刺葡萄(Vitis davidii Foёx.)是葡萄属东亚种群的一种野生资源,属多年生落叶木质藤本植物,主要分布在湖南、江西等省份,对葡萄黑痘病和白腐病等常见病害具有稳定抗性,凭借其突出的耐湿热特性和抗病能力成为葡萄中重要的种质资源[1]。目前,湖南农业大学葡萄团队已成功选育出紫秋[2]、湘酿1号[3]、湘刺1~3号[4-6]等多个优良刺葡萄新品种。然而,刺葡萄分布区还存在一些野生或变异资源未得到充分开发与利用,大部分刺葡萄品种也尚未建立系统的种质保存体系。目前,刺葡萄栽培普遍存在因品种命名体系缺失导致的种质身份模糊,制约了刺葡萄产业标准化进程,亟须规范品种命名并明确不同品种的分子特征。
湖南农业大学葡萄团队依托湖南省本土的刺葡萄野生资源,开展系统性种质资源筛选与品种选育工作,成功选育出刺葡萄新品种湘刺4号。该品种生长势相对其他刺葡萄品种稍弱,果穗分支极松散,是区分于其他刺葡萄品种的重要特征。湘刺4号兼具优良的果实品质与较强的抗逆能力,果实富含多酚等活性物质,酿制的葡萄酒色泽浓郁,营养价值与保健功效突出,尤其适宜作为加工制汁原料。
2010年,本团队在湖南省怀化市中方县桐木镇开展刺葡萄野生种质资源系统调查。基于表型性状筛选,鉴定出一批性状特异的优良单株,并从中甄选出一株综合表现突出的个体,根据其果实特性初步命名为涩刺葡萄。调查发现,该单株树龄约20 a(年),采用棚架式栽培模式,棚架高度约2 m。在当地自然环境中,该单株已表现出较好的适应性与稳定性。
为探究该单株优良性状的稳定性与可利用性,自2012年起,对该单株的园艺学性状、抗逆性及其生态适应性进行了连续多年的观测。同时,为实现优良种质的快速扩繁,采用嫁接与扦插两种无性繁殖技术,有效保留了母株的遗传特性与优良性状。随后,将扩繁的苗木分别定植于湖南农业大学试验基地及原产地怀化市中方县,同步开展品种比较试验与区域性示范栽培,全面验证其在不同环境条件下的生长表现与生产潜力(图1)。2014—2015年,本团队将其与紫秋等品种进行配组对比试验,结果显示,该品种的成熟期与紫秋刺葡萄品种相近,果穗极松散,富含多酚物质,糖度较低,适合制汁加工。2020年6月19日,涩刺葡萄通过农业农村部非主要农作物品种登记,正式命名为湘刺4号[编号:GPD葡萄(2020)430011]。
图1 露地栽培下新品种湘刺4号成熟期植株表现
Fig.1 Plant performance of new cultivar Xiangci No.4 at mature stage under open field cultivation
湘刺4号具有典型的东亚种群刺葡萄形态特征,两性花器官发育完整。通过品种形态学观测发现,其枝蔓及叶柄部位分布有明显的皮刺结构,皮刺直立或先端稍弯曲,长度为2~4 mm(图2);幼叶呈鲜艳的红棕色,叶片表面覆盖明显的蜡质层,叶背仅叶脉处着生稀疏短柔毛,脉间光滑。第一花序主要集中在新梢第3~5节位,以第4节位占比最高;成熟叶片呈心形,具三裂叶型特征;叶片较小,叶色浓绿,叶片厚度中等且质地较硬;叶缘锯齿多为双侧直形锯齿,数目少;叶柄洼多呈闭合状态,少数为半开张状态(图3)。当年生新梢花序着生数量为1~3个,其中以着生2个花序的新梢占比最高。
图2 湘刺4号枝梢皮刺分布
Fig.2 The distribution of branch prickles of Xiangci No.4
图3 湘刺4号成熟果穗和叶片
Fig.3 Xiangci No.4 mature cluster and leaf
果穗分支形,多歧肩,极松散,平均单穗质量为222 g,平均纵径为28.9 cm。果粒圆形,果形指数1.0,果皮与果肉易分离,而果肉与种子难以分离,果肉内部具有肉囊结构,但较紫秋等刺葡萄品种表现不明显;果粒面积3.3 cm2,平均单粒质量3.87 g;果皮偏厚,表面被厚层果粉;转色初期为浅紫色,成熟后呈蓝黑色。果实可溶性固形物含量(w,后同)为16.1%,可滴定酸含量为0.17%,多酚含量约19.44 mg·g-1。种子呈中等卵圆形,与紫秋品种种子形态相近,平均每颗果实含种子3~4粒,平均百粒质量3.59 g,种子平均长6.01 mm,宽4.59 mm,长宽比约为1.31(表1)。
