猕猴桃新型砧木对金梅猕猴桃果实品质影响_李大卫

《果树学报》网络首发论文
题目: 猕猴桃新型砧木对金梅猕猴桃果实品质影响
作者: 李大卫，刘小莉，韩飞，吕海燕，解潇冬，张琦，田华，钟彩虹

收稿日期: 2022-11-16  (中国科学院武汉植物园，武汉430074)

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

摘要:【目的】本研究旨在利用猕猴桃属丰富的物种资源，研究砧木对接穗品种品质的影响，筛选适合猕
猴桃产业应用的新型砧木品种。【方法】首先以大籽等6个长势强旺的猕猴桃物种为供试材料，通过统一
嫁接四倍体黄肉猕猴桃品种金梅，精准评测接穗金梅的产量、品质和砧穗间的亲和性。其次，从中选择3个物种共计10个不同基因型，进一步精准评估不同基因型对接穗品种品质的影响。【结果】团叶、梅叶、对萼和大籽猕猴桃砧木嫁接的金梅平均单果重均超过100克，显著高于中华本砧，且大籽等砧木提升了干物质算关键内在品质。此外，研究发现局物种不同基因刑同样导致金梅的品质发生较大变异。结论；通过如上试验发掘了大籽621和对尊等新型砧木，其能够提升接穗的生长速度、产量和品质，目具有较好的亲和性。值得注意的是，大籽猕猴桃等候选砧木不同基因型个体对接穗品种影响同样显著，选育适配接种品种的砧木需要充分考虑从同类型中选择最佳的基因型个体。
关键词:猕猴桃物种:砧木:产量:品质:亲和性:基因型

▲嫁接过的猕猴桃果园

嫁接是一种重要的营养繁殖手段，最早记载于西汉晚期《氾胜之书》。园艺作物嫁接历经数千年发展，在现代农业发展中发挥着不可替代的作用。砧木作为承受接穗的载体，不仅影响接穗开花时间、熟期、产量和品质等重要农艺性状，而且能够发挥抗病免疫、预防虫害、实现果树矮化或乔化等作用。砧木和接穗之间的相互作用涉及复杂的生理、生化和分子机制，如砧木的营养和水分传导、砧穗亲和性、植物的生长素和细胞分裂素等激素在嫁接过程中发挥了关键生理调节作用5:蛋白质、mRNA和小RNA在砧木和接穗之间的传导也能相互影响其关键的农艺性状16-9。

▲国内南方地区开始使用的水杨桃砧木

果树中不乏优良砧木使用案例:苹果、梨、柑橘、芒果、杏、葡萄、桃、柿子、李子、甜樱桃和核桃已经成功选育出多个良种砧木，改良了嫁接品种的长势、抗性、产量与品质。然而，一些新兴水果的砧木研究相对滞后。猕猴桃作为一种原产我国的雌雄异株落叶果树，其健康营养、广受消费者欢迎。猕猴桃历经近二十年的快速发展已经成为世界主流水果类型:但是世界猕猴桃产业主要依赖于有限的几个砧木类型。新西兰、意大利和智利主要使用美味猕猴桃(Actinidia chinensis vardeliciosa)的实生砧木布鲁诺或者海沃德，中国依赖于米良1号、秦美及本地野生猕猴桃实生苗。显而易见的是，将整个猕猴桃产业依托在较为狭隘的砧木类型会给整个产业带来巨大风险。近年来，意大利猕猴桃主栽品种因根系排水不良，大量发生藤衰退疾病“Moria del kiwi”；中国猕猴桃园因极端气候导致的内涝和干旱，也造成了明显的减产和部分的毁园。世界猕猴桃产业发达国家开始重视猕猴桃砧木的研发；新西兰的Bounty71砧木、日本耐涝的山梨猕猴桃砧木和中国南方普
谝使用的水杨桃给猕猴桃砧木育种带来了新的契机。但总体而言，猕猴桃新型砧木的使用和研发尚处于初步阶段，亟待系统评估此类砧木与接穗的亲和性、对接穗品种的品质、产量和抗性的影响。

