环塔盆地不同山葡萄品种果实品质间的差异

为山葡萄在环塔盆地生态区域的选育、推广应用提供科学理论依据,建立8个新疆山葡萄果实综合评价体系。以2019-2021年田间表现良好的山葡萄‘北冰红’‘双红’‘左优红’‘雪兰红’‘双丰’‘北国红’‘左山1’和‘左山2’为试材,测量果实23项外观及理化品质指标,按照测量结果进行描述性统计和主成分分析,根据综合得分进行排名。结果表明,23项果实品质指标变异程度不同,其中白藜芦醇、果形指数、Zn含量和花色苷变异程度较大,超过50%;果穗质量、原花青素、固酸比和Fe含量变异程度一般,为30%~50%;其他果实品质指标变异程度较小(<30%)。因子分析提取出6个特征根>1的公因子,累计方差贡献率达97.839%,公因子PC1贡献率达22.154%,主要由pH、果实纵径、横径、单果质量、单果体积和果穗质量决定,主要反映果实外观品质;公因子PC_(2)贡献率达20.987%,由可溶性固形物、总糖、糖酸比、固酸比和Mn含量5个因子决定,主要反映果汁的糖度;公因子PC_(3)贡献率为19.820%,由Ca、Mg和Cu含量3个因子决定,主要反映矿质元素含量。公因子PC_(4)贡献率为19.117%,由花色苷、总酸和果形指数3个因子决定,主要反映果汁色泽、酸度和果实形状;公因子PC_(5)贡献率为8.293%,由原花青素和总黄酮2个因子决定,主要反映果实的营养状况;公因子PC_(6)贡献率为7.467%,由白藜芦醇和Zn含量2个因子决定,主要反映白藜芦醇和Zn含量的高低情况。山葡萄果实品质综合得分排序由高到低依次是:‘北冰红’‘左优红’‘雪兰红’‘左山2’‘北国红’‘双丰’‘双红’‘左山1’。

不同山葡萄品种CO_(2)响应模型拟合及评价

为探索不同山葡萄品种叶片CO_(2)响应特征差异,以5 a生山葡萄‘北冰红’‘北国红’‘双红’和‘雪兰红’为试材,采用Li-6400便携式光合仪,测定果实膨大期山葡萄叶片光合-二氧化碳响应曲线(photosynthetic CO_(2)response curve,P_(n)-C_(i))以及胞间CO_(2)浓度(intercellular CO_(2)concentration,C_i)、气孔导度(stomatal conductance,G_s)、水分利用率(water use efficiency,WUE)和蒸腾速率(transpiration rate,T_r)等气体交换参数,基于直角双曲线模型、Michaelis-Menten模型和直角双曲线修正模型3种模型拟合山葡萄叶片P_(n)-C_(i)响应曲线。结果表明,直角双曲线修正模型拟合的山葡萄P_(n)-C_(i)响应曲线,其拟合参数与实测值最为接近,可直接计算CO_(2)饱和点(CO_(2)saturation point,CSP)。随大气CO_(2)浓度(atmospheric CO_(2)concentration,C_a)的增加,4个山葡萄品种C_i呈线性递增趋势;G_s和T_r总体呈先升后降趋势;WUE先降后升,呈“U”型变化趋势。主成分分析提取出2个主成分,累计贡献率达84.613%。综合评价‘雪兰红’得分最高,光能转化利用率最高,在低C_a环境下的适应性最佳;‘双红’在不同C_a水平下均可保持较高光合效率,排名第2。综上所述,直角双曲线修正模型拟合山葡萄叶片P_(n)-C_(i)响应曲线效果最优。

山葡萄基因VaEXO11及其启动子的克隆与序列分析

【目的】探究欧洲葡萄基因VvEXO11在山葡萄中的同源基因VaEXO11的表达及功能,为揭示葡萄抗寒分子通路、培育新的抗寒葡萄品种提供理论依据。【方法】克隆并分析VaEXO11及其启动子PVaEXO11序列,通过瞬时转化烟草探究PVaEXO11与低温胁迫的关系。【结果】从VaEXO11克隆到的cDNA序列全长为957 bp,其中ORF为957 bp,编码318个氨基酸。该基因仅由1个外显子构成,其蛋白含有一个高度保守的Phi_1结构域和一个信号肽,丝氨酸含量丰富,经预测为疏水脂溶性蛋白。对克隆到的P_(VaEXO11)进行顺式作用元件预测,分析结果表明,PVa EXO11不仅含有CAAT-box、TATA-box等核心启动子元件,还具备参与干旱胁迫、昼夜节律调控和创伤响应等功能响应元件。瞬时转化结果表明,低温激活P_(VaEXO11)的活性,VaEXO11的相对表达量迅速上升,直接或间接促进细胞内抗氧化酶的产生。【结论】VaEXO11除了参与低温调控,还可能参与多种逆境相关的调控,从而响应多种生物与非生物胁迫。