表1 湘刺4号和紫秋果实关键性状
Table 1 Key fruit traits of Xiangci No.4 and Ziqiu
2.3.1 物候期 在湖南地区,湘刺4号物候期:萌芽 期集中于3月下旬至4月上旬,花期为4月下旬至5月上旬,果实转色期始于7月中下旬,9月上旬果实成熟。全生育期持续约160 d,坐果至果实成熟约128 d,据此可判定其为晚熟刺葡萄品种。
2.3.2 结果性能 湘刺4号结果性能强,兼具丰产性和稳产性的双重优势。通常定植后翌年即可挂果,产量500~750 kg·666.7 m-2,第3年较上年可增产250 kg·666.7 m-2。结果母枝第2~10节位均可作为结果枝,平均每枝着生果穗2个,平均单穗质量222 g。
2.3.3 抗逆性与生态适应性 湘刺4号抗逆性一般,但对干旱、高温、高湿环境具有良好的适应性。在田间栽培环境下,湘刺4号的发病率较低,可抵御多种葡萄常见病害,但对霜霉病的抗性较弱;抗虫性强,对多种常见害虫均表现抗性,但同其他刺葡萄品种相似,对根瘤蚜缺乏抗性。
采用9对已验证的葡萄特异性SSR引物VChr3a[7]、VVMD5[8]、VrZAG79[9]、VrZAG62[9]、VVMD28[10]、VVMD27[9]、VChr14b[7]、VVMD7[8]、VVMD25[10],通过结合以上位点的基因型信息,构建常见葡萄品种系统发育树,进行遗传分析。结果显示(图4),湘刺4号在系统发育树上属于独立进化支系,与现有刺葡萄品种以及鲜食葡萄品种存在显著遗传差异,表明其具有独特的遗传组成和种质特征。综合来看,可分为三大类:第一类为刺葡萄类群,包含湘刺1~4号以及刺葡萄野生种质E14_9、E15_4等;第二类为鲜食葡萄类群,由阳光玫瑰和红地球等品种组成;第三类为黑比诺单独成簇,作为酿酒葡萄品种表现出独特的分类特征。在刺葡萄类群中,湘刺2号与湘刺3号亲缘关系最近,湘刺4号相对独立,与刺葡萄野生种质E4_10聚为一类,表明湘刺4号的遗传背景与其他刺葡萄品种存在一定差异。
图4 湘刺4号与常见葡萄品种的遗传关系分析
Fig.4 Analysis of genetic relationship between Xiangci No.4 and common grape varieties
湘刺4号与其他刺葡萄品种一致,可采用单干H型整形或多主蔓平棚架整形,最适种植密度为4 m×5 m。田间栽培时发现,该品种也可采用双十字V型架结合避雨棚的栽培方式,其株行距宜为2 m×3 m。目前,在湖南等地平棚架式的栽培方式最为普遍,但避雨棚栽培方式可有效防控阴雨季节引发的霜霉病害,日益受到种植者的青睐。
相较于鲜食葡萄品种,湘刺4号对肥水条件的要求较低。但鉴于其多年生特性,仍然需要不断施加肥水,以保障各个生长阶段的营养供给。田间多采用有机肥和无机肥协同施肥策略,根据不同生育期的营养需求特点进行精准调控。通过科学配比肥料种类,在确保植株正常生长发育的前提下,减少单施化学肥料,提高有机肥的使用比例。严格把握葡萄生长的不同关键时期,施肥量和肥料种类依据目标产量及土壤理化性质进行优化调整。
湘刺4号兼具耐涝与抗旱性,但长期排水不良或季节性干旱均会造成植株损伤。南方雨季须保持地表排水沟畅通并布设地下管道,确保地表以及深层无积水。在干旱地区、季节性干旱时期以及避雨栽培条件下,仍需通过补充灌溉保障植株各器官的正常分化与功能表达,从而协同提高产量与商品品质[11]。
花果管理是湘刺4号产量调控与品质保障的关键环节,包括花序整形、选择性疏除部分花序和果粒。在整形修剪的前提下,采取花果管理措施,进而调节产量,通常产量以1000~1500 kg·666.7 m-2为宜。具体而言,疏除过多花穗(或果穗)时,棚架每株架面保留果穗140~210个。由于湘刺4号果穗极松散,露地栽培条件下无需疏果,每穗自然留果约60粒,单穗质量约220 g。萌芽后适当抹芽疏枝,以保证通风透光,降低灰霉病的发生率。但湘刺4号叶片较小,叶面积小,应注意叶片的合理保留。南方夏季高温天气,修剪时宜保留果穗前后节以及背上节的3个副梢,利用其遮阴降温,避免果穗日灼[11]。
