渭北旱塬老藤酿酒葡萄资源的品种特性研究

张佳静 索雨洁 段冰冰 李雅善 谭立杭 刘 旭， 姜建福 夏永秀

（1西北农林科技大学葡萄酒学院，陕西 杨陵 712100；2香格里拉酒业股份有限公司，云南 迪庆 674400；3中国农业科学院郑州果树研究所，河南 郑州 450009；4中国林业科学研究院华北林业实验中心，北京 102300）

种质资源是培育葡萄新品种的物质基础，特异优良的种质资源对培育优质、多抗、广适的葡萄新品种具有重要意义。目前，我国葡萄酒产业存在主栽酿酒葡萄品种单一、酒种单一且风格不突出等问题。研究发现，葡萄品种是构成葡萄酒质量和风格最重要的因素之一［1］。具有特殊风格、品质优良的葡萄种质资源能为我国葡萄酒产业可持续发展提供坚实的基础。因此，开发利用优良的酿酒葡萄种质资源十分必要。

目前，国内外学者开展了广泛的葡萄种质资源研究，在此基础上筛选出一系列具有独特优良性状的种质类型，并利用原有种质材料培育出性状更加优异的葡萄类型或品种。如通过对抗寒性强的野生山葡萄资源进行全面研究和开发，筛选出了两性花山葡萄等优良变异类型［2-3］；以山葡萄作为育种亲本的北国红［4］、凌丰红［5］、紫晶甘露［6］等酿酒葡萄品种不但果实品质优良，还具有抗寒和抗病等重要抗逆性状。此外，通过对野生毛葡萄种质资源的研究和利用，选育出了适应性强、丰产稳产的优良单株——两性花野生毛葡萄株系野酿2号和野酿3号［7-9］。以野生毛葡萄为原料酿造的葡萄酒具有独特的山野风味，深受消费者青睐。

老藤酿酒葡萄果实品质优良、风味浓郁，其酿成的老藤葡萄酒单宁柔和、口感醇厚、果香浓郁［10-12］。因此，老藤酿酒葡萄是研发风格突出的特色葡萄酒的重要资源之一。陕西省渭北旱塬是酿酒葡萄的适生区之一，该区域目前保留着我国1958 年定植、全国集中成片面积最大的老藤酿酒葡萄园。这些葡萄枝条表现出明显的直立性，副梢生长量小，采用无架栽培，大力减少了绑梢、主梢摘心、副梢摘除等工作，降低了种植成本，因此可作为无架栽培葡萄品种选育的种质资源。另外，这些老藤葡萄资源作为酿酒葡萄品种，兼具一定的鲜食葡萄特性，且与传统的欧亚种酿酒葡萄相比，果实具有较浓的玫瑰香味，适宜酿造清爽型葡萄酒，因此老藤葡萄资源为玫瑰香型酿酒葡萄品种的选育提供了种质基础。据此，本研究以我国渭北旱塬地区的老藤酿酒葡萄品种白玫瑰和红玫瑰为试验材料，对其植物学特性、生长结果习性、枝条直立性、抗寒性、果实性状及酿酒特性等进行了系统比较研究，旨在保护这些珍贵的老藤酿酒葡萄种质资源，丰富我国的酿酒葡萄育种材料。

1 材料与方法

1.1 试验材料

供试老藤酿酒葡萄种质资源为白玫瑰（Muscat Blanc）和红玫瑰（Muscat Rouge），欧亚种，树龄64年，均定植于陕西省咸阳市泾阳县口镇（108.38°E，34.36°N，海拔622 m），无架栽培，株行距1.5 m×2.5 m，东西行向。2022 年4 月，于E-L 15 时期［13］分别采集生长状况一致、粗度相近的新梢5枝，快速带回实验室进行切片处理。2022 年8 月，于果实成熟期分别从两份种质资源中随机选择生长一致、健康无病的10 株植株，随机采集15 穗无病害的葡萄果穗，生物学重复3 次。带回实验室后随机剪取果粒500 粒，其中50 粒用于测定果实品质，剩余果实液氮速冻后于-80 ℃保存。一年生枝条取样时间为2022年12月，每份资源分别随机选择生长一致、健康无病的10株植株，剪取生长状况一致、粗度接近的一年生枝35 枝，自枝条基部往上第3 芽开始截取含有5个及以上饱满芽眼的枝段，长度50 cm左右，快速带回实验室备用。