山葡萄砧木提高葡萄耐寒性的转录调控研究

以山葡萄为砧木可提高葡萄的耐寒性,但其分子调控机制还不明确。本研究以山葡萄为砧木的‘黑比诺’异嫁接苗(Vv_Va)和‘黑比诺’自嫁接苗(Vv_Vv)为材料,利用转录组数据分析两者在低温胁迫下的基因表达差异。结果表明,低温胁迫下,与自接相比,异接中显著上调的基因数330个,显著下调的基因数190个;对差异表达基因的GO富集分析表明,自接和异接的差异表达基因与非生物胁迫相关,尤其是应答温度胁迫相关基因的表达产生了显著差异;在所有差异表达的基因中,有27个热激蛋白基因、3个渗透调节物质合成关键酶基因和6个活性氧清除关键基因的表达显著上调,且有WRKY、NAC、MYB、HSF、AP2/ERF、Zinc Finger和MYC 7个家族共23个转录因子发生了差异表达,这可能是Vv_Va在遭遇低温胁迫时,抗寒砧木嫁接对接穗具有更好的保护作用。本研究通过对低温胁迫下自接苗和异接苗相关基因的转录表达差异分析,为阐释山葡萄嫁接提高葡萄耐寒性的分子机制奠定了基础。

山葡萄VaERF095基因表达及其启动子功能分析

【目的】克隆山葡萄乙烯响应因子基因VaERF095及其启动子序列,分析在低温和外源激素诱导下该基因的表达模式和启动子活性,为深入探究VaERF095基因参与低温胁迫响应机理提供理论依据。【方法】采用同源克隆方法从山葡萄品种左山-1中获得VaERF095基因及其启动子,并通过实时荧光定量PCR检测VaERF095基因在低温(4℃)胁迫和外源激素诱导下及不同组织中的表达情况。同时构建VaERF095基因启动子融合GUS蛋白表达载体,瞬时转化葡萄叶片,通过β-葡萄糖苷酸酶(GUS)活性定量分析VaERF095基因启动子受低温胁迫和外源激素诱导的表达情况。【结果】从山葡萄克隆获得VaERF095基因,编码区(CDS)全长393 bp,编码130个氨基酸残基,该蛋白含有1个保守的AP2/ERF结构域,与欧洲葡萄和河岸葡萄的亲缘关系较近,氨基酸序列相似性分别为100.00%和93.08%。Va ERF095基因可响应低温和外源激素乙烯(ET)、水杨酸(SA)、茉莉酸甲酯(MeJA)和脱落酸(ABA)的诱导,呈现出不同的表达模式。VaERF095基因在老叶、茎、花序、卷须和果实均有表达,其中在卷须中的表达量最高,在幼叶中的表达量极低或几乎不表达。克隆获得长度为1360 bp的VaERF095基因启动子,含有2个低温响应元件(LTR)、1个ET响应元件(ERE)、1个SA响应元件(TCA-element)、2个MeJA响应元件(CGTCA-motif和TGACG-motif)、1个ABA响应元件(ABRE)、1个GA响应元件(P-box)和1个防御和胁迫响应元件(TC-rich repeats)。在低温胁迫及外源激素(ET、SA和ABA)诱导下,VaERF095基因启动子活性较对照极显著升高(P<0.01),在MeJA诱导下,VaERF095基因启动子活性显著增强(P<0.05)。【结论】VaERF095基因及其启动子正向响应低温(4℃)及外源激素(ET、SA、ABA和MeJA)的诱导,具有明显的组织表达特异性。

山葡萄致病致灾气象指标及其栽培管理技术

从园田气象基础数据积累和田间调查入手,对山葡萄致病致灾的气象指标进行了研究,对影响山葡萄产量和品质的气象因子进行了普查和筛选,对病害、灾害的防御措施及栽培和管理措施进行了归纳总结,形成了较为完整的山葡萄致病致灾气象指标及其栽培管理技术,以营造适宜山葡萄栽培的农田小气候,规避气象灾害,保证和提高山葡萄的产量和品质。

