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SINO-OVERSEAS GRAPEVINE & WINE
摘 要：通过对比干旱胁迫下‘黑比诺’自根苗、‘110R ’自根苗、‘黑比诺’自接苗和‘黑比诺/110R ’嫁
接苗的新梢生长量和叶片生理指标的差异，探讨砧木‘110R ’与酿酒葡萄‘黑比诺’耐旱性以及‘110R ’嫁接对‘黑比诺’抗旱性的影响。结果表明，干旱胁迫后‘110R ’自根苗的新梢生长量、叶片相对含水量、叶片水势、Fv/Fm 、Fv/Fo 、Tr 、Gs 、Pn 、Ci 、相对电导率，可溶性糖、可溶性蛋白和Pro 含量，SOD 、POD 和CAT 活性均高于‘黑比诺’自根苗，叶绿素和MDA 含量低于‘黑比诺’自根苗；‘黑比诺/110R ’嫁接苗除相对电导率和MDA 含量低于‘黑比诺’自接苗外，其他各项生理指标均高于‘黑比诺’自接苗。利用主成分分析和隶属函数对不同材料的生理指标进行综合评价得出，‘110R ’自根苗耐旱性强于‘黑比诺’自根苗，‘黑比诺/110R ’嫁接苗耐旱性强于‘黑比诺’自接苗。
关键词：葡萄；嫁接；干旱胁迫；生理指标；主成分分析中图分类号：S663.1 文献标志码：A DOI ：10.13414/jki.zwpp.2023.06.003
收稿日期：2023-02-23
基金项目：宁夏回族自治区农业育种专项（NXNYYZ202101）；宁夏回族自治区自然基金项目（2022AAC03440）作者简介：马龙，男，硕士研究生，研究方向为葡萄栽培生理。E-mail:******************通信作者：徐美隆，副研究员，研究方向
为葡萄种质资源挖掘。E-mail:****************** 范培格，研究员，研究方向为葡萄种质资源挖掘。E-mail:**************
Effects of Rootstock '110R' on Drought Resistance of
'Pinot Noir' Grapevine under Drought Stress
MA Long 1,2, XU Meilong 3*, FAN Peige 2*, QIAO Gaixia 4, LIU Yujuan 4, WANG Rong 4, XIE Jun 4, MA Donghai 1
（1. School of Agriculture, Ningxia University, Yinchuan 750021, China; 2. Institute of Botany, Chinese Academy of Sciences, Beijing 100093, China;
3. Institute of Horticulture, Ningxia Academy of Agricultural and Forestry Sciences, Yinchuan 750002, China;
4. Ningxia Forestry Institute/State Key Laboratory of Seedling Bioengineering, Yinchuan 750002, China ）
2023(6): 18-25
Abstract: By comparing the shoot growth and leaf physiological indexes of 'Pinot Noir' self-rooted seedlings,
'110R' self-rooted seedlings, 'Pinot Noir' self-grafted seedlings and 'Pinot Noir/110R' grafted seedlings under drought str
ess, the difference of drought tolerance between rootstock '110R' and wine grape 'Pinot Noir', and the effect of '110R' grafting on drought resistance of 'Pinot Noir' were discussed. The results showed that after drought stress, the growth rate of shoots, relative water content of leaves, leaf water potential, Fv/Fm, Fv/Fo, Tr, Gs, Pn, Ci, relative conductivity, the content of soluble sugar, soluble protein and Pro, the activity of SOD, POD and CAT in
干旱胁迫下砧木‘110R ’对‘黑比诺’葡萄
抗旱性的影响
马龙1,2，徐美隆3*，范培格2*，乔改霞4，刘玉娟4，王荣4，谢军4，马东海1
（1. 宁夏大学农学院，宁夏银川 750021；2. 中国科学院植物研究所，北京 100093；
3. 宁夏农林科学院园艺研究所，宁夏银川 750002；