对照品种为赤霞珠（Cabernet Sauvignon），定植于陕西省咸阳市泾阳县口镇（108.38°E，34.36°N，海拔622 m），紧邻老藤葡萄园，单干单臂整形，树龄4 年，株行距0.8 m×2.5 m，东西行向，常规管理。2022年4月，于E-L 15时期［13］采集生长状况一致、粗度相近的新梢5枝，快速带回实验室进行切片处理。

1.2 试验方法

1.2.1 物候期调查 于2022 年3 月至9 月进行，分别随机选择10 株葡萄树记录其物候期。不同物候期判定参照《葡萄种质资源描述规范和数据标准》［14］。

1.2.2 品种性状观察 参照《葡萄种质资源描述规范和数据标准》［14］和《葡萄品种学》［15］的方法，分别随机选择10株葡萄树对其植物学性状、生长结果习性以及果实特性等进行调查，主要包括嫩梢、幼叶、新梢、成熟叶片、一年生枝等器官的特性，以及萌芽率、结果枝率、结果系数、植株生长势、成熟一致性、平均株产量和穗重等。

1.2.3 新梢解剖特征观察 参考Que 等［16］的方法对新梢的横切面进行番红-固绿染色和显微结构观察。取白玫瑰和红玫瑰葡萄E-L 15 时期的新梢，在中部位置（从基部往上第4 节间处）横切厚度为2 mm 左右的薄片，分别进行番红-固绿化学组织染色和扫描电子显微镜（scanning electron microscope，SEM）观察，以相同时期的赤霞珠新梢为对照。

1.2.4 抗寒性测定 参照Wang 等［17］的方法，采用电导法测定一年生枝条抗寒性。将采集的35 个枝条用自来水冲洗，然后去离子水冲洗3 次。将每个样品分成7等份，分别放入LW-100C高低温交变箱（上海海向仪器设备厂）进行低温处理。设置4（对照，不进行低温处理）、-10、-14、-18、-22、-26和-30 ℃共7个温度梯度处理。在每个条件下，以4 ℃·h-1的速率降温到预设温度12 h，然后以4 ℃·h-1的速率恢复到4 ℃，处理结束后，取出样品并放置在室温下4 h 后进行电导率测定。将处理好的枝条切成1～2 mm的薄片（避开芽眼），混合均匀，称取2 g 枝条薄片放入50 mL 离心管中，加入20 mL去离子水，摇匀，用DDS-307A电导率仪（上海仪电科学仪器股份有限公司）测定初电导率，然后于100 ℃沸水浴中煮40 min，静置2 h 后测定终电导率。每个处理重复3次。按以下公式计算相对电导率：

一年生枝条的半致死温度（lethal temperature of 50%，LT50）根据Logistic方程计算：

式中，Y为相对电导率，X为处理温度，K 为Y的最大值。拐点温度为供试材料的半致死温度（LT50）。

1.2.5 果实基本理化指标测定 分别随机取50 粒浆果，擦除果粉后用CM-5 色差仪（日本柯尼卡美能达公司）测定果皮颜色特性（L*、a*、b*值）；去除果梗后用MNT-150T 电子游标卡尺（上海美耐特实验有限公司）测定横纵径，并称重（精确至0.01 g）。

还原糖和可滴定酸含量的测定参照《葡萄酒分析检验》［18］。还原糖含量采用斐林试剂热滴定法测定，可滴定酸含量采用酸碱滴定法测定，用PHS-3C pH 计（上海仪电科学仪器有限公司）测定pH 值。每个样品重复3次。