近红外光谱技术在山葡萄无损检测中的应用研究

山葡萄是中国特色葡萄酒的原材料,其成熟度和品质对酿造优质葡萄酒有关键作用。无损检测技术是指在不破坏样品的前提下进行检测,目前应用研究广泛。综述无损检测技术的几种机制和适用领域及研究进展,通过比较发现近红外光谱分析技术比较适宜于山葡萄的无损检测,为后续的无损检测设备研究和拓展应用提供参考。

天山北麓4个山葡萄品种枝条抗寒性综合评价

研究不同低温处理对山葡萄枝条抗寒生理指标的影响,探讨山葡萄抗寒性与质膜透性、渗透调节物质、过氧化物酶活性和萌芽率等指标的关系。以山-欧杂交种葡萄‘北冰红’等的一年生枝条为材料,分别在0、﹣10、﹣20、﹣30、﹣40℃的环境中处理24 h,调查不同低温条件下枝条的相对电导率、丙二醛(MDA)和游离脯氨酸(游离Pro)、可溶性糖含量和超氧化物歧化酶(SOD)活性和萌芽率的变化。结果表明:‘左优红’和‘雪兰红’的电解质渗透率和MDA含量高于‘北冰红’和‘双红’,两指标以‘双红’最小;‘北冰红’和‘双红’的游离Pro相近,‘雪兰红’次之,‘左优红’最低;在本试验温度范围内,随温度降低SOD活性表现为先升后降,可溶性糖含量表现为持续上升,其中‘北冰红’SOD活性始终保持最高状态。主成分分析中提取出两个特征根>1的主成分,累计方差贡献率达95.072%。综合权衡各品种抗寒性生理指标,推测抗寒性排序为:双红>北冰红>雪兰红>左优红,该结果可为山葡萄在天山北麓生态区域推广提供参考。

山葡萄品种在河西走廊地区的引种表现

为解决河西走廊地区酿酒葡萄的安全越冬问题,调查了引进的酿酒型山葡萄(Vitis amurensis Rupr.)品种在河西走廊中段嘉峪关戈壁滩的栽培表现。结果表明,山葡萄在嘉峪关地区可不埋土安全越冬,病害少,果实成熟充分,可酿造极富产区特色的有机利口酒。但坐果率低且易受晚霜冻害,产量低且年际间极不稳定,栽培发展的适宜性中等偏下。

山葡萄‘双优’组织培养生根期愈伤组织的转录组分析

【目的】研究山葡萄生根的分子机理,为山葡萄生产繁殖中生根提供理论数据和参考依据。【方法】对山葡萄‘双优’进行组织培养至生根阶段,设置不同浓度IBA(0.1、0.3和0.5 mg/L)、NAA(0.1、0.3和0.5 mg/L)和蔗糖(15、25和35 g/L)处理,选择根系数目差别较大的两组,对其基部生根的愈伤组织进行转录组测序分析。【结果】6个样本共获得的高质量序列共284.40 Gb,89.15%~90.3%的Clean Reads比对到参考基因组上,S6较S1中显著上调的差异表达基因537个,显著下调的差异表达基因277个,共814个差异表达基因。共805个差异表达基因注释到COG的21个分类中,主要包括未知功能、细胞内运输和信号转导机制等条目。差异表达基因主要富集于多糖结合、驱动蛋白复合体和生长素激活信号通路等条目。差异表达基因富集在苯丙烷生物合成、类黄酮生物合成和植物激素信号转导等通路。生长素途径中的11个差异表达基因均为上调表达,表达量差异较大的5个基因为IAA14、IAA22、IAA27、LAX3和A-ARR基因。转录组数据可信。【结论】通过对不同浓度的IBA、NAA和蔗糖诱导‘双优’葡萄组培苗生根的愈伤组织进行测序,获得了较为完整的转录组数据,并对其进行功能注释、富集分析和激素相关基因表达量分析。

山葡萄酒渣多酚提取工艺优化

以酿酒后废弃的山葡萄酒渣为原料,研究多酚类物质的提取条件。以提取溶剂百分数、料液比、超声时间、超声温度为影响因素,以山葡萄酒渣多酚得率为评价指标,进行正交优化试验,确定最佳提取条件为:料液比1∶10(g∶mL),乙醇体积分数70%,超声温度70℃,超声时间30 min,此工艺条件下山葡萄酒渣中多酚得率为19.03 mg/g。

