河北省设施葡萄发展现状、问题及建议

河北省是全国葡萄生产大省,面积和产量一直居全国三甲。设施葡萄由于具有产值高、防病减灾等诸多优势,近年来在河北省迅速发展,面积已达1万hm^(2)。但在设施葡萄迅猛发展的同时,也暴露出诸多问题,需要葡萄从业者加以重视。本文介绍了河北省设施葡萄发展的现状、存在的问题及隐患,并对河北省设施葡萄的发展提出一些针对性的建议。

铺设反光膜促进设施葡萄着色的机理初探

为了探明设施内铺设反光膜对果实品质的影响和促进着色的机理,以京艳为试材,行间铺设反光膜,监测覆膜后葡萄果实的外观与花色苷含量的变化,利用高通量测序和Illumina Novaseq 6000测序平台对着色差异的果皮进行转录组测序及差异表达基因分析。结果表明,12个样本得到了41151986~46673908条Clean reads,且Q30都在94%以上、Q20在98%以上。Clean reads与葡萄参考基因组比对总数为92.69%~94.22%。差异表达的基因统计结果显示,CK 0 d~CK 7 d差异表达基因数目是3768个,上调基因1488个,下调2280个;覆膜后RF 0 d~RF 7 d差异表达基因数目是5129个,其中上调表达2048个,下调表达3081个,可见覆膜能够促进基因的差异表达。覆膜7 d后,与对照相比,获得934个差异表达基因,上调表达441个,下调表达493个。KEGG富集分析表明,934个DEGs中,共有179个被注释到64条信号通路上,主要富集在代谢、细胞过程、环境信息处理、遗传信息处理和生物系统五大类代谢途径。其中,苯丙烷生物合成、内质网蛋白加工、植物病菌互作、植物激素信号传导途径多个基因表达出现差异。PAL、F3′H、3GT的多个转录本均上调表达,多个生长素相应蛋白基因下调表达。转录因子WRKY基因以上调表达为主,bHLH、C2H2、NAC、MIKC-MADS、Dof等多是下调表达。综上所述,铺设反光膜可能通过提高苯丙氨酸解氨酶(PAL)的活性,提高相关基因(F3′H、3GT等)的表达,从而促进花色苷合成。转录因子WRKY、bHLH、C2H2、MYB、NAC、MIKC-MADS、Dof也可能发挥重要的调控作用。

晚熟无核葡萄新品种——紫龙珠

“紫龙珠”是从“摩尔多瓦”ד天缘奇”的后代中选育出的三倍体无核葡萄新品种。2022年3月通过河北省林木品种审定委员会审定。该品种果穗圆柱形,带副穗,平均单穗重823.6 g,果穗大小整齐。果粒着生中等紧密,近圆形,无核,紫黑色,常规处理后平均单粒重9.8 g,最大12.8 g。

15个不同葡萄品种果实香气成分的GC-MS分析

为了明确各葡萄香型的特征香气物质,采用顶空固相微萃取结合气相色谱-质谱联用(GC-MS)技术对葡萄15个品种果实(2个无香型、5个草莓香型、8个玫瑰香型)香气成分进行了检测和分析。结果显示:无香型葡萄维多利亚、摩尔多瓦的香气物质主要是醛类物质,香气物质中相对含量最高的为2-己烯醛;草莓香型葡萄申丰、巨峰、沪培2号、辽峰、硕丰的香气物质主要是醛类、醇类、酯类物质;玫瑰香型葡萄的香气物质主要是以醛类、萜烯类物质为主。醛类物质主要是2-己烯醛、正己醛;萜烯类物质主要是芳樟醇、二氢芳樟醇、α-萜品醇、橙花醇、香叶醇等物质。不同葡萄品种在香气物质、物质含量间存在差异。结果可为后期葡萄香气机理研究、育种与推广提供参考和理论依据。

利用SSR分子标记鉴定葡萄F_1代杂种

葡萄是遗传上高度杂合的木本果树,获得真实性杂种是有效开展杂交育种及其他遗传学研究的重要基础。以玫瑰香×红地球杂交组合后代株系为材料,采用SSR分子标记对杂交后代单株进行杂种真实性鉴定,筛选出在双亲间有特异位点的SSR引物,对210株杂交后代进行了鉴定,结果表明:210株杂交后代中有183个单株具有父本和母本的特异性条带,并结合田间形态学分析,确定为真实性杂种。SSR分子标记能够简单、高效的对葡萄杂交后代进行真实性鉴定。