1.2.6 果实酚类物质含量测定 参考孟江飞［19］的方法提取和测定葡萄皮和种子中的酚类物质。随机取-80 ℃保存的250 粒葡萄，冷冻状态下迅速剥离葡萄皮、种子，液氮研磨后用FD-1C-50 真空冷冻干燥机（北京博医康公司）避光冷冻干燥24 h，避光保存于-80 ℃备用。采用福林-肖卡法测定总酚含量，p-DMACA-盐酸法测定总黄烷-3-醇含量，pH 示差法测定总花色苷含量，芦丁甲醇显色法测定总类黄酮含量。总单宁含量采用甲基纤维素沉淀法测定［20］。每个样品重复3次。

1.2.7 葡萄酒基本理化指标测定 在成熟期分别采集40 kg葡萄，分别采用干白和桃红葡萄酒小容器酿造工艺进行发酵［21］。干白葡萄酒工艺流程如下：葡萄原料→果穗分选→除梗破碎（添加60 mg·L-1SO2、0.1 g·L-1果胶酶）→冷浸渍（3 d）→压榨→果汁放入冷库澄清（添加1 g·L-1膨润土下胶1 d）→取清汁加酵母（添加200 mg·L-1ACTIFLORE F5 酵母）→监测温度比重→残糖测定（＜ 2 g·L-1）→终止发酵（添加60 mg·L-1SO2）→低温冷藏（4 ℃）→装瓶。桃红葡萄酒工艺流程如下：葡萄原料→果穗分选→除梗破碎（添加60 mg·L-1SO2、0.1 g·L-1果胶酶）→添加酵母（添加200 mg·L-1ACTIFLORE F5 酵母）→监测温度比重→皮渣分离（比重1.010）→监测温度比重→残糖测定（＜ 2 g·L-1）→终止发酵（添加60 mg·L-1SO2）→低温冷藏（4 ℃）→装瓶。每个酒种设置3 个生物学重复。参考《葡萄酒分析检验》［18］的方法测定葡萄酒基本理化指标。其中酒度测定采用酒精计法，总酸含量测定采用酸碱滴定法，挥发酸含量测定采用水蒸汽蒸馏法，干浸出物含量测定采用密度瓶法，总糖含量测定采用斐林试剂热滴定法，用pH计测定pH值。

1.3 数据处理

采用Microsoft office Excel 2016 和SPSS 26.0 软件分析处理数据，结果用平均值±标准差表示，采用T 检验进行显著性方差分析（P＜ 0.05）。

2 结果与分析

2.1 植株整体形态

两份老藤酿酒葡萄种质资源的田间生长情况如图1 所示，植株整体比较紧凑，主干不明显，主蔓与一年生枝直立性强，枝条较硬，能够承受自身的果穗重量，无需绑蔓牵引即可直立生长。

图1 老藤葡萄田间生长表现Fig.1 The growth performance of old vine in field

2.2 物候期

由表1 可知，在渭北旱塬地区，白玫瑰和红玫瑰均在2022 年3 月底进入萌芽期，5 月上旬进入开花期，7 月中下旬进入转色期，以果实中还原糖、可滴定酸含量及成熟系数（M 值）作为成熟度判断指标（M 值＞30），分别于8月15日和8月12日成熟。就萌芽到成熟的天数而言，白玫瑰为145 d，略长于红玫瑰（138 d）。

表1 老藤葡萄在渭北旱塬的物候期（2022年）Table 1 The phenology of old vine in Weibei arid region （2022）

2.3 植物学特性

2.3.1 嫩梢、叶片、新梢性状 由表2 可知，白玫瑰和红玫瑰葡萄嫩梢、幼叶、新梢的植物学性状均无差异。嫩梢梢尖为全开张，梢尖颜色为桃红；幼叶表面颜色为黄绿色；新梢姿态均为直立，节间颜色为绿具红色条纹，卷须间断分布，生长势极强。由表2及图2可知，白玫瑰和红玫瑰葡萄成龄叶片形状均为五角形，五裂，上表面颜色均为绿色。白玫瑰成龄叶面积为233.04 cm2，显著低于红玫瑰（409.36 cm2）。白玫瑰上裂刻开叠类型为闭合，红玫瑰上裂刻开叠类型则为轻度重叠。