山葡萄种内和种间杂交F1-F4代果实酸和糖含量的遗传分析

1973 -2005年对我国东北地区山葡萄抗寒的种质资源（品种、品系）进行种内杂交，并与果实高糖低酸、不抗寒的欧亚种酿造葡萄品种进行种间杂交、回交和重复杂交（8种杂交模式），共73个组合，杂种苗成活10 544株。共分离出低酸高糖3 049株，占杂种苗总株数28.9%。8种杂交模式果实总酸含量（低→高）排列顺序是： （山—欧） F2×欧亚种→ （山—欧） F1×欧亚种→山葡萄×欧亚种→ （山—欧） F1× （山—欧） F1→ （山—欧） F2× （山—欧） F2→ （山—欧） F2×山葡萄→ （山—欧） F1×山葡萄→山葡萄×山葡萄。果实糖含量（高→低）排列顺序是： （山—欧） F2×欧亚种→ （山—欧） F1×欧亚种→ （山—欧） F2× （山—欧） F2→ （山—欧） F1× （山—欧） F1→山葡萄×欧亚种→ （山—欧） F1×山葡萄→ （山—欧） F2×山葡萄→山葡萄×山葡萄。遗传规律是：山葡萄种内和种间杂交后代（F1-F4）果实总酸和糖含量性状分离，表现为连续分布，趋向于高酸和低糖亲本，杂交组合中高酸低糖亲本越多，分离出的高酸低糖单株越多，为多基因控制的数量性状遗传。已从（山—欧） F1×山葡萄、 （山—欧） F1× （山—欧） F1和（山—欧） F2× （山—欧） F2杂交模式中选育出酿造干红山葡萄酒新品种‘左优红’、品系94-7-75、94-8-168、98-17-121和酿造冰红酒新品系2002-1-135。

山葡萄新品种‘左山二’

我国北方地区,特别是东北地区,冬季气候严寒,葡萄均需下架埋土防寒。已有山葡萄虽很抗寒,但结果系数低,果穗、果粒均小,产量极低,扦插又不易生根。为此,从1974年开展了野生山葡萄的选种工作,以期获得丰产优质、扦插易于成活、抗寒性强的酿酒新品种。 一、选育经过 ‘左山二’是1974年在黑龙江省尚志县苇河镇志成村的野生山葡萄(Vitis amurensisRupr.)资源中,选得的‘74003’单株繁殖而成的无性系。当年11月采集成熟的一年生蔓,1975年繁殖自根苗并定植于优良品系比较鉴定圃。扦插较易生根。自1978年开始,同时进行果实性状、农业生物学特性观察和酿酒试验,至1980年结束观察。1979年定植自根苗100株,结果后进一步观察确认其农业性状和酿酒品质均优。1984年在所内扩繁8.6亩,同年在黑龙江省友谊农场、吉林省通化市园艺研究所等单位进行区域适应性鉴定。1989年3月由吉林省农作物品种审定委员会审定为新品种,定名为‘左山二’。

山葡萄种内杂交后代的性状遗传

对山葡萄种内杂交后代抗寒力、花型和果实性状的遗传进行了研究。杂种一代抗寒力未出现分离:雌能花与雄花、雌能花与两性花的比例均接近1:1;果穗重量超亲的植株占30.12％～90.03％;果粒重量大于亲中值,趋向果粒重量大的亲本;果实含糖量趋中,并倾向含糖量低的亲本,超亲植株占10.69％～25.68％。

盐胁迫对山葡萄叶绿素荧光参数及超微结构的影响

采用不同浓度NaCl(0、0.1%、0.3%、0.5%)处理山葡萄品种‘左山二’幼苗,于盐胁迫20d时测定叶绿素荧光参数,盐胁迫25d时对0(CK)和0.3%NaCl溶液处理的植株进行叶片超微结构观察,以探讨山葡萄品种的耐盐机理。结果表明:(1)中度(0.3%)或重度(0.5%)盐胁迫下,山葡萄叶初始荧光(F0)显著升高,PSⅡ原初光化学效率(Fv/Fm)、PSⅡ潜在活性(Fv/F0)、光化学淬灭系数(qP)、实际光化学效率(ΦPSⅡ)、非光化学淬灭系数(NPQ)和电子传递效率(ETR)显著降低,表明叶片PSⅡ反应中心破坏,PSⅡ受体侧电子传递受害,通过热耗散散失过剩激发能的能力减弱。(2)中度盐胁迫条件下,叶绿体超显微结构较对照发生明显变化,其外形明显皱缩变短呈不规则球形,大的淀粉粒消失,质壁分离明显,基粒和基质片层界限模糊不清,被膜破损或解体,叶绿素内部质体小球增多,表明其形态结构已受到严重损伤。(3)盐胁迫处理下,山葡萄线粒体嵴排列紊乱,线粒体膜结构模糊不清或溶解,但未见明显的破裂现象,说明线粒体受害程度较叶绿体小,线粒体较叶绿体对NaCl相对不敏感。(4)盐处理下细胞核形态较对照发生改变,核膜溶解或消失,但未完全崩解,说明盐胁迫对细胞核造成了一定损伤。