▲水杨桃（对萼猕猴桃）的根为木质根

优质砧木是猕猴桃生产必要载体，猕猴桃良种砧木选育是维持产业丰产和稳产的必要环节。中国是猕猴桃的原产地、拥有 52个猕猴桃物种及20余个种下分类单元，为砧木育种提供了丰富的原始材料。本研究利用国家猕猴桃资源圃中丰富的猕猴桃物种材料，通过十余年的精准评价，系统评估了猕猴桃砧木对接穗品种品质的影响并筛选出多个候选的砧木品系，为我国猕猴桃产业的健康和可持续发展提供助力。

1 材料和方法

1.1 材料
本研究供试材料来源于湖北省武汉市国家猕猴桃种质资源圃，本研究通过设计两个试验来筛选砧木品种。首先，基于前期初筛获得的长势旺盛、根系发达的物种材料开展砧木嫁接试验，筛选合适的砧木物种。候选物种材料包括梅叶猕猴桃(A.macrosperma var.mumoides)、团叶猕猴桃(A.glaucophvlla var.rotunda)、黑蕊猕猴桃(A.melanandra)、中华猕猴桃复合体(A.chinensis Planch)、对萼猕猴桃(A.valvata Dunn)和大籽猕猴桃(AmacrospermaC.F.Liang)。其次，在初筛的砧木物种中挑选更为优异的基因型，开展砧木的精准鉴定。9份候选材料包括2份中华猕猴桃复合体【包括中华猕猴桃原变种(Achinensis var.chinensis)和美味猕猴桃(A.chinensis vardelicisoa)】 1份对萼猕猴桃和6份大籽猕猴桃。

▲猕猴桃新型砧木对金梅猕猴桃果实品质影响

本实验开始于2011年，为保证所有的砧木一致性，采用组培方法获得统一砧木组培苗，经过2年培育成可供嫁接的苗木。2012 年冬季，接穗统一采用芽接法；嫁接成活的植株，2013年初开始在国家猕猴桃资源圃7区品种园开展同园评估试验。为保证试验结果的准确性，嫁接的品种统一采用四倍体黄肉猕猴桃金梅(品种权号:CNA20130340.0)，所有的施肥、灌溉、修剪及其他日常管理均保持相对一致。试验株系于2015年初始挂果，2017年开始进入丰产期。

▲夏天的猕猴桃果园

1.2 方法

12.1砧木及果实表型测定:本研究从2017年盛果期开始测定，砧木和接穗的亲和性采用直接测量砧穗嫁接口部位上下5cm处的周长，评估其是否产生“大小脚”的现象。产量和果实外观品质性状评估在每年10月上旬开始，果实可溶性固形物达到7%以上采收。

成熟果实置于猕猴桃工程研究中心常温实验室(20℃)软熟，评测常温软熟时间及品质性状。果实形状采用游标卡尺测定，通过计算纵径/横径和横径/侧径来评估猕猴桃的果形指数，其中横径/侧径接近于1代表具有最佳的果型指数。

▲水杨桃苗

1.2.2 果实品质测定:果实品质测定每株树至少采集 60个以上果实，分别测量单果质量(采收时测)、软熟期果实可溶性固形物含量、干物质、维生素 C、硬度等品质性状。

测定方法分别如下:单果质量使用电子天平测量且保证精确到小数点后2位。可溶性固形物含量测定采用ATAGO(PR-32a)折光仪，果实从中间横切，取一半果实挤出汁液测定。使用GUSSGS-15水果质地分析仪(GUSS，SouthAfrica)测定果实赤道处的压力硬度，探头为直径8mm，每个果实测2次，测定部位互为 90°，单位为N。干物质测定方法为干燥称重法，在果实赤道处切取 2~3mm 的果片并称重，在 60 ℃温度下烘干至果实质量恒定，干物质含量为干质量与鲜质量比值。

12.3可溶性总糖和维生素C含量测定:果实中可溶性总糖的测定参考行标NY/T2742-2015《水果及制品可溶性糖的测定3，5-二硝基水杨酸比色法》，以葡萄糖折算可溶性总糖含量，单位为%;果实中维生素C含量的测定参考国标GB5009.86-2016《食品安全国家标准食品中抗坏血酸的测定》中的 2，6-二氯靛酚滴定法，使用自动滴定仪(HI931，Hanna)滴定，单位为mg·kg-鲜质量(FW)。

1.3数据处理
本研究所有的测定均具有三个以上的重复;数据总结采用 Excel2020。数据统计分析采用 Spss 21.0(IBM SPSS Statistics.New YorkUSA)，结果以平均值±标准差表示;显著性统计分析采用Tukev检验(0.05水平)。研究数据的画图采用GraphPad Prism90软件(GraphPad Software.San DiegoCAUSA)

