避雨栽培下不同酿酒葡萄品种白粉病抗性调查与分析

周思泓，张 劲，黄小云，成 果，郭荣荣，黄 羽，陈国品，张 瑛 *

(1.广西壮族自治区农业科学院葡萄与葡萄酒研究所，广西 南宁 530007；2.广西作物遗传改良生物技术重点开放实验室，广西 南宁 530007)

【研究意义】广西气候高温多雨，长期被认为是葡萄栽培的次适宜区。近年来，通过大力推广“一年两收”栽培技术，充分利用广西地区秋冬季节阳光充足和少雨这一独特的温光资源优势，延长果实供应期，提高单位面积产量，挖掘葡萄增产潜力[1-4]，使广西的葡萄产业得到巨大的发展。避雨栽培是广西两熟葡萄的主要栽培模式，尽管避雨栽培模式能够缓解葡萄霜霉病、炭疽病、黑痘病等病害的发生，却使得白粉病成为目前广西为害严重的葡萄病害之一。广西葡萄白粉病的发病高峰期是每年5-6月和11-12月上旬，这恰好与两熟葡萄的果实发育期重合，若防控不力，极易带来严重损失。因而，掌握避雨栽培条件下各品种的抗性水平，对酿酒葡萄的栽培生产及葡萄酒产业的发展具有重要的理论指导意义；另一方面，对广西酿酒葡萄品种进行系统的白粉病抗性评价，能够为葡萄白粉病抗性基因的挖掘提供新的资源，促进葡萄白粉病抗性品种的选育与利用。【前人研究进展】葡萄白粉病(Grapevine Powdery Mildew)可为害葡萄叶、果、蔓等，其幼嫩组织最易感染，病原菌为Uncinulanecator(Schw.) Burr.，属子囊菌亚门，其分生孢子借风力传播到寄主表面[5]。白粉病病原菌分生孢子可因吸水破裂致其不能萌发。因此，多雨不利于白粉病菌分生孢子的萌发和菌丝生长[6]。避雨栽培模式设施简单、投资小、见效快，可有效地降低葡萄病虫害的发生，提高果实的品质，增加果农收入，适宜在南亚热带湿热地区推广[2, 7]。然而，避雨栽培模式减少了抑制白粉病流行的因素，人为地改变了生态条件——高湿但叶面干燥、弱光照，加之常年温暖的气候和较高的湿度，有利于白粉病的暴发流行[6, 8-9]。欧亚种葡萄酿酒品质优良，常作为主要栽培品种，一般不抗白粉病，但品种之间存在抗性差异[10]。而吴行昶等[11]研究表明，美洲种葡萄是重要的白粉病抗病基因资源。中国野生葡萄及其种间杂种对白粉病的抗性则呈现出丰富的多样性[12]。对同一品种来说，在不同地区或不同年份，葡萄白粉病的抗性表现也不是一成不变的[13]。【本研究切入点】目前，避雨栽培仍然是广西“一年两收”葡萄的主要栽培模式，面对葡萄白粉病逐渐加重的问题，完善避雨条件下各葡萄品种白粉病的抗性数据，有助于酿酒葡萄的栽培管理，促进适应广西当地条件酿酒葡萄的种质创新，但目前相关研究少见报道。【拟解决的关键问题】对现有避雨栽培酿酒葡萄品种进行白粉病抗性调查，旨在了解各品种的抗性水平，挖掘抗病品种资源、筛选抗性优异的品种，为广西地区酿酒葡萄品种的选择推广、栽培生产以及种质资源创新提供依据。

1 材料与方法

1.1 试验地点与材料

调查于2017年11月20日至12月6日在广西壮族自治区南宁市广西农业科学院明阳双季葡萄示范园(22°36′35′′ N，108°14′27′′ E)内进行。调查期间，南宁市平均气温15.2 °C，空气湿度78.9 %，日平均降水量1.4 mm，降水天数5 d。供试避雨栽培酿酒葡萄品种包括欧亚种9个，欧美杂种2个，毛欧杂种1个，毛葡萄品种1个，亲本不明的品种4个，栽种于同一葡萄园中相邻的4个地块(共计2.14 hm2)，各品种名称及栽培面积等信息见表1。

1.2 调查方法

在避雨栽培条件下采取田间鉴定的方法，于葡萄白粉病发病盛期对植株进行随机抽样：每个品种至少调查不少于3株树的100枚叶片，计算葡萄叶片的发病率[17]。

表1 供试酿酒葡萄品种及栽培信息Table 1 Information on cultivation and varieties of wine grape for investigation

发病率( %)=(病叶数/调查总叶数)×100

根据葡萄叶片白粉病病斑面积占整个叶片总面积的百分率, 将发病级别分为5个等级：0 级, 叶片无病斑；1级, 病斑面积≤25.00 %；2级, 25 %<病斑面积≤50.00 %；3级, 50.00 %<病斑面积≤75.00 %；4级，病斑面积>75.00 %。根据统计结果计算出病情指数[17]。