葡萄转色初期干旱胁迫促进果实着色的研究

以设施栽培夏黑葡萄为材料,在转色初期进行干旱胁迫处理,以正常灌溉为对照,研究了干旱胁迫在该时期对葡萄果皮着色的影响。结果表明:在葡萄转色初期干旱胁迫可导致果皮中MDA含量升高及抗氧化酶类活性升高,有利于葡萄还原糖积累及可滴定酸降低,尤其在50着色阶段,此外该时期的干旱胁迫促进了果皮中总酚、类黄酮及花青素积累。研究认为,葡萄转色初期干旱胁迫可以调节果实的生长发育,促进果实着色。

葡萄果实中酚类物质研究进展

葡萄果实酚类物质是葡萄生长发育过程中重要的次生代谢产物,可以彰显葡萄果实品质,并且具有一定的抗氧化活性,已成为近年来的研究热点。综述了葡萄果实中酚类物质的组成、含量、生物合成、提取及应用方面的国内外研究进展,并展望了葡萄果实酚类物质在未来研究的方向及难点问题,以期为葡萄果实酚类物质的研究与综合应用提供借鉴。

葡萄果实成熟相关NAC转录因子的筛选、克隆及表达分析

【目的】NAC转录因子在植物生长发育中起重要调控作用。旨在筛选参与葡萄果实成熟的NAC转录因子,揭示NAC转录家族在葡萄果实成熟过程中的生物学功能。【方法】利用荧光定量PCR技术分析了NAC基因在葡萄果实不同时期的表达水平及其组织特异性,对候选基因的核苷酸序列、蛋白质性质进行分析。同时,构建pGBKT7重组质粒检测转录因子的自激活能力。【结果】红地球葡萄不同发育阶段的NAC基因表达分析中,筛选出11个差异表达的NAC基因。结合其在红巴拉多葡萄中的表达情况,确定4个NAC转录因子为候选基因。VvNAC5、VvNAC11、VvNAC13、VvNAC18基因的开放阅读框长度分别为1083、1092、1098、1062 bp,分别编码360、363、365、353个氨基酸,各蛋白分子质量与等电点不同。蛋白序列对比结果显示4个NAC基因在N端都包含高度保守的NAM结构域,但C端序列高度变异。系统进化树分析显示VvNAC5、VvNAC11、VvNAC13与众多参与组织形成和器官发育相关的NAC蛋白聚为一类,推测同时在组织形成发育过程中发挥作用;VvNAC18与众多调控果实成熟衰老及叶片脱落相关蛋白聚为一类,说明VvNAC18参与葡萄果实的成熟调控过程。分析4个NAC基因的组织特异性,发现VvNAC5、VvNAC18主要在果实中表达,且显著高于其他部位,VvNAC11、VvNAC13在果实中也有较高的表达量。酵母转化试验证明4个NAC蛋白均具有转录激活活性。【结论】筛选出4个NAC转录因子在葡萄果实的成熟过程中发挥重要的调控作用,为探索NAC转录家族调控葡萄果实成熟的作用机制奠定理论基础。

干旱胁迫对葡萄主要理化指标及果实品质影响的研究进展

在葡萄生长发育过程中,常常面临干旱、盐、热及冷胁迫等非生物胁迫影响。其中,干旱胁迫是抑制葡萄营养生长与生殖生长最重要的非生物胁迫之一。尽管葡萄属于较为耐旱的果树作物,但我国主要葡萄栽培区域约一半地区属于干旱及半干旱气候,在这些地区干旱胁迫往往威胁到葡萄的正常生长,是制约葡萄产业发展的主要因素之一。为了保障我国葡萄的健康发展,目前,针对干旱胁迫对葡萄影响的研究、合理灌溉制度的制定、抗旱品种的选育已成为近年来的研究热点。介于干旱胁迫对葡萄较为广泛的影响,为了应对干旱胁迫,葡萄进化出了一系列调控机制来平衡干旱胁迫带来的影响,本研究首先从葡萄耗水规律分析了葡萄不同生育期对水分的需求程度,其次,分析干旱胁迫对光合作用、渗透调节、活性氧调节的影响,从生理角度探讨了干旱胁迫对葡萄主要理化指标的影响,且通过对干旱胁迫下对葡萄果实的品质与产量进行分析,综述了干旱胁迫对葡萄果实品质的影响,并对如何合理利用干旱胁迫提升葡萄品质等问题,以及进一步研究葡萄响应干旱胁迫的分子机制进行了展望。

葡萄杂交后代果实香气物质含量及遗传倾向研究

本文分析葡萄亲本对其杂交后代果实香气的性状遗传倾向和特点,为葡萄杂交育种中亲本的科学选配提供依据。本试验以浓香型葡萄品种‘87-1’为母本,无香型欧亚种葡萄优系‘9-22’为父本创建杂交群体,选取其中149株杂交后代为试材,采用顶空固相微萃取方法提取葡萄果实香气物质,运用气质联用(GCMS)技术对杂交后代的个体进行香气物质种类及含量的测定。结果表明,主要香气物质在杂交后代呈广泛分离。香气物质含量呈连续分布,为多基因控制的数量性状,变异主要来自遗传效应,部分香气物质受环境影响较大。