山葡萄性别相关AFLP标记筛选及SCAR标记转化

通过AFLP分子标记方法,应用64对引物组合EcoRⅠ-NNN/MseⅠ-NNN对山葡萄雌花、雄花和两性花植株基因池进行筛选,引物E-AGC/M-CTG在雄花和两性花植株基因池DNA中扩增出一条分子量为283bp的特异性条带;经组池个体和其它品系验证,该特异性条带能在雄株和完全植株中稳定出现。将该特异性条带回收、克隆、测序,设计SCAR标记引物,对已知性别的85份山葡萄种质进行盲测,准确率达到97·6%,表明标记转化成功。由于该SCAR标记在绝大多数山葡萄栽培品种和有育种价值的种质资源中得到验证,可利用该SCAR标记对山葡萄杂交后代在苗期进行性别鉴定,提高育种效率。

双优山葡萄叶柄内矿质营养动态变化的研究

对双优山葡萄叶柄内的 7种矿质元素在年生长季节内的变化进行了分析测定。结果表明 :N、K的含量在生长期内呈下降态势 ,N在前期下降迅速 ,K在中后期含量有所回升 ;Mg、P在整个年生长期变化波动不大 ;Ca呈上升态势 ,较其他葡萄品种明显偏高 ;Fe、Zn的含量呈交替变化。各元素都有相对稳定的时期 ,因此 ,在对双优山葡萄叶进行分析时 ,不同矿质元素不宜同一时期取样。各时期双优山葡萄叶柄内N、P、K、Ca、Mg比例大约在 10 0 0∶3 90∶11 4 4∶2 9 13∶5 38,建议双优山葡萄追肥以N、P、K为主 ,适当补施Ca。

山葡萄SRAP技术体系的建立及其在品种鉴定中的应用

以6个不同的山葡萄品种为材料,对山葡萄SRAP分子标记技术体系进行优化,探讨SRAP标记在山葡萄品种鉴定中的可行性。结果表明:SRAP扩增程序为94℃预变性5 min;前5个循环,94℃变性45 s,35℃退火45 s,72℃延伸90 s;后35个循环,94℃变性45 s,50℃退火45 s,72℃延伸90 s;最后72℃延伸7min。反应体系:25μL总反应体系中含模板DNA 20 ng,dNTP 1.0μL,上下游引物各1μL,rTaq酶0.2μL,10倍Buffer1.0μL,其余用灭菌的ddH2O补充。应用筛选出的16对引物对6个山葡萄品种进行扩增,共扩增出96条条带,其中多态性带占67.71%。每个品种都能找出其特有条带,最少用2对引物就可鉴别6个山葡萄品种。

山葡萄种内和种间杂交后代果实成熟期遗传分析

1973～2003年对我国东北山葡萄抗寒的种质资源(品种、品系)进行种内杂交,并与不抗寒的欧亚种酿造葡萄品种进行种间杂交、回交和重复杂交。共定植34个组合杂种苗,成活5639株。观察5种杂交模式,34个组合5639株杂种(F1,F2)苗的果实成熟期的遗传规律。5种杂交模式果实成熟期(早→晚)排列顺序是:山葡萄×山葡萄≥(山-欧)F1×山葡萄≥山葡萄×欧亚种≥(山-欧)F1×(山-欧)F1≥(山-欧)F1×欧亚种。遗传规律是:山葡萄种内和种间杂交后代(F1,F2)果实成熟期分离,表现为连续分布,倾向于早熟亲本,杂交组合中早熟亲本越多,分离出的早熟单株越多,为多基因控制的数量性状遗传、“早熟基因”有累加效应、呈显性遗传给后代。

山葡萄果单宁含量与酒质的关系

以野生山葡萄83个株系及种内、种间杂交37个组合146个后代株系,共229个株系的浆果为实验材料,用分光光度———比色法测定浆果单宁含量。单宁含量(mg/100ml)总趋势为:野生山葡萄(90.30±0.36)>山葡萄×山葡萄(69.18±0.32)>(山葡萄×欧亚种葡萄)×山葡萄(46.07±0.30)>(山葡萄×欧亚种葡萄)×欧亚种葡萄(34.54±0.23)>山葡萄×欧亚种葡萄(26.02±0.26)。确定了山葡萄种内和种间种杂交育种亲本浆果单宁含量指标,为选育优良酿酒葡萄新品种提供了实验参数,保证了酿造具有独特风格和品质的山葡萄酒的质量。