表2 老藤葡萄嫩梢、叶片、新梢性状Table 2 The characteristics of young shoots，leaves and new shoots of old vine

图2 老藤葡萄成龄叶片Fig.2 The matured leaves of old vine

2.3.2 一年生枝条性状及新梢解剖特征 根据实地调查发现两份老藤酿酒葡萄资源均采用无架栽培，其枝条表现出极强的直立生长特性，新梢无需绑缚，且冬季不需要埋土。由表3 可知，白玫瑰节间粗8.82 mm、长6.49 cm，显著低于红玫瑰的节间粗度（11.26 mm）和长度（8.06 cm）。红玫瑰一年生枝条较白玫瑰更为粗壮、直立。白玫瑰一年生枝条表面颜色为红褐色，表面光滑，横截面为近圆形；红玫瑰一年生枝条表面颜色为黄褐色，表面光滑，横截面为椭圆形。

表3 老藤葡萄一年生枝条性状Table 3 Characteristics of one-year old cane of old vine

对两份老藤酿酒葡萄资源新梢的中部横截面用番红-固绿染色，并通过扫描电镜进行观察。结果表明（图3），与枝条直立性较差的赤霞珠葡萄相比，白玫瑰和红玫瑰番红-固绿染色后呈红色的区域明显大于赤霞珠，说明白玫瑰和红玫瑰新梢木质部的木质素分布区域大于赤霞珠（图3-A～C）；白玫瑰和红玫瑰新梢的木质部宽度显著增加，且白玫瑰和红玫瑰新梢木质部宽度占新梢直径的比例显著高于赤霞珠（图3-D～H）。木质部显著增宽和木质素的大量分布可能是导致白玫瑰和红玫瑰枝条较硬、机械性强的重要因素，从而增强了枝条的负荷能力。

图3 老藤葡萄新梢番红-固绿染色和扫描电镜照片Fig.3 Safranin-O/fast green staining and scanning electron micrographs of old vine

2.4 生长结果习性

由表4 可知，两份老藤酿酒葡萄资源的生长结果习性较为相近，均表现出较高的结果系数、穗重、粒重和株产量，尤其是穗重和粒重明显高于常见的欧亚种酿酒葡萄品种，这也是当地将白玫瑰和红玫瑰作为酿酒鲜食兼用葡萄的重要原因之一。其中，白玫瑰的结果枝率、结果系数和粒重更高，分别为84.62%、2.50和3.09 g，因此尽管其平均穗重低于红玫瑰，但白玫瑰表现出更高的株产量，为5.47 kg。此外，白玫瑰和红玫瑰均具有强的生长势，但均表现出全株和全穗成熟的不一致性，生产上可加强叶幕和果穗管理，以提高果实成熟一致性。

表4 老藤葡萄生长结果习性Table 4 Growth and fruiting characteristics of old vine

2.5 植株抗寒性

如表5 所示，将不同低温胁迫下一年生枝条的相对电导率与相应的胁迫温度进行拟合，得到低温半致死温度（LT50），其相关系数R2均大于0.90，均达到显著水平，说明拟合效果好。对照品种赤霞珠的半致死温度为-13.43 ℃［22］，白玫瑰和红玫瑰的半致死温度分别为-10.17、-10.68 ℃，可见，白玫瑰和红玫瑰一年生枝条的半致死温度高于赤霞珠，红玫瑰一年生枝条的半致死温度略低于白玫瑰。

表5 老藤葡萄一年生枝条半致死温度（LT50）Table 5 Semi-lethal temperature （LT50） of one-year-old cane of old vine