篱架与小棚架树形对‘巨玫瑰’葡萄果实品质的影响

本研究通过对葡萄果实糖酸、色泽和香气等进行测定,比较葡萄“T”形简易小棚架树形和“厂”字形篱架树形对‘巨玫瑰’葡萄果实品质的影响,为生产建园中树形选择提供参考。结果表明,与“厂”字形篱架树形相比,“T”形小棚架树形‘巨玫瑰’葡萄果粒稍大,粒重明显增加,表皮光泽明亮度显著提高,果色差异明显;果实含糖量增加,含酸量降低,特征香气物质中萜烯类物质含量较高。因此,“T”形简易小棚架比“厂”字形篱架树形更有利于提高‘巨玫瑰’葡萄果实品质。

葡萄不同生育期水分胁迫对生理指标的影响

通过对夏黑葡萄进行不同生育期水分胁迫处理,探讨不同时期水分胁迫对夏黑葡萄的枝条、果粒生长变动情况,叶片的气孔导度、胞间CO2浓度、蒸腾速率、净光合速率、MDA含量的影响。结果表明在不降低产量与品质的前提下,抽蔓期的水分胁迫不会影响葡萄的产量与品质但会明显降低夏黑的营养生长,果实转色期的水分胁迫会明显提升果实品质。

胚挽救技术在我国无核葡萄育种中的应用及展望

在对我国无核葡萄胚挽救育种相关文献进行综合分析的基础上,阐述了胚挽救技术在无核葡萄育种中的应用、取得的成果以及胚挽救技术的主要影响因素(包括亲本基因型、接种时间、培养基、培养条件和胚挽救苗的驯化移栽),并对胚挽救技术在无核葡萄育种上的应用进行了展望。

‘摩尔多瓦’与‘红地球’葡萄杂交后代对霜霉病抗性的遗传分析

以欧美种葡萄‘摩尔多瓦’与欧亚种葡萄‘红地球’杂交组合的160个F1代群体为试材,采用室外自然发病和室内离体叶盘接种两种鉴定方法,研究杂交群体各单株对霜霉病的抗性并分析其遗传特征。结果表明:母本‘摩尔多瓦’的病情指数为0.42,表现高抗霜霉病;父本‘红地球’的病情指数为91.6,表现为高感霜霉病。杂交群体后代的抗病性发生显著分离,表型表现出免疫、高抗、中抗、感病和高感共5个级别。其中,中抗占比最大,免疫占比最小,表现出数量性状遗传的特征。另外,室内离体接种霜霉病抗性与当年田间抗性调查趋势大体一致,但群体后代中各抗性级别所占比例存在差异。本试验中杂交群体后代发现了部分免疫霜霉病单株,为选育出优质抗霜霉病品种奠定了基础。

葡萄霜霉菌侵染葡萄的表观特征及转录组分析

为了探明葡萄抗霜霉病基因的抗病机制,分别以感病品种玫瑰香和抗病品种摩尔多瓦叶片为试材,离体接种葡萄霜霉病菌,在光照培养箱中培养。用JEOL-6360型扫描电子显微镜观察霜霉菌侵染不同品种叶片后的发育情况,并利用MGISEQ-2000高通量测序平台对2个品种进行转录组测序及差异表达基因分析。结果表明,玫瑰香在接种4 d后叶片背面出现肉眼可见的白色霉层,病斑随时间延长面积增大,叶片正面相应位置出现褪绿黄斑,而在摩尔多瓦叶片上仅在接种点处有少量黑斑。电镜观察结果显示,玫瑰香叶片上病原菌孢子侵入气孔,萌发长出新的孢子囊梗,释放出孢子,在叶片上繁殖;摩尔多瓦叶片上的孢子囊数量少,大部分气孔关闭,气孔周围有少量孢子、菌丝和组织碎片分布。转录组数据共获得约664.86 Mb高质量序列,与玫瑰香相比,在摩尔多瓦中检测到5095个差异表达基因,其中2975个为上调表达基因,2120个为下调表达基因。GO分析显示,差异表达基因主要富集在生物学途径(代谢过程、细胞过程、对刺激的反应和生物调节类别)、细胞组分(细胞、膜、膜组分和细胞器)和分子功能(催化活性和组装、转运体活性、转录调节因子活性)三大类。KEGG分析差异表达基因,主要富集在植物病原菌互作途径和MAPK信号转导途径等通路中。选取其中9个可能与葡萄抗病性相关的基因,qRT-PCR结果表明,9个候选基因在葡萄响应霜霉菌侵染过程中发挥一定的作用。