4. 宁夏林业研究院/种苗生物工程国家重点实验室，宁夏银川 750002）
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葡萄作为全球重要的果树之一，具有极高的栽培价值。据国际葡萄与葡萄酒组织（OIV）统计，2021年全球葡萄种植面积
达730万 hm2[1]。我国是葡萄生产大国，种植面积约为78.3万 hm2，占全球总面积的10.73%[2]。我国酿酒葡萄种植区域主要集中于北方地区，以西北地区种植面积最广。由于这些地区淡水资源匮乏，降水量较低，干旱成为了酿酒葡萄产业健康可持续发展的主要限制因素之一[3-4]。干旱环境下植物叶片中的叶绿素发生降解，光合能力、原初光能转化效率（Fv/Fm）下降，同时，叶片受水分亏缺的影响导致与外界环境进行气体交换的通道关闭，叶片的光合速率和蒸腾速率下降，胞间CO2浓度因此降低[5]，膜脂过氧化反应也随干旱胁迫的延长而加重，细胞膜选择透性发生改变，严重影响了植物的正常生长发育[6]。通过嫁接抗旱性强的砧木改变植株根系构型，在干旱环境下表现出较高的活力和水分利用效率，有的砧木还出现增强接穗枝条生长、改变物候期、增大叶面积等一些优良特性[7]。众多研究和实践表明，利用抗性砧木嫁接可以明显增强栽培品种的抗逆性，从而扩大了葡萄的种植区域[8-9]。目前关于抗旱砧木的研究已取得一定的成效，‘110R’为抗旱能力突出的葡萄砧木之一，针对其耐旱能力的评价研究也较多[10-11]。而‘黑比诺’作为宁夏酿酒葡萄产区主栽品种之一，抗性相对较弱。因此，以砧木‘110R’嫁接增强‘黑比诺’对干旱的耐受性，系统评价砧木‘110R’嫁接葡萄的耐旱性，对加快葡萄耐旱砧木的推广应用具有重要的意义。
本研究以‘110R’自根苗、‘黑比诺’自根苗、‘黑比诺’自接苗和‘黑比诺/110R’嫁接苗为试材，对比分析干旱胁迫下葡萄叶片生理指标的变化，并利用主成分分析和隶属函数对其耐旱能力进行综合评价，为宁夏产区‘黑比诺’葡萄嫁接苗的砧木选择提供参考。
1 材料与方法
1.1 试验材料
供试材料为一年生砧木品种‘110R’、酿酒品种‘黑比诺’扦插营养袋苗，由种苗生物工程国家重点实验室提供。2022年6月2日将生长基本一致的葡萄苗木移栽于营养钵（盆高×盆底径=18 cm×21 cm），每盆栽种1株葡萄苗。移栽后浇透水，正常管理。每盆含6.0 kg营养土（体积比为黄土∶草炭∶珍珠岩=4∶2∶1）。2022年7月10日在宁夏银川植物园日光温室采用劈接法分别进行‘黑比诺/黑比诺’和‘黑比诺/110R’嫁接，砧木嫁接口粗度为0.3 cm左右，嫁接高度为15 cm左右。葡萄种植方法
1.2 试验方法
1.2.1 干旱胁迫
选择生长基本一致的‘黑比诺’自根苗（DH）、‘110R’自根苗（DR）、‘黑比诺’自接苗（DHH）和‘黑比诺/110R’嫁接苗（DHR）植株各20株，进行正常管理。于2022年8月7日，待植株长至10片叶以后开始进行中度干旱胁迫处理，即通过人工控水的方式，利用称重法将营养钵中的土壤含水量控制在田间持水量的40%～50%，在干旱胁迫处理后第15天选取相同部位的叶片进行不同生理指标的测定，3个重复。
1.2.2 生理指标测定
新梢生长量、光合指数、叶绿素荧光等生理指标为活体测定，叶片水势、相对含水量、相对电导率、叶绿素含量等生理指标采用鲜样测定，可溶性糖、可
'110R' self-rooted seedlings were higher than those in 'Pinot Noir' self-rooted seedlings; while chlorophyll content and M
DA content were lower than those in 'Pinot Noir' self-rooted seedlings; the physiological indicators of 'Pinot Noir/110R' grafting seedlings were higher than those of 'Pinot Noir' self-grafting seedlings, except for lower relative conductivity and MDA content. Using principal component and membership function analysis to comprehensively evaluated the physiological indicators of different experimental materials, the results showed that '110R' self-rooted seedlings had stronger drought resistance than 'Pinot Noir' self-rooted seedlings, and 'Pinot Noir/110R' grafted seedlings had stronger drought resistance than 'Pinot Noir' self-graft seedlings.
