不同发育时期的荔枝花芽冷敏感性比较

鲁勇　吴楚彬　陈厚彬　胡志群　张思　周碧燕

摘 要： 【目的】为了探明不同发育时期的荔枝（Litchi chinensis Sonn.）花芽的冷敏感性差异，【方法】以发生在2008年1月下旬至2月下旬的极端低温作为低温处理的条件，研究了低温对 ‘妃子笑与‘糯米糍2个品种的“白点”（一级侧花序原基）和初生花序（花序轴伸长的一级侧花序，长1～2 cm）2种不同发育时期的花芽相对电导率、过氧化氢（H2O2）含量、花芽表面茸毛以及细胞超微结构的影响。【结果】结果表明，低温使花芽的H2O2含量升高，相对电导率增大，无论是低温期间还是温度回升后，‘妃子笑“白点”的相对电导率低而且变化幅度小。受冷害的初生花序的茸毛较杂乱，表面有裂痕和碎片，但‘糯米糍的裂痕和碎片相对较多。受冷害的“白点”茸毛排列较初生花序有序，表面也有裂痕，但‘糯米糍的“白点”表面裂痕较多。而未受冷害的花芽茸毛致密而有条理，没有裂痕。2个品种受害细胞的细胞壁变得模糊，液泡膜出现破损，细胞质渗漏到液泡中，而没有受害的初生花序或“白点”上的细胞壁、液泡膜清晰。【结论】研究结果显示花序比“白点”对低温更敏感。

关键词： 荔枝；花芽；冷敏感性

中图分类号：S667.1 文献标志码：A 文章编号：1009-9980？穴2013？雪01-0115-06

荔枝（Litchi chinensis Sonn.）是我国热带亚热带地区广泛栽培的特产果树，具有极高的经济价值，但荔枝不耐寒，在我国南亚热带经济栽培区经常遭受低温伤害。关于荔枝耐寒性的研究，佘文琴等[1-2]观测了荔枝叶片细胞结构紧密度、荔枝叶片膜透性和束缚水与耐寒性的关系。本课题组曾利用人工气候室研究了处于花序原基分化时期的盆栽荔枝遭受低温伤害过程中叶片内源激素含量的变化以及水分相关生理指标的变化，并发现脱落酸和多效唑处理提高荔枝的抗寒性，当把受冷害植株转移到气候室外令其继续生长，发现脱落酸和多效唑处理的植株花序原基能较好地发育，植株成花枝率明显高于未处理的植株[3-5]。但有关不同品种和不同发育状态花芽冷敏感性的比较未有报导。本课题组过去未就该问题展开研究，主要原因是测定花芽冷害相关生理指标时需要采集大量的花芽，而人工气候室低温处理所需的盆栽苗未能提供足够的试材，因此需要利用果园栽培的较大植株进行研究，并且需要足以造成显著低温伤害的环境条件。

2008年1月下旬至2月中下旬，强寒潮袭击华南地区，包括荔枝主产区的华南大部分地区出现了80年一遇的持续低温天气，此时荔枝正处于花芽分化的关键时期，极端低温使荔枝各器官，特别是分化中的花芽遭受不同程度的冷害。我们抓住了这次研究花芽冷害的时机，比较了‘妃子笑和‘糯米糍 2个名优品种不同分化阶段的花芽细胞膜透性、过氧化氢含量，以及荔枝花芽的外部形态和细胞结构差异，以期探讨花芽的发育进程与抗冷的关系，为花芽分化期间防寒措施的制定提供一定的依据。

1 材料和方法

1.1 材料

实验在2008年1月下旬至2月下旬强寒潮发生期间进行，以地处广州市的华南农业大学园艺学院实验基地的荔枝（Litchi chinensis Sonn.） （品种为‘糯米糍和‘妃子笑）为研究材料。选取花芽处于不同发育时期的‘糯米糍和‘妃子笑植株，分别以3株为一组作为采样单元，重复3组，采集“白点”期（一级侧花序原基出现，图版Ⅰ-a）和1～2 cm 长的初生花序形成期（一级侧花序的花序轴伸长的时期， 图版Ⅰ-b）2种状态的芽，在1月27日强寒潮发生初期、2月3日和2月13日寒潮发生期间、2月23日温度回升期间采集花芽测定相对电导率和过氧化氢含量。在2月13日温度回升前采集受害花芽，用4%戊二醛固定，利用透射电镜观察细胞结构和扫描电镜观察芽体表面形态，没有受害的花芽取自强寒潮发生前转入控温室中的未受害植株。