外源GA3对葡萄花序伸长及赤霉素合成代谢相关基因表达的影响

本研究以阳光玫瑰葡萄为试材,盛花前1周使用外源GA3处理花序,发现10 mg/L、25 mg/L、50 mg/L、100 mg/L GA3均可显著促进花序的伸长,且花序伸长长度与赤霉素浓度正相关。试验进一步用液相色谱检测了不同时期穗轴中GA3的含量,发现外源GA3可以短时间内提高幼嫩穗轴中GA3水平,在处理24 h时GA3水平达到顶峰,且100 mg/L GA3处理峰值最大,2 d时GA3水平迅速回落。通过荧光定量PCR检测了编码赤霉素生物合成过程中第一阶段的关键酶CPS和第三阶段无活性赤霉素转化为活性赤霉素的关键酶GA20ox和GA3ox的基因,结果显示这三个关键酶的基因呈下调表达,且GA3处理浓度越高,基因表达水平越低。赤霉素代谢途径上编码负调控蛋白DELLA的基因与对照相比整体呈下调表达,且外源GA3浓度越高,DELLA基因表达量越低。说明外源活性赤霉素GA3严重抑制了内源赤霉素合成途径上关键基因的表达,间接抑制了内源赤霉素的合成;同时抑制了代谢通路上负调控DELLA基因的表达,促进花序的伸长。

基于SSR分子标记的葡萄品种遗传多样性分析

以15份葡萄品种为试材,采用SSR分子标记技术,研究了15份葡萄品种资源的遗传多样性。结果表明：从245对引物中筛选出49对清晰、稳定性好的多态性引物。49对引物在15份材料中共扩增出235条带,均为多态性条带,多态性百分率为100%。每对引物扩增的等位位点数为2～9个,相似性系数分析结果表明,供试的15份葡萄材料的遗传相似系数为0.660～0.860,其平均遗传相似系数为0.760。聚类分析表明,在遗传相似系数0.672处,15份葡萄材料可分为三大类群。第一大类包括2份欧美杂种（V.vinifera L.×V.labrusca L.）和1份美洲种（V.labrusca L.）品种;第二大类为8份欧亚种（V.vinifera L.）葡萄品种;第三大类包括2份山欧杂种（V.amurensis Rupr.×V.viniferaL.）和2份山葡萄（V.amurensis Rupr.）品种。可见,欧亚种和美洲种葡萄亲缘关系相对较近,而山葡萄与二者亲缘关系相对较远。这些引物中,VMCNG4B9、VMC3G9能将15个葡萄品种区分开,为今后开展葡萄品种指纹图谱构建奠定基础。

植物信号转导对‘夏黑’葡萄冬芽休眠解除的调控

本研究2016年-2017年以生态休眠状态下的‘夏黑’葡萄冬芽为试材,经单芽扦插处理、用转录组方法辅以生理指标测定,探讨了影响葡萄冬芽休眠解除的关键因子。单芽扦插7 d (EB1)和扦插14 d (EB2)后冬芽转录组测序均得到45 Mb以上的Clean Reads,经过滤、拼接、数据库比对均得到25 000以上转录本。从基因表达分析看EB2与EB1相比,1 051个基因上调表达,587个基因下调表达。差异表达基因(DEGs) GO富集分析发现葡萄冬芽自然休眠解除过程中DEGs主要富集在催化活性、结合、代谢过程和单有机体过程,进一步KEGG代谢途径分析发现植物信号转导途径是休眠解除的重要参与环节,尤其赤霉素(gibberellin,GA)和脱落酸(abscisic acid, ABA)代谢与休眠解除关系密切,芽子休眠解除过程中的内源激素变化和信号转导路径上相关基因qRT-PCR也验证了这一点。因此本研究认为内源激素和植物信号转导是调控葡萄冬芽自然休眠解除的重要因子之一。

晚熟无核葡萄新品种‘紫龙珠’

‘紫龙珠’是从‘摩尔多瓦’ב天缘奇’的后代中选育出的三倍体无核葡萄新品种。果穗大,圆柱形,平均单穗质量823.6 g。果粒近圆形,平均单粒质量9.8 g;果皮紫红色,易着色;果肉脆、多汁,有草莓香味,可溶性固形物含量19.9%。在河北石家庄9月中旬果实成熟。早果,丰产,盛果期产量30750 kg·hm^(-2)。栽培适应性广,抗病性好,较抗霜霉病。