不同低温处理对杏花器官受害程度的影响

张 媛

(山西省原平市 林业工作站,山西 原平 034100)

杏树[A.vulgarisLam]开花早，易受晚霜危害，是杏产量一直徘徊不前的主要原因.本文主要对不同地区各种杏品种抗寒性指标进行调查与研究,研究了不同低温处理下杏花器官受害程度的影响,通过不同梯度的低温处理进行了各抗寒相关指标测定、分析和比较,以此来确定各杏品种花器官在晚霜来临之际对低温的耐受程度, 并作出品种间抗寒性比较.为扩大杏的栽培面积提供理论依据和杏的抗寒育种工作奠定基础.

表1 试验材料及有关资料

1 材料与方法

1.1 试验材料

试验材料选用山西省果树研究所杏种质资源圃的7个杏品种，树龄8～16年.详细资料如表1.

1.2 试验地概况

山西省果树研究所位于太谷县西北，地理坐标为东经112°28′～113°1′，北纬37°12′～37°32′，属温带大陆性气候(暖温带半干区)，年平均气温为9.8℃，年平均降水为462.9 mm，全年平均无霜期为175 d，年最高温月份为7月，最低温月份为12月.

1.3 试验方法

于杏花期3月底至4月上中旬在试验地上采集不同品种杏花器官立即带回实验室，分别在0、-3、-4，-5℃处理3 d[1],测定各抗寒指标，以确定低温处理对杏花器官受害程度的影响.相对电导率用DDS-11A型电导率仪测定[2]；过氧化物酶(POD)活性采用愈创木酚比色法测定[3]；可溶性蛋白质含量用考马斯亮兰法测定[4].

2 结果与分析

2.1 低温胁迫对各品种杏花器中相关生理指标的影响

2.1.1 低温胁迫对各品种杏花器官的电解质外渗量的影响 测定8个杏品种分别在0、-3、-4、-5℃下的相对电导率值参见表2.

表2 7个杏品种在不同低温处理下的相对电导率值(单位%)

植物在低温胁迫下，细胞膜的半透性受伤害，胞内电解质的外渗量增加，且不同植物细胞的受伤害程度不同电解质外渗量变化不一样，所以电解质渗出量可用于反映组织的伤害程度和植物细胞的抗性大小，常用低温伤害前后的相对电导率来表示膜内电解质的渗漏率.由表2可见，随着处理温度的降低，伤害程度加重，杏品种花器官的相对电导率越来越大，呈增加趋势，达到临界值后不再增加.其中在-3℃有略微下降，而在-4℃增加到最高点，其后随温度下降相对电导率值基本不再增加.说明在-3℃杏花器官总体产生适度抗逆，而到-4℃时大部分品种失去平衡，说明在此温度时细胞膜的受伤程度加重.由表2还可以看出在-4℃时各品种的相对电导率值出现较大差异，从此温度可以分辨出杏抗寒性的强弱，比如从图可以看出鸡蛋杏比苹果杏抗寒性强等.

2.1.2 低温胁迫对杏花器官POD酶活性的影响

表3 7个杏品种在不同低温处理下的POD酶含量值(μ/mg)

低温处理下杏花器官中POD酶活性可有POD酶含量的多少反映出来，POD含量多则其抵抗低温能力较强.杏树在抵抗低温胁迫中，树体逐渐产生一些生理上的变化，例如，POD酶、CAT等含量增加，这些酶含量的增加唤醒了植物体抵抗低温的潜力，抵抗低温的能力可得到增加.从图2可以看出随温度逐渐降低POD酶含量整体呈上升趋势，具体呈下降—上升的趋势.其中抗寒性强的品种其POD酶含量比抗寒性弱的品种高，例如鸡蛋杏比大杏梅含量高.并且这些品种在-3℃时含量大体上降低 ，这是因为遇到低温的胁迫造成，而在-4℃含量又增加，是因为品种抵抗低温，使POD含量增加.也从这里说明杏花器官是很敏感的，这也是造成杏产量降低的原因之一，为培育适应华北地区晚霜气候的品种提供了研究方向.

2.1.3 低温胁迫对杏花器官可溶性蛋白质的影响 由表4可以看出,杏品种的可溶性蛋白质含量在-3℃以前呈下降趋势;-3℃以后呈缓慢增长变化,到-4℃时可溶性蛋白质含量有一个转折，蛋白质含量在各低温处理间差异极显著.另外,抗寒性强的品种的蛋白质含量始终高于其他品种，比如鸡蛋杏花器官中可溶性蛋白质始终就比龙王帽的含量高.

2.2 花蕾各生理指标间相关性分析

本实验在研究杏树抗寒生理及不同品种间抗寒性大小过程中,根据不同的原理采用不同的分析方法.为了全面准确地利用各种指标对植物的抗性进行综合评价,也克服单指标鉴定的不足,本实验试图通过综合评价法—主成份分析法,评价各个指标之间的关系,探讨在利用杏树枝条评价抗寒力时,可以采用的少数几种有效的鉴定方法.

表4 不同低温胁迫下的可溶性蛋白质的变化

表5 对不同杏品种抗寒性进行比较时采用的指标及数值

表6 杏抗寒性指标主成份分析相关矩阵

不同杏品种的花蕾在经过不同低温冷冻处理后,经相关分析可以看出相对电导率与可溶性蛋白质含量成相关、与POD酶含量呈相关关系.所以说，这三个指标可以作为单一抗寒性指标进行测定，而且相对电导率与可溶性蛋白质、POD酶之间也可进行相关性测定.他们之间是相互制约的.