病情指数( %)= [∑(病级值×该级发病叶数) /(调查总叶数×4)]×100

参照国际植物种质委员会(IBPGR)的标准，根据计算得到的避雨栽培酿酒葡萄品种的病情指数，将其叶片感染白粉病程度分为以下5级：1级, 病情指数为0，抗病程度为免疫；2级, 病情指数介于0.10 %～5.00 %，抗病程度为高抗；3级，病情指数5.10 %～25.00 %, 抗病程度为抗病；4级，病情指数25.10 %～50.00 %，抗病程度为感病；5级, 病情指数50.10 %～100.00 %，抗病程度为高感[18]。通过对发病率和病情指数的统计分析, 以此说明避雨栽培条件下各酿酒葡萄品种之间对白粉病的抗性差异。

1.3 统计分析

将供试酿酒葡萄品种按照亲本血缘进行分类(表1)：9个欧亚种酿酒葡萄品种定义为V类、非欧亚种且血缘关系明确的4个品种定义为N类、亲本尚不不明确的4个品种定义为U类，结合白粉病发病率和病情指数的结果进行聚类分析。采用MetaboAnalyst 4.0进行聚类分析，使用Microsoft Excel 2010进行数据处理及绘图。

2 结果与分析

2.1 供试酿酒葡萄品种白粉病发病率比较

由图1可知，不同遗传背景的酿酒葡萄品种之间白粉病发病率存在较大的差异。欧亚种群的9个酿酒葡萄品种发病率都较高：其中‘霞多丽’的发病率最高，达到96.00 %；‘品丽珠’、‘赤霞珠’、‘美乐’、‘长相思’、‘芒森’、‘马瑟兰’、‘西拉’的发病率介于75.00 %～90.00 %；而白粉病发病率最低的‘小味儿多’，其发病率也达到了66.00 %。2个欧美杂种的葡萄白粉病发病率表现差异很大：‘白布娃’仅为10.00 %，是17个葡萄供试品种中发病率最低的；而‘威代尔’发病率则高达97.00 %，是所有供试品种中发病率最高的。毛欧杂种葡萄‘凌丰’的发病率达到71.00 %。毛葡萄品种‘野酿2号’，以及3个亲本不明品种‘C30-5-1’、‘龙紫宝’和‘龙紫旺’的发病率与欧亚种酿酒葡萄相比均较低；而‘桂葡6号’的葡萄白粉病发病率很低，在17个供试品种中仅略高于‘白布娃’。

2.2 供试酿酒葡萄品种白粉病病情指数比较

不同遗传背景的酿酒葡萄品种之间白粉病发病严重度不尽相同，病情指数存在较大的差异(图1)。9个欧亚种群的酿酒葡萄品种病情指数较高，发病严重：其中‘霞多丽’和‘赤霞珠’均超过了50.00 %，其它7个欧亚种酿酒葡萄的病情指数也都高于25.00 %。2个欧美杂种的葡萄白粉病病情指数与发病率的表现一样，差异很大：‘白布娃’仅为2.50 %，是17个葡萄供试品种中病情指数最低的；而‘威代尔’的病情指数则高达53.75 %，在所有供试品种中仅次于‘霞多丽’和‘赤霞珠’。毛欧杂种葡萄‘凌丰’的病情指数为41.00 %。毛葡萄品种‘野酿2号’、以及4个亲本不明的品种 ‘C30-5-1’、‘桂葡6号’、‘龙紫宝’和‘龙紫旺’的白粉病病情指数均较低。

图1 供试酿酒葡萄品种白粉病发病率和病情指数Fig.1 Disease incidence and disease index of wine grapes by infection of powdery mildew

表2 供试酿酒葡萄品种田间调查白粉病抗病程度评价Table 2 Resistance assessment to powdery mildew in field investigation of wine grapes

表3 供试酿酒葡萄品种白粉病抗性K-means聚类分析Table 3 Cluster analysis of K-means for resistance to powdery mildew of wine grapes

2.3 供试酿酒葡萄品种白粉病抗性评价

根据试验所得17个酿酒葡萄品种的白粉病病情指数，划分所属病级值，评价避雨栽培下各品种对葡萄白粉病的抗病程度(表2)。9个欧亚种酿酒葡萄均对白粉病敏感，其中‘霞多丽’和‘赤霞珠’表现高感，其余7个品种表现感病。2个欧美杂交种葡萄差异明显，‘白布娃’对葡萄白粉病表现高抗，而‘威代尔’则表现高感。毛欧杂种‘凌丰’表现感病，与之相反，毛葡萄品种‘野酿2号’则对白粉病表现抗病。4个亲本不明的品种均表现出对葡萄白粉病的抗性，其中‘桂葡6号’表现高抗，其它3个品种表现抗病。