2.6 成熟期果实基本理化指标

两份老藤酿酒葡萄资源成熟果实的基本理化指标如表6 所示。白玫瑰果粒横径和纵径分别为16.99 和16.97 mm，果粒为近圆形。红玫瑰果粒横径和纵径分别为16.18 和17.54 mm，果粒为椭圆形。白玫瑰粒重为3.09 g，显著高于红玫瑰（2.78 g）。白玫瑰和红玫瑰葡萄还原糖含量分别为195.17 和208.33 g·L-1，可滴定酸含量分别为5.97 和3.64 g·L-1，红玫瑰果实表现出更高的还原糖含量和更低的可滴定酸含量。

表6 老藤葡萄成熟果实的基本理化指标Table 6 Physicochemical parameters of matured berries of old vine

CIELAB（Commission Internationale de l′Eclairage LAB）是国际上通用的数字化定义颜色体系，以L*、a*、b*值表示颜色，其中，L*代表明度值，表示颜色的亮度；a*代表从绿（-a*）到红色（+a*）的亮度值，b*代表从蓝色（-b*）到黄色（+b*）的亮度值。由表6 和图4 可知，白玫瑰果实成熟时果皮呈现黄绿色，仅有个别果粒着浅粉红色，L*值为32.69，a*值为-0.80，b*值为5.51；红玫瑰成熟时全部果粒的果皮呈现出紫红色，a*值为4.17，b*值趋近于0，为0.29。

图4 老藤葡萄成熟果实Fig.4 The matured berries of old vine

2.7 果实中酚类物质含量

白玫瑰和红玫瑰葡萄成熟时果皮和种子中总酚、总黄烷-3-醇、总类黄酮和总单宁的含量如表7 所示。白玫瑰果皮总酚、总黄烷-3-醇、总类黄酮和总单宁含量分别为2.67、5.23、20.33 和37.49 mg·g-1，均显著低于红玫瑰。红玫瑰果皮呈紫红色，总花色苷含量为2.50 mg·g-1。

表7 老藤葡萄成熟果实的酚类物质含量Table 7 Phenolic compounds content of matured berries of old vines/（mg·g-1 DW）

白玫瑰种子总酚含量为9.91 mg·g-1，显著高于红玫瑰（8.67 mg·g-1）；总黄烷-3-醇和总类黄酮含量分别为38.54 和82.82 mg·g-1，均显著低于红玫瑰；总单宁含量为189.78 mg·g-1，显著高于红玫瑰。两份老藤酿酒葡萄资源种子中酚类物质含量均显著高于果皮。

2.8 葡萄酒基本理化指标

由表8 可知，白玫瑰干白葡萄酒的酒度为11.12%（V/V），挥发酸含量为0.43 g·L-1，均显著低于红玫瑰桃红葡萄酒酒度（12.97%，V/V）和挥发酸含量（0.53 g·L-1）。干白葡萄酒的总酸和干浸出物含量分别为5.06 和20.60 g·L-1，显著高于桃红葡萄酒总酸（4.69 g·L-1）和干浸出物含量（18.50 g·L-1）。干白葡萄酒和桃红葡萄酒总糖含量分别为2.70 和2.87 g·L-1，两者总糖含量差异不大。所酿造的两款葡萄酒的酒度、挥发酸、干浸出物含量等均符合GB/T 15037-2006《葡萄酒》［23］中的规定。此外，两款葡萄酒均呈现出清新的果香，尤其具有较为明显的玫瑰香味。