由表7看出，前4个主成份的贡献率分别为36.4929%、24.1457%、16.5527%、14.2481%，积累贡献率达到91.439%，说明PRIN1、PRIN2、PRIN3、PRIN4等4个主成份起的作用非常重要.由表8可以看出，通过这4个主成份所反映的各指标在杏树抗寒能力测定中所起的作用有差异，其中主成份PRIN1主要反映超氧化物歧化酶(SOD)活性、丙二醛等指标的作用；主成份PRIN2主要反映相对电导率、超氧化物酶(POD)、超氧化物歧化酶(SOD)、丙二醛等指标的作用；主成份PRIN3主要反映超氧化物酶(POD)、超氧化物歧化酶(SOD)等指标的作用；主成份PRIN4主要反映超氧化物歧化酶(SOD)、超氧化物酶(POD)、丙二醛、相对电导率等指标的作用，该试验结论与前人在果树上所得到的结论基本一致.

表7主成份特征值、贡献率及积累贡献率

Tab.7 Eigonvalues,proportions and cumulative of principal components

主成份特征值相邻特征值贡献率积累贡献率PRIN12.189570.7408280.3649290.36493PRIN21.448740.4555830.2414570.60639PRIN30.993160.1382760.1655270.77191PRIN40.854880.4091620.1424810.91439

表8主成份分析因子载荷阵

Tab.8 Front load main components factor analysis

PRIN1PRIN2PRIN3PRIN4X1-0.0845200.762828-0.0243810.008226X2-0.618963-0.0366670.2556430.104656X30.2382280.2622510.6733750.582211X40.537540.223523-0.4659660.235487X5-0.3816070.519721-0.232625-0.157131

2.3 杏品种间抗寒力排序

由表7就可以看出，前4个主成份的积累贡献率达到91.439%，所以可以利用这4个主成份进行参试品种间的抗寒力综合分析.表9列出了所有参试品种的4个主成份的主成份值，根据公式∑ej*uj(e:主成份贡献率，u：杏品种主成份值，j：1～6，),可以求出杏品种的抗寒力大小[5].抗寒力较大的品种有猪皮水杏、苹果杏等，抗寒力较小的有意大利2号、金荷包、银香白等.该排序结果与前面测试结果一致，说明主成份分析确实能从许多方面综合反映各品种的抗寒力大小.

表9 不同品种可抗寒分析结果

3 结论与讨论

1)杏树在遭受低温处理时，花器官的相对电导率在某一温度时剧烈增加，该温度点为-4℃，抗寒能力强的品种的相对电导率值一直较低；过氧化物酶POD活力的变化趋势为“上升—下降”；可溶性蛋白质含量有所增加，且抗寒性强的品种的蛋白含量始终高于其他品种.

2)主成份分析是本研究中运用的综合评价方法，评价杏树抗寒性，进一步比较了各个指标对抗寒性的贡献.本研究中通过主成份分析可以准确的评价杏树的抗寒性，并且说明了杏树花器官的抗冻能力对杏树产量具有非常大的影响.提高杏花抗冻能力，对杏花产量提高有很重要的作用.

通过以上分析，可以看出植物体内水分含量、膜透性变化、酶活力变化都与抗寒性有很大关联[6～8];也说明影响抗寒性的因素较多，仅从生理指标很难揭示果树抗寒生理的实质.而随着分子生物学与基因工程的发展，植物抗寒基因的研究已经取得了很大发展，但由于果树抗寒性是由微效多基因控制的，目前对果树抗寒基因的了解较少，所以从基因及其表达产物水平来揭示果树对低温胁迫的反应机制[9]，应用基因工程来改造果树的抗寒能力，获得转基因植株，是今后果树抗寒性研究的主要目标.

[1]张凤琪.零度低温对于温州蜜柑(宫川)抵抗锻炼的作用[J].园艺学报，1986，13(3):17-22.

[2]王雪丽，李荣富，马兰青,等.葡萄枝条中淀粉、还原糖及脂类物质变化与抗寒性的关系[J].内蒙古农牧学院学报,1994,15(4):1-6.

[3]王丽雪，李荣富，张福仁.葡萄枝条中蛋白质、过氧化物酶活性变化与抗寒性的关系[J].内蒙古农牧学院学报，1996，17(1):45-50.

[4]王淑杰，王家民，李亚东.可溶性蛋白、可溶性糖含量与葡萄抗寒性的关系[J].北方园艺，1996,(2):13-14.

[5]张军科，桑春果，李嘉瑞,等.杏品质资源抗寒性主成份分析[J].西北农业大学学报，1999,27(6):79-84.

[6]姜卫兵，王业遴，马凯.渗透保护物质在无花果抗寒性发育中的作用园[J].园艺学报，1992,19(4):371-372.

[7]王飞，王华，陈登文,等.杏品种花器官耐寒性研究[J].园艺学报，1999,26(26):356-359

[8]刘鸿先，王以柔，郭俊彦.低温对植物细胞伤害机理的研究[J].中科院华南植物所刊，1989(5)：1-8.

[9]吴林，刘洪章，文连奎,等.我国果树冻害及抗寒性研究进展[J].特产研究 ，1997(3):23-27