▲猕猴桃水杨桃砧木

2结果与分析

2.1 不同猕猴桃物种砧木对金梅外观品质的影响
外观品质是猕猴桃重要商品性状，是吸引消费者购买的外在指标。本研究对不同砧木嫁接的黄肉猕猴桃品种金梅的果肉颜色、大小和其他性状开展了多重分析(图 1)。从图1A 可见，金梅猕猴桃果肉整体呈现金黄色果肉，果实呈椭圆形，具有优良的果肉颜色商品性状(图IA、1C)。分析不同砧木嫁接的金梅猕猴桃发现，果实大小存在显著差异，其中团叶、梅叶、对萼和大籽的砧木平均单果重均高于100g，但中华砧木平均单果重仅96.69g(图1B)。进一步分析果型指数发现，对萼和中华砧木具有最大的纵径/横径比值以及最低的横径/侧径比值(图ID)，证实这两种砧木的果实多呈现长椭圆形，果实最为整齐。值得注意的是，小提琴图显示大籽和黑蕊砧木的果实指数出现部分偏离，这证明这 2种砧木中可能出现部分的畸形果。

▲猕猴桃新型砧木对金梅猕猴桃果实品质影响

2.2不同猕猴桃砧木对金梅内在品质影响
果实的内在品质决定了贮藏期、风味、营养，是猕猴桃最重要的性状。本研究发现，不同猕猴桃种类作砧木的果实常温软熟天数基本相近，均在19~20天左右;其软熟时期的硬度在0.244~0.449 N之间。然而，果实的可溶性固形物和干物质含量存在一定变异，其中大籽、黑蕊和对萼砧木嫁接的金梅猕猴桃具有最高的可溶性固形物((16.07%~16.71%)和干物质含量(17.39%~18.18%)，显著高于中华猕猴桃砧木(15.57%，16.98%)。

▲猕猴桃新型砧木对金梅猕猴桃果实品质影响

本研究进一步调查了不同基因型砧穗之间亲和性(图4)，中华猕猴桃605和610具有最佳的亲和性，其砧穗粗度基本一致，且嫁接口平滑一致。此外，大籽和对萼不同基因型像接中华品种金梅后，整体菜和性较好，同时，研究发现因这两种砧木长热申旺感，形成了砧木稍大于接穗稍的类型。然而值得注意的是，在众多基因型中发现了明显的大小脚现象(图 4)，即砧木的生长显著慢于接穗，这导致植株后期出现明显的生长缓慢，产量低的现象。综合上述不同砧木对“金梅”品种的品质和嫁接亲和性考虑，本研究发现对尊
625 和大籽 621 具有最佳的综合表型，后续命名为'中科猕砧1号’和'中科猕砧2号’砧木，目前已申请新品种保护并在全国6个省市开展大规模中试及推广应用。

3 讨 论

改革开放以来，中国果树产业迎来了飞速的进步，大量优异品种的育成加速了产业的革新。据统计，在近四十年间柑橘、苹果等11种果树共选育出1968个品种(系)，但砧木品种(系)仅 43个、占比不足2.2%。特别是，砧木育种主要集中在苹果、葡萄、桃等几个大树种。例如，苹果矮化砧木中砧一号和青砧一号具有良好的矮化潜力；柑橘砧木品种资阳香橙具有耐缺铁特性。近 20年中国猕猴桃产业发展迅猛，连续10年在收获面积及年产量上均稳居世界第一，已经成为中国第九大水果类型。但是，中国猕猴桃平均单产极低，亩产仅1600斤/亩，是新西兰的32.17%。中国猕猴桃的生产技术和产业存在巨大的提升空间。相对于接穗品种(超过150个)的快速发展，目前世界猕猴桃产业 95%以上依赖美味猕猴桃的几个实生砧木，主要是米良 1 号、秦美、布鲁诺、海沃德和野生猕猴桃种子播种出的实生苗，亟需拓展猕猴桃的砧木研究。本研究初步探讨了多个猕猴桃物种和基因型砧木对中华品种的品质影响，为未来新型砧木选育奠定了基础。
砧木与接穗亲和力是嫁接首要考虑的问题。在大型木本和藤本植物中，主要的不亲和类型包括易位嫁接不亲和(translocated graftincompatibility)和局部嫁接不亲和(localized graft incompatibility)，前一种类型通常在嫁接后的第一年表达，表现为生长停止，落叶，叶片变色甚至死亡;而后一种情况涉及发育后期的轻微和延迟的不亲和性。前期研究表明，猕猴桃接穗和砧木的亲缘关系越远，其一年内的易位嫁接亲和力越差，例如净果组的软枣、大籽、对尊和葛枣等猕猴桃类型嫁接后一年内的成活率显著低于传统的本砧嫁
接(中华猕猴桃复合体)。本研究通过近十年研究发现，局部嫁接不亲和同样存在猕猴桃砧木和接穗之间，其中典型的表现为“大小脚”现象(图 4)。在黑蕊猕猴桃、葛枣和软枣猕猴桃等类型中发现有“上大下小”的现象，而在大籽猕猴桃和对萼猕猴桃等生长极其旺盛的砧木中存在“上小下大”的情况。在本研究中，我们发现金梅品种与大籽系列砧木具有较好的亲和性，不存在特别明显的嫁接不亲和现象，能够满足产业化的需求。

