‘红地球’与‘金星无核’葡萄杂交群体果实香气物质遗传分析.pdf

42研究报告2023.5中外葡萄与葡萄酒SINO-OVERSEAS GRAPEVINE&WINE红地球与金星无核葡萄杂交群体果实香气物质遗传分析朱骏驰1，郭印山2，郭修武2*（1.上海农林职业技术学院植物科学技术系，上海 201699；2.沈阳农业大学园艺学院，辽宁沈阳 110866）摘 要：香气是影响葡萄果实品质的重要性状，也是用于评价葡萄资源的重要依据。本试验以无香型品种红地球为母本，草莓香型品种金星无核为父本，连续两年测定并分析主要香气物质在亲本及杂交群体中的遗传规律。结果表明，酯类香气物质（水杨酸甲酯、邻苯二甲酸二甲酯、邻苯二甲酸二丁酯）及大马士酮香气物质表现为数量性状的遗传特征，分离趋势广泛，选择潜力大；酯类香气物质超低亲率显著高于超高亲率，在遗传效应上呈现典型的趋小性遗传特征；大马士酮香气物质超高亲率显著高于超低亲率，在遗传效应上呈现典型的趋大性遗传特征；苯乙醇在杂交后代中出现了分离的遗传表现，符合质量性状的遗传规律且两年表现出不同的遗传模式。关键词：葡萄果实；草莓香型；香气物质；杂交群体；遗传分析中图分类号：S663.1 文献标志码：ADOI：10.13414/ki.zwpp.2023.05.006收稿日期：2022-08-13基金项目：国家自然科学基金项目（31372021，31572085）；财政部和农业农村部：国家现代农业产业技术体系（CRAS-30-yz-6）辽宁省葡萄科技创新团队项目（2014204004）；上海市晨光计划基金项目（KY4-0100-20-01）作者简介：朱骏驰（1991），博士，讲师，主要研究方向果树遗传育种与生物技术。E-mail:*通信作者：郭修武（1959），教授，主要从事果树遗传育种与生物技术研究。E-mail:Genetic Analysis of Aroma Compounds in Hybrid Populations of Red Globe and Venus Seedless GrapevinesZHU Junchi1,GUO Yinshan2,GUO Xiuwu2*（1.Plant Science and Technology,Shanghai Vocational College of Agriculture and Forestry,Shanghai 201699,China;2.College of Horticulture,Shenyang Agricultural University,Shenyang 110866,China）2023(5):42-47Abstract:Aroma is an important character affecting grape fruit quality and an important basis for evaluating grape resources in this study,neutral-flavor cultivar Red Globe as paternal parent,strawberry-flavor cultivars Venus Seedless as maternal parent,the genetic rules of major aroma substances in parents and hybrids were determined and analyzed for two consecutive years.The results showed that major aroma substance esters（methyl salicylate,dimethyl phthalate,dibutyl phthalate）and damascenone were quantitative trait,the separation trend was wide and the selection potential was great;The ultra-low affinity of ester aroma substances was significantly higher than ultra-high affinity;the genetic effect showed typical small affinity,while the ultra-high affinity of damascenone aroma substances was significantly higher than that of ultra-low affinity,the genetic effect showed typical large affinity.Phenethyl alcohol showed separate genetic performance in the offspring,conform to genetic trait of the quality trait and different genetic patterns in two years.Key words:grape berry;labrusca flavor;aromatic compounds;hybrid population;inheritance analysis432023.5研究报告中外葡萄与葡萄酒SINO-OVERSEAS GRAPEVINE&WINE葡萄属多年生落叶藤本植物，不同地域的地理条件和自然环境促成了葡萄品种多样化，并已开发出很多配套的栽培技术。随着葡萄经济价值不断被发掘，现代葡萄种植产业高度发达，鲜食葡萄及加工后的葡萄干、葡萄酒等产品备受人们的青睐1。随着葡萄种植技术的不断发展，葡萄种质资源持续改良。草莓香型、玫瑰香型是葡萄的两种典型香型，具有较高的经济价值2-3。