1.2 相对电导率

相对电导率含量测定参照Zhou等[6]的方法。

1.3 H2O2含量的测定

H2O2含量的测定参照Zhou等[7]的方法。

1.4 扫描电镜观察

以4%戊二醛为固定液，加入0.5%的抗坏血酸，装于干净的小瓶中，置于冰壶中带至田间。取荔枝花芽，放入小瓶中，抽真空后密封，7 d后用磷酸缓冲液（pH 7.2， 0.2 mol·L-1）冲洗3次，用1% （w/v） 锇酸4 ℃处理2 h，磷酸缓冲液冲洗后在一系列80%～100%的乙醇中脱水（v/v），醋酸异戊脂处理15 min，样品干燥后涂上电导胶，在FEI-XL30环境扫描电镜下观察拍照。

1.5 透射电镜观察

参照Zhou等[8]的方法。以4%戊二醛为固定液，加入0.5%的抗坏血酸，装于干净的小瓶中，置于冰壶中带至田间。取荔枝花芽小块，放入小瓶中，抽真空后密封，7 d后用磷酸缓冲液（pH 7.2， 0.2 mol·L-1）冲洗3次，用1% （w/v） 锇酸4 ℃处理2 h，磷酸缓冲液冲洗后在一系列80%～100%的乙醇中脱水（v/v），然后用环氧树脂包埋，超微切片机切片（Leica Ultracut UCT），厚度为80 nm。2%醋酸铀染色后在电子显微镜（Philips EM400）下观察拍照。

2 结果与分析

2.1 实验基地温度变化

2008年1月下旬，特大寒潮袭击华南地区，图1示2008年1月20日至2月23日实验基地的温度变化。从图中可以看出，1月20日开始降温， 1月25日至2月13日的日平均温度在4～10 ℃，2月14日至2月20日平均温度在10～15 ℃。2月17日，温度开始缓慢上升，2月21～23日温度从16 ℃上升至19 ℃，温度明显回升。该次寒潮低温持续时间长、温度低，其中1月26日至2月3日的日平均温度只有4～6 ℃，最低温度为3.6℃。

2.2 低温对不同发育时期的花芽相对电导率和H2O2含量的影响

在低温发生的初期，花芽的相对电导率均超过20%，至2月13日，‘妃子笑初生花序、 ‘糯米糍初生花序和 “白点”的相对电导率均有较大幅度的增加，温度回升后下降，但仍比1月27日低温发生初期的高。无论是低温期间还是温度回升后，‘妃子

笑“白点”的相对电导率低而且变化幅度小，其值在

31%～38%略有波动。比较升温后2个品种相近发育状态花芽的相对电导率，结果显示‘妃子笑比‘糯米糍低（图2）。

与1月27日低温发生初期的各种状态花芽H2O2含量相比，2月3日的含量均有较大幅度的提高，之后下降。升温后‘妃子笑和‘糯米糍的“白点”H2O2含量相对低于初生花序的H2O2含量（图3）。

2.3 低温对不同发育时期的花芽表面茸毛的影响

图版Ⅰ-c～j示不同发育时期的‘妃子笑和‘糯米糍受冷害和未受冷害的花芽表面茸毛的扫描电镜图，从图中可以看出，无论是‘妃子笑还是‘糯米糍，受冷害的初生花序的茸毛都比较杂乱，表面有裂痕和碎片，但‘糯米糍的裂痕和碎片相对较多（图版Ⅰ-c ， g），而未受冷害的初生花序茸毛致密而有条理，没有裂痕（图版Ⅰ-e ， i）。‘妃子笑和‘