湘刺4号病虫害防治,遵循以农业防治为基础、以生物防治为重点、以化学防治为辅助的综合治理原则。冬季彻底清园,使用符合国家标准的杀虫剂与杀菌剂科学防控,确保葡萄鲜果符合相应安全标准。花期适当防治灰霉病,全生育期重点防治霜霉病,果实着色至成熟期注意防治炭疽病。
湘刺4号已在湖南省怀化市芷江和中方县、常德市澧县、长沙市和吉首市等地进行了栽培试验。果穗极松散是该品种的突出特征;果实可溶性固形物含量较低,酸度偏低,无明显香味;果实耐贮性好,果皮色素含量高和多酚含量高。在不同地区,该品种的果实品质存在一定差异,其单穗质量为205~230 g,单粒质量为3.80~4.00 g,可溶性固形物含量(w,后同)为15.9%~16.2%,可滴定酸含量为0.18%~0.26%(表2)。该品种果皮涩味较强,成熟后涩味仍突出,鲜食口感独特,适宜加工制汁与酿酒等。
表2 不同种植地区湘刺4号果实品质比较
Table 2 Comparison of fruit quality of Xiangci No.4 in different planting areas
湘刺1~4号在成熟期、果实特性和抗性方面存在差异(表3)。4个品种成熟期各不相同;湘刺4号呈独特的分支形,其余均为圆柱形;湘刺2号糖度最高,适合鲜食,湘刺4号多酚含量高且可滴定酸含量低,适合加工。四者均具有较强的抗病、抗逆和抗虫性,但均不抗霜霉病和根瘤蚜。
表3 湘刺1~4号品种特性比较
Table 3 Comparison of characteristics of Xiangci No.1-4
2010年,本团队开展怀化市刺葡萄种质资源调查与评估工作。依托5 a研究经验,全面解析湘刺4号生长发育规律及结果特性,构建标准化配套栽培技术体系。湘刺4号在湖南省及南方类似生态区均表现出良好的环境适应性。在生产实践中,可优先考虑在地势高且排水设备完善地带建园,采用深沟高垄平棚架种植模式;在生长季节,根据发育需求和土壤性质合理施肥;精准实施花果管理和副梢修剪;注意病虫害防治。
湖南省是刺葡萄最重要的原产地,经过多年人工驯化,栽培面积逐渐扩大。目前,湖南省刺葡萄总面积达1.04万hm2,产量33万t,是全国最大的产区。目前,本团队已成功选育出湘刺系列新品种(即湘刺1~4号),其成熟期为8—10月,为延长鲜果供应期和加工原料的持续供给提供了可能。4个品种各具特色,湘刺1号丰产稳产,穗型紧凑,适于鲜食;湘刺2号果皮黄绿色,其可溶性固形物含量高,适于鲜食;湘刺3号成熟晚,果粒相对小,适于加工;湘刺4号穗形极松散,酸度低且多酚含量高,适合加工。4个品种均具较强的抗病、抗逆能力,但对霜霉病的抗性较弱。在实际栽培生产中,尤其是南方高温多湿的气候下,需要配套避雨设施以预防霜霉病害。此外,分子标记分析进一步证实了品种的遗传特异性,为后续杂交育种提供了丰富的种质资源。该系列葡萄品种的推广应用,将进一步完善我国南方湿热地区葡萄品种生态适应性布局,为推动农业可持续发展与乡村产业振兴提供有力支撑。
[1] 石雪晖,杨国顺,熊兴耀,刘昆玉,钟晓红,王先荣,倪建军,郭光银.湖南省刺葡萄种质资源的研究与利用[J].湖南农业科学,2010(19):1-4.Shi Xuehui,Yang Guoshun,Xiong Xingyao,Liu Kunyu,Zhong Xiaohong,Wang Xianrong,Ni Jianjun,Guo Guangyin.Research and utilization status quo of germplasm resources of Vitis davidii Foёx in Hunan[J].Hunan Agricultural Sciences,2010(19):1-4.