Key words: grapevine; grafting; drought stress; physiological index; principal component analysis
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溶性蛋白、丙二醛（MDA ）、脯氨酸（Pro ）、超氧化物歧化酶（SOD ）、过氧化物酶（POD ）和过氧化氢酶（CAT ）等生理指标测定的样品为采后液氮速冻，置于﹣80 ℃保存。
其中，新梢生长量用直尺直接测量（干旱胁迫后株高减去胁迫前株高）；叶片水势的测定选取不同植株从基部第11片叶开始，采用PSYPRO 露点水势仪（Wescor 公司，美国）和C52样品室进行测定；光合指数的测定采用GFS-3000光合仪（Heinz Walz GmbH 公司，德国）于晴天上午10:00测定基部第7片叶；叶绿素荧光参数测定采用OS-30P 荧光仪（美国OPTI-SCIENC-E 仪器公司）测定基部第7片叶；叶片相对含水量采用饱和相对含水量法[12]
测定；叶绿素含量采
用乙醇浸提比法[13]
测定；叶片相对电导率采用电导
率法
[14]
测定；可溶性糖、可溶性蛋白含量分别采用蒽
酮比法和考马斯亮蓝G-250染法
[12]
测定；MDA 、
Pro 、SOD 、POD 和CAT 含量选用索莱宝公司的相关试剂盒通过比法测定，具体方法参考使用说明。
1.2.3 数据处理
采用Microsoft Excel 2010软件进行数据处理与分析；采用SPSS 22.0软件进行方差分析和主成分分析。
按照下列公式计算自根苗和嫁接苗各综合指标的隶属函数值：
与生长呈正相关的参数用公式（1）计算各综合指标的隶属函数值：
u (X ij )=(X j －X min )/(X max －X min )
j =1,2,3,…,n （1）与生长呈负相关的参数用公式（2）计算各综合指标的隶属函数值：
u (X ij )=1－(X j －X min )/(X max －X min )
j =1,2,3,…,n （2） 式中，u (X ij )表示第i 个处理第j 项指标的隶属，且
u (X ij )[0,1]；X j 表示第j 个综合指标；X max 和X min 分别表示所有参试处理中的第j 个综合指标的最大值和最小值。
各综合指标的权重和D 值：
W j =P j /∑P j j =1,2,3,…,n （3）D
=∑[u (X j )×W j ] j =1,2,3,…,n （4）式中，W j 表示第j 个综合指标在所有综合指标中的权重；P j 为自根苗和嫁接苗第j 个综合指标的贡献
率；D 值为干旱条件下综合指标评价所得的评价值。
2 结果与分析
2.1 干旱胁迫对葡萄新梢生长量的影响
由图1可知，干旱胁迫下‘110R ’新梢生长量最大，为146.15 mm ，与其他3种试材存在显著性差异，‘黑比诺/110R ’嫁接苗的新梢生长量次之，与‘黑比诺’自根苗和自接苗具有显著性差异。
2.2 干旱胁迫对叶片相对含水量和水势的影响
由图2可知，干旱胁迫下叶片相对含水量以‘110R ’自根苗最高，为92.59%，与其他3个材料具有显著性差异。‘黑比诺/110
R ’嫁接苗的降幅较小，‘黑比诺’自根苗和自接苗的降幅较大，且嫁接苗与后两者差异显著。
干旱胁迫下叶片水势以‘110R ’与‘黑比诺/110R ’嫁接苗相近，分别为﹣1.44、﹣1.45 MPa ，均与‘黑比诺’自根苗、自接苗存在显著性差异。
2.3 干旱胁迫对葡萄叶片光合作用的影响
由表1所示，干旱胁迫下‘黑比诺’自根苗的叶绿素含量最高，为1.37 mg •g -1，显著高于其他3个材料。‘110R ’自根苗的叶绿素含量次之，为1.25 mg •g -1，‘黑比诺/110R ’嫁接苗的叶绿素含量高于‘黑比诺’自接苗。
干旱胁迫下，原初光能转化效率（Fv/Fm ）和潜在光化学效率（Fv/Fo ）、蒸腾速率（Tr ）、气孔导度（Gs ）、净光合速率（Pn ）和胞间CO 2浓度（Ci
）
注：不同小写字母表示不同材料之间差异显著（P <0.05），下同Note: The different small letters indicate significant difference materials
within each rootstock at P <0.05,the same below