表8 葡萄酒基本理化指标Table 8 Physical and chemical indexes of the wines

3 讨论

在传统葡萄栽培模式中，架材费用约占新建葡萄园成本的40%以上，通过培育适用于无架栽培的葡萄品种能够显著降低建园和后期的管理成本，并且缓解我国葡萄种植劳动力缺乏的现状［24］。研究表明，植物茎机械强度与其化学组成密切相关［25］，其中木质素可以为植物提供机械支持、促进水分运输、增强植物细胞壁的刚性［26］。Zheng 等［27］通过番红-固绿染色和扫描电镜观察小麦茎秆解剖特征，发现种植密度疏的小麦茎秆基部木质化程度显著高于种植密度高的小麦茎秆，合理密植可增强茎杆的强度，从而提高其抗倒伏能力；Zhao 等［28］研究发现，高机械强度牡丹品种茎解剖结构中的木质部宽度显著高于低机械强度品种，且木质素在高机械强度牡丹品种中显著沉积，证明了牡丹茎的机械强度与其木质素含量相关，且机械强度高的牡丹品种茎的直立性强。上述研究表明木质素对植物直立性状的形成具有重要作用。本研究通过对非直立的赤霞珠新梢与直立性强、采用无架栽培的两份老藤酿酒葡萄种质资源白玫瑰和红玫瑰新梢解剖结构进行观察，发现与非直立的赤霞珠相比，白玫瑰和红玫瑰新梢的木质部宽度明显增加，且木质素分布区域更大，说明木质素可能是导致白玫瑰和红玫瑰枝条直立性强的重要原因。因此，本研究中白玫瑰和红玫瑰葡萄可作为培育优异无架栽培葡萄品种的材料。

产量性状是葡萄的主要育种目标之一，一个优良的葡萄品种要求具有一定的产量构成。葡萄种质的果枝率和结果系数是重要的产量构成性状。刘崇怀等［29］对500多份葡萄种质资源的果枝率与结果系数进行了系统评价，发现大部分种质资源的果枝率集中在45%～65%，结果系数主要集中在1.0～1.5。而本研究发现白玫瑰和红玫瑰葡萄的结果枝率分别为84.62%和78.26%，结果系数分别为2.50和2.00，属于比较优异的类型。此外，两者的穗重和平均株产量均较高。因此，就产量性状而言，两份老藤酿酒葡萄种质资源表现均较好，且白玫瑰略优于红玫瑰。总体而言，两份老藤葡萄种质资源的丰产性均较好，也是在渭北旱塬兼用作鲜食葡萄的重要原因之一。果实品质性状方面，白玫瑰果皮呈淡绿色并带有浅色红晕，果实还原糖和可滴定酸含量较为适宜，且果皮中含有少量酚类物质，适合酿造干白葡萄酒。红玫瑰果皮呈浅紫红色，花色苷、单宁等酚类物质含量适宜，能赋予葡萄酒一定的色泽和感官收敛性［30］，适合酿造桃红葡萄酒。这些性状特征表明，白玫瑰和红玫瑰葡萄是各具特色、丰产优异的酿酒葡萄种质资源，具有明显的鲜食酿酒兼用特性，可为选育酿酒鲜食兼用型品种提供种质基础。

我国大陆性季风气候条件下，葡萄酒主产区普遍面临着冬季埋土防寒的问题。因此，抗寒也是酿酒葡萄育种的重要目标性状［31］。白玫瑰和红玫瑰一年生枝条的低温半致死温度分别为-10.17和-10.68 ℃，且一年生枝条木质化程度很高，木质部占比显著高于常见的欧亚种酿酒葡萄，冬芽饱满，能很好地抵御冬季低温。同时，两份老藤葡萄资源树龄很长（64 年），根系发达，加上黄土高原地区土层深厚、当地栽培管理中未进行灌溉等因素，从而导致植株根系扎入较深的土层。此外，当地果农冬季土壤管理有培土的习惯，很好地保护了根系。因此，两份老藤酿酒葡萄资源在陕西省泾阳县渭北旱塬地区可进行露地越冬。

4 结论

两份老藤酿酒葡萄种质资源白玫瑰和红玫瑰丰产性好，果粒较大且皮薄汁多，糖酸含量适中，玫瑰香气突出，果实综合品质佳，适合酿制单宁柔和、口感醇厚、果香浓郁的特色老藤葡萄酒，且枝条直立性强，适合无架栽培，是值得进一步开发和利用的优异特色种质资源。