[2] 熊兴耀,王仁才,孙武积,李枝清,欧阳建文,李桂永,刘东波.葡萄新品种‘紫秋’[J].园艺学报,2006,33(5):1165.Xiong Xingyao,Wang Rencai,Sun Wuji,Li Zhiqing,Ouyang Jianwen,Li Guiyong,Liu Dongbo.A new cultivar of Vitis davidii‘Ziqiu’[J].Acta Horticulturae Sinica,2006,33(5):1165.
[3] 莫银屏,徐丰,石雪晖,杨国顺,刘昆玉,金燕,钟晓红.湘酿1号刺葡萄离体快繁技术试验[J].中外葡萄与葡萄酒,2015(2):26-28.Mo Yinping,Xu Feng,Shi Xuehui,Yang Guoshun,Liu Kunyu,Jin Yan,Zhong Xiaohong.Rapid propagation technology of Xiangniang-1 (Vitis davidii Foёx.) in vitro[J].Sino-Overseas Grapevine&Wine,2015(2):26-28.
[4] 杨梅,潘永杰,杨国顺,石雪晖,刘昆玉,白描,罗飞雄.刺葡萄新品种湘刺1号的选育[J].果树学报,2023,40(9):2001-2005.Yang Mei,Pan Yongjie,Yang Guoshun,Shi Xuehui,Liu Kunyu,Bai Miao,Luo Feixiong.A new spine grape cultivar Xiangci No.1 (Vitis davidii Foёx.)[J].Journal of Fruit Science,2023,40(9):2001-2005.
[5] 张春阳,罗飞雄,谭君,王美军,李双江,杨国顺,白描,陈文婷.刺葡萄新品种湘刺2号的选育[J].果树学报,2024,41(12):2648-2653.Zhang Chunyang,Luo Feixiong,Tan Jun,Wang Meijun,Li Shuangjiang,Yang Guoshun,Bai Miao,Chen Wenting.Breeding report of a new Vitis davidii cultivar Xiangci No.2[J].Journal of Fruit Science,2024,41(12):2648-2653.
[6] 黎炎夏,罗飞雄,许延帅,李双江,陈文婷,谭君,王美军,徐丰,杨国顺,白描.刺葡萄新品种湘刺3号的选育[J].果树学报,2024,41(4):781-785.Li Yanxia,Luo Feixiong,Xu Yanshuai,Li Shuangjiang,Chen Wenting,Tan Jun,Wang Meijun,Xu Feng,Yang Guoshun,Bai Miao.Breeding report of a new spine grape cultivar Xiangci No.3[J].Journal of Fruit Science,2024,41(4):781-785.
[7] Bowers J E,Dangl G S,Vignani R,Meredith C P.Isolation and characterization of new polymorphic simple sequence repeat loci in grape(Vitis vinifera L.)[J].Genome,1996,39(4):628-633.
[8] Sefc K M,Regner F,Turetschek E,Glössl J,Steinkellner H.Identification of microsatellite sequences in Vitis riparia and their applicability for genotyping of different Vitis species[J].Genome,1999,42(3):367-373.
[9] Bowers J E,Dangl G S,Meredith C P.Development and characterization of additional microsatellite DNA markers for grape[J].American Journal of Enology and Viticulture,1999,50(3):243-246.
[10] Cipriani G,Marrazzo M T,Di Gaspero G,Pfeiffer A,Morgante M,Testolin R.A set of microsatellite markers with long core repeat optimized for grape (Vitis spp.) genotyping[J].BMC Plant Biology,2008,8(1):127.
[11] 石雪晖,王仁才,刘昆玉.刺葡萄优质高效栽培[M].北京:中国农业出版社,2024.Shi Xuehui,Wang Rencai,Liu Kunyu.High-quality and high-efficiency cultivation of spine grape[M].Beijing:China Agriculture Press,2024.
Breeding report of a new spine grape cultivar Xiangci No.4