砧木对接穗品种性状的影响已经被广泛证明。前期研究发现中华猕猴桃品种桂海 4号砧木能够影响美味猕猴桃实美的平均产量；大籽猕猴桃能够增加布鲁诺品种 25%以上的单果重和产量；对萼猕猴桃砧木能够显著增加红阳猕猴桃的平均单果重和结果数量。

在本研究中，与传统的中华和美味本砧相比，大籽、对尊、团叶和梅叶等猕猴桃物种砧木能够提高金梅的长势，特别是大籽和对萼猕猴桃在嫁接五年后，砧木直径超过8cm、接种直径超过6cm:而且接穗品种的平均单果重显著高于本砧品种，说明新型砧木在提升现有品种的产量方面具有较大潜力。此外，前期研究表明不同砧木对接穗叶片和果实的营养元素的积累具有重要影响，低活力砧木导致接穗营养和元素的积累较低；且猕猴桃的砧木和接穗同时影响果实中糖及有机酸含量、采收期和后熟期[29]。本研究同样发现大籽猕猴桃
砧木嫁接金梅品种后，金梅果实具有较高的干物质含量，且通过筛选不同基因型的大籽猕猴桃，发掘出能够明显提升维生素C含量以及可溶性糖含量的种质，这为未来金梅特有砧木的品种选择提供了直接参考。

猕猴桃属植物适宜生长在温暖湿润、阳光充足且具有偏酸性的土壤的环境。近年来，随着产业化区域的扩大，南至云南和广西、北至陕西和山东均有大量中华和美味猕猴桃品种种植。猕猴桃种植区域的扩大带来许多的产业问题，如干旱、水涝、盐碱、土壤贫瘠等问题已经严重干扰了猕猴桃产业的健康发展:新的砧木的选育有望改变这一困境。目前在传统美味猕猴桃砧木的基础上，我国南方出现了水杨桃这一类型的砧木。笔者调查发现市场上流通的水杨桃包括大籽、对萼和葛枣，甚至还有软枣、狗枣和京梨等多种类型。尽管本研究发现相对于本砧，大籽和对薯欲猴桃对金梅的品质和产量均有正向的促进作用。但是值得注意的是，我们发现同一类型物种砧木其基因型不同，对接穗品种的品质影响存在显著差异。因此，需要正视目前产业中所谓的水杨桃砧木存在多个猕猴桃物种混杂、或同一个物种多种基因型混杂的问题。本研究历经十余年，发现了砧木对接穗诸多影响，深以为砧木和接穗的互配必须基于长期的观察及了解两者的生长特征。最后，本研究发掘的大籽和对萼猕猴桃优良砧木因其长势强旺，对果实的形状、枝条生长、挂果荷载、品质均造成了显著影响，因此在种植过程中需要优化现有的种植密度、施肥方式、修前、环割等技术方案。

4、结论
本研究以猕猴桃多个物种和资源为试材，探讨了不同猕猴桃砧木对接穗品种的影响，初步认为大籽猕猴桃和对尊猕猴桃适干作中华猕猴桃四倍体金梅的砧木:同时指出同一种类中不同基因型的砧木对接穗品种的性状同样存在巨大影响。

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