一般认为，香气物质多数作为数量性状，在遗传上由多基因控制，少数表现为受一对或多对基因控制的质量性状4。本试验使用固相微萃取技术与气相色谱质谱联用仪，通过构建杂交群体检测种间杂交后代香气物质及分析草莓香型香气物质遗传特点，为草莓香型葡萄新品种选育及香气物质的相关基因筛选提供表型数据基础及理论依据。1 材料与方法1.1 试验材料 以亲本红地球（母本）与金星无核（父本）及种间杂交后代为试材，后代未经人为选择。2008年5月进行杂交，秋季选取饱满及无霉菌感染的杂交种子，同年10月至2009年2月进行层积处理，3月对杂交种子进行催芽处理及温室营养钵点播，46月进行移栽定植和挂牌标记，2012年以后大部分实生苗结果，现所有试验材料均定植于沈阳农业大学葡萄试验基地（415024N，1232441E），长势良好。杂交后代群体共有531株，随机选取其中183株连同亲本用于本研究。由于试材果实成熟期不同，用果实糖度含量与种子呈褐色作为果实成熟鉴别依据。为了避免过早或过晚采集样品，每72 h对样本成熟度进行田间调查，一般在8月下旬至10月上旬陆续采集。果实采集时，兼顾阴阳面每一样品植株取3穗果，每穗随机取20个成熟度一致且无机械损伤的果实，按照相同采样标准重复3次。摘取的果实放入提前做好标记的自封袋中，在经液氮速冻后，80 超低温保存备用5。2016年采集共计151份材料包括149个结果后代单株与两个亲本，2017年采集共计161份材料包括159个结果后代单株与两个亲本，进行香气测定与分析。1.2 仪器与设备气相色谱质谱联用仪器（GC-MS）；氮氢空一体机（Nitrogen-hydrogen Air Machine）；SPME手柄及萃取头；榨汁机；多功能恒温搅拌器。1.3 试验方法葡萄果实中香气物质成分及含量通过NIST11标准质谱库匹配及标准品制备标准曲线后进行定性定量分析，试验中设置的固相微萃取条件以李志文等6的方法为参考。萃取步骤：将低温保存的葡萄样品化冻至室温，在每一样品中称取3040 g作为萃取样品，剔除果实中的种子与果梗，用榨汁机榨汁，抽取8 mL样品放入离心管离心5 min，转入容量为20 mL顶空瓶内搅拌，加入干燥后的磁力与3.0 g NaCl后混匀密封；将SPME萃取头轻缓插入顶空瓶后推出石英纤维；样品加热至60，以950 rmin-1的速度进行磁力搅拌；静置吸附40 min，回抽石英纤维和萃取头，转入气相色谱进样口；加温至250，完全干燥后用仪器解析5 min，同步记录所有数据。试验中采用的进样口以无分流模式为主，萃取头在使用前经1 h的270 高温老化处理。GC分析：绘制色谱柱VF-Waxms毛细管柱（30 m0.25 m，0.25 mm），注入高纯度He，在流速为1 mLmin-1下通过250 的进样口，不分流手动进样，解析5 min。温控步骤：先将初始温度调整为60，持续3 min，按照3 min-1的升温速度提至120，保持2 min，再按5 min-1的速度升至210，保持5 min。MS条件：GC-MS传输线250、EI离子源200，电子能量70 eV、广电倍增管电压为350 V，在荷质比（m/z）45600 amu范围内启用全扫描模式。1.4 数据处理质 谱 图 采 集 结 束 后，在 系 统 中 打 开 N I S T Chemistry WebBook，在信息检索栏查找相关测试数据，将质谱图中的数据与检索得到的数据进行对比，评测匹配程度以确定香气中的物质成分。采用SIMCA 14.1统计分析软件中PCA分析模块确定香气物质中的主成分，并绘制香气成分中的标准品主成分曲线，采用定量分析法解析香气成分。采用Excel 2019对亲中值、子代均值和变异系数等相关遗传指标进行统计计算，相关计算公式参照果树育种学及相关文献7-9计算方法。44研究报告2023.5中外葡萄与葡萄酒SINO-OVERSEAS GRAPEVINE&WINE2 结果与分析2.1 两品种杂交后代香气物质鉴定从亲本的香气成分数据对比上看，水杨酸甲酯、大马士酮、苯乙醇、邻苯二甲酸二甲酯、邻苯二甲酸二丁酯的含量不同是造成亲本葡萄果实样品香气成分差异的主要原因，分别对应出峰时间为25.851、28.312、31.144、40.484、45.546 min。2.2 两品种杂交后代酯类香气物质的遗传分析图1为3种主要的酯类香气物质（水杨酸甲酯、邻苯二甲酸二甲酯和邻苯二甲酸二丁酯）在亲本及杂交后代中含量分布情况。可以看出，在2016、2017两年试验中3种酯类香气物质遗传存在相似性，即酯类香气物质在父本金星无核中的含量均高于在子代中的含量，绝大多数子代中的含量高于母本红地球中的含量。由表1可以看出，连续两年的各酯类香气物质的变异系数范围在123.2%251.4%，可以看出杂交后代酯类香气物质分离趋势广泛，选择潜力大。遗传传递力最小为2017年邻苯二甲酸二甲酯的116.7%，最大为2017年邻苯二甲酸二丁酯的197.8%，且超低亲率明显高于超高亲率，在遗传效应上呈现典型的趋小性遗传特征。2.3 两品种杂交后代大马士酮香气物质的遗传分析大马士酮是异戊二烯代谢合成途径产生的葡萄果实香气组分，具有花香、木瓜等气味特征，虽然含量较低但受到其低阈值的影响，对葡萄及葡萄酒丰富的图1 在亲本和杂交后代中酯类香气物质含量分布Figure 1 Content distribution of ester aroma compounds in parental and hybrid progeny452023.5研究报告中外葡萄与葡萄酒SINO-OVERSEAS GRAPEVINE&WINE花果香味具有重要的贡献10-11。有研究表明，大马士酮可以通过与葡萄及葡萄酒中其他香气成分互作，增强果香12-14。本试验中大马士酮香气物质全部遗传到所有杂交后代中，属于连续变量的数量性状遗传。通过图2可以看出，其遗传特点两年大体上一致，即父本金星无核中大马士酮的含量均高于子代的中间值，母本红地球中大马士酮的含量小于绝大多数子代中的含量，其中2016年大马士