图1 干旱胁迫对葡萄新梢生长量的影响
Figure 1 Effects of drought stress on shoot growth of grapevine
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等光合参数在不同处理中呈现相同规律，即砧木‘110R ’的这些光合参数均为最大值，且显著高于其他3个材料；而‘黑比诺/110R ’嫁接苗次之，也是显著高于‘黑比诺’自根苗和自接苗。
2.4 干旱胁迫对葡萄叶片细胞膜损伤的影响
由表2可知，干旱胁迫后对叶片的相对电导率和MDA 含量有一定的影响，以‘黑比诺/110R ’嫁接苗相对电导率最小，为15.
32%，显著低于‘110R ’自根苗和‘黑比诺’自接苗，而‘黑比诺’自根苗和自接苗之间的叶片相对电导率差异不显著。MDA 含量在4个材料之间的差异也与叶片相对电导率的趋势基本一致，即‘黑比诺/110R ’嫁接苗叶片MDA 含量显著低
于其他3个材料。
由表2所示，干旱胁迫下，不同的渗透调节物质在4个不同材料中的变化趋势存在差别，其中，‘黑比诺/110R ’嫁接苗叶片中可溶性糖含量达到3.89%，显著高于其他3个材料；‘黑比诺’自根苗叶片中的可溶性蛋白低于其他3个材料；‘110R ’自根苗叶片中的脯氨酸含量显著高于其他3个材料。
2.5 干旱胁迫对葡萄叶片抗氧化酶的影响
本研究重点关注干旱胁迫下不同材料中的SOD 、POD 和CAT 三种抗氧化酶的差异，结果见表3。干旱胁迫下，SOD 和POD 活性在4个材料中的变化趋势是一致的，即‘110R ’自根苗叶片中最高，与其他3
个
图2 干旱胁迫对葡萄叶片相对含水量（A ）和叶片水势（B ）的影响
Figure 2 Effects of drought conditions on relative water content (A) and water potential (B) of grapevine leaves
表1 干旱胁迫对葡萄叶片光合作用的影响
Table 1 Effects of drought stress on photosynthesis of grapevine leaves
材料Material 叶绿素Chlorophyll (mg·g -1)Fv/Fm Fv/Fo Tr
(mmol·m -2·s -1)GS (mol·m -2·s -1)Pn
(µmol·m -2·s -1)Ci
（µmol·mol -1)DH 1.37±0.055a 0.690±0.0051d 2.298±0.055d 0.69±0.035c 0.0122±0.0006c 3.97±0.03c 110.3±4.28d DR 1.25±0.012b 0.728±0.0009a 2.682±0.012a 2.39±0.123a 0.0662±0.0051a 6.54±0.07a 209.7±4.41a DHH 0.49±0.010d 0.706±0.0008c 2.398±0.009c 0.66±0.032c 0.0161±0.0010c 2.53±0.02d 122.9±3.92c DHR
0.60±0.010c
0.718±0.0013b
2.547±0.017b
1.10±0.035b
0.0391±0.0010b
4.99±0.18b
165.2±6.53b
表2 干旱胁迫对葡萄叶片细胞膜损伤和渗透调节物质的影响
Table 2 Effects of drought stress on cell membrane damage and osmotic adjustment substances in grapevine leaves
材料Material 相对电导率
Relative conductivity (%)
丙二醛MDA (nmol·g -1)可溶性糖Soluble sugar (%)可溶性蛋白
Soluble protein (mg·g -1)
脯氨酸Proline (µg·g -1)DH 16.47±0.014bc 293.94±8.23a 3.24±0.098b 4.57±0.15b 136.28±3.38b DR 20.72±1.346a 156.73±2.47c 3.33±0.123b 5.23±0.36a 187.28±21.46a DHH 17.28±0.567b 171.61±2.13b 3.41±0.107b 4.87±0.10ab 74.30±8.55d DHR
