前、環(huán)割等技術(shù)方案。

4、結(jié)論
本研究以獼猴桃多個物種和資源為試材，探討了不同獼猴桃砧木對接穗品種的影響，初步認為大籽獼猴桃和對尊獼猴桃適干作中華獼猴桃四倍體金梅的砧木:同時指出同一種類中不同基因型的砧木對接穗品種的性狀同樣存在巨大影響。

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