2.4 供试酿酒葡萄品种白粉病抗性差异分析

根据供试酿酒葡萄品种白粉病抗性评价的结果可以看出，不同品种的白粉病抗性差异明显。为了分析各品种之间白粉病抗性差异的内在原因，对上述供试酿酒葡萄品种抗性评价结果进行聚类分析。供试酿酒葡萄品种白粉病抗性K-means聚类分析结果表明(表3)，若按4类进行聚类分析，则分类结果与表2抗病程度评价结果一致，聚类1为表现高抗的品种、聚类2为表现抗病的品种、聚类3为表现高感的品种、聚类4为表现感病的品种。

如图2所示，采用Heatmap聚类分析，‘白布娃’、‘桂葡6号’聚为类1，‘C30-5-1’、‘龙紫宝’、‘野酿2号’、‘龙紫旺’聚为类2，‘威代尔’、‘霞多丽’、‘赤霞珠’聚为类3，‘凌丰’、‘品丽珠’、‘芒森’、‘马瑟兰’、‘美乐’、‘小味儿多’、‘长相思’、‘西拉’聚为类4。而类1和类2进一步聚为一类，类3和类4聚为一类。与表2结果一致，类1和类2均为表现高抗和抗病的品种，类3和类4为表现高感和感病的品种。

图2 供试酿酒葡萄品种白粉病抗性聚类分析Fig.2 Cluster analysis of heatmap for resistance to powdery mildew of wine grapes

3 讨 论

欧亚种葡萄作为主要栽培品种一般不抗白粉病，但品种之间存在感病性的差异[10]，有关研究表明，欧亚种葡萄对白粉病的抗性差异是由具有累加效应的微效抗病基因决定的[10, 19]，而欧美杂交种的白粉病抗性则是由于美洲种的主效抗病基因在起作用[10]。我国葡萄野生种的白粉病抗性具有质量性状的特征，表现为显性，属于单基因控制的显性独立遗传[19-20]，而感病的中国野生葡萄同欧亚种葡萄类似，也存在着微效抗病基因且具有累加效应，从而表现出数量性状的特点[12]。

本研究中，9个欧亚种群的酿酒葡萄品种均不抗白粉病，但品种间的感病性存在差异，这可能与各品种微效抗病基因的数量有关。另有2个种群间葡萄杂交品种也表现感病，分别是‘威代尔’和‘凌丰’。‘威代尔’是欧美杂交品种，具有美洲沙地葡萄(Vitisrupestris)和林西氏葡萄(Vitislincecumii)的血缘。Cadle-Davidson L等[13]指出，‘威代尔’对白粉病的抗性在不同地区报道并不一致，在德国报道表现高抗，但在纽约却高度感病。本试验结果表明，避雨栽培的‘威代尔’在广西南宁地区并不抗白粉病。‘凌丰’是毛欧杂交品种，亲本为毛葡萄(Vitisquinquangularis)‘83-4-96’和欧亚种葡萄‘粉红玫瑰’[16]。张剑侠等[12]研究表明，‘83-4-96’对白粉病表现抗病而‘粉红玫瑰’表现感病。本试验中，‘凌丰’对白粉病表现感病，而之前的研究则显示该品种对白粉病表现抗病[17]，这可能与避雨栽培后白粉病病情加重有关。

在表现高抗或抗病的酿酒葡萄品种中，‘白布娃’具有美洲种葡萄血缘。本研究中，‘白布娃’表现出对白粉病很好的抗性，这与Eibach R的报道一致[21]。两性花毛葡萄品种‘野酿2号’属于东亚种群，是从广西当地野生葡萄资源选育得到的特色酿酒葡萄品种[22]。在葡萄花色苷组成中是否含有双糖苷是区别欧亚种葡萄与美洲种或东亚种葡萄的重要标志[23]。成果等[24]对‘桂葡6号’葡萄花色苷组成分析表明，双糖苷是该品种主要的花色苷类型，证明其具有东亚种群或美洲种群葡萄血缘。据辛平等[25]研究，‘龙紫宝’的母本为欧亚种葡萄‘玫瑰香’，父本可能为‘北红’、‘北玫’、‘公酿1号’、‘公酿2号’、‘贝达’和‘香悦’，这些可能的父本品种具有东亚种群的山葡萄或美洲种葡萄的血缘[26]。‘C30-5-1’亲本不明，为真葡萄亚属(Euvitis)品种[27]，对葡萄霜霉病具有很好的抗性[28]，引自美国佛罗里达。‘龙紫旺’尚无明确的血缘关系证据的文献报道。‘C30-5-1’和‘龙紫旺’这2个品种的遗传背景有待于进一步研究分析。

4 结 论

本研究中，大部分表现抗病的品种具有美洲种群或东亚种群血缘，表明美洲种葡萄和我国葡萄野生种对白粉病抗性育种具有重要的价值。9种欧亚种酿酒葡萄尽管均不抗白粉病，但品种间存在抗性差异。

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