15.32±0.763c
139.71±4.35d
3.89±0.114a
5.11±0.11a
105.36±2.31c
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材料的差异显著，而‘黑比诺’自根苗和‘黑比诺’自接苗叶片中的SOD和POD活性相对较低，两者间无显著差异；‘黑比诺/11
0R’嫁接苗叶片中CAT活性最高，显著高于其他3个处理，而‘110R’自根苗叶片中的CAT活性则处于较低水平。
2.6 不同葡萄植株耐旱性综合评价
干旱胁迫往往会引起植物多项生理指标的变化，利用单一或少数几个生理指标评判植物的耐旱性具有片面性，为更加科学地评价‘黑比诺’自根苗和自接苗、‘110R’自根苗和‘黑比诺/110R’嫁接苗的耐旱性，需对获得的各项指标进行主成分分析和隶属函数综合评价。
利用主成分分析，前2个主成分贡献率达95.21%（图3和表4），其中，主成分1累计贡献率为69.80%，反映了新梢生长量、叶片含水量、叶片水势、原初光能转化效率（Fv/Fm）、潜在光化学效率（Fv/Fo）、蒸腾速率、气孔导度、光合速率、胞间二氧化碳浓度（Ci）、相对电导率、可溶性蛋白、脯氨酸、超氧化物歧化酶（SOD）、过氧化物酶（POD）的指标信息，第一主成分的这14个指标综合反映了树体长势、叶片的水分变化和吸收、叶片光合、细胞膜损伤和大部分渗透调节物质及抗氧化酶的
表3 干旱胁迫对葡萄叶片抗氧化酶活性的影响
Table 3 Effects of drought stress on antioxidant enzymes in grapevine leaves
材料Materials
抗氧化酶活性 Antioxidant enzyme activity (U·g-1)
SOD POD CAT
DH154.33±8.62c209.01±2.93c224.53±11.12d DR234.72±7.55a281.69±3.15a271.23±9.45c DHH140.68±6.15c209.26±1.12c450.49±22.14b DHR171.86±6.72b230.82±1.52b527.66±16.89a
表4 主成分的累计方差贡献率、特征值及因子载荷矩阵
Table 4 Cumulative variance contribution rate, eigenvalue and factor load matrix of principal components
指标Index
主成分 Principal component
PC1PC2
新梢生长量 Shoot growth0.9850.175叶片相对含水量 Relative water content0.994﹣0.103叶片水势 Leaf water potential0.889﹣0.401
叶绿素含量 Chlorophyll content0.2320.928原初光能转化效率 Fv/Fm0.961﹣0.272
潜在光化学效率 Fv/Fo0.969﹣0.243
蒸腾速率 Transpiration rate0.9760.203
气孔导度 Stomatal conductance0.999﹣0.032
光合速率 Photosynthetic rate0.9120.195胞间CO2浓度 Intercellular CO2 concentration0.995﹣0.098相对电导率 Electrical conductance0.7100.468丙二醛 MDA content﹣0.6030.757可溶性糖 Soluble sugar content0.135﹣0.887
可溶性蛋白 Soluble protein content0.886﹣0.451脯氨酸 Protein content0.7330.652超氧化物歧化酶 SOD activity0.9670.253过氧化物酶 POD activity0.9870.151
过氧化氢酶 CAT activity﹣0.093﹣0.996特征值 Eigenvalues12.564 4.574累计贡献率 Accumulative contribution ratio (%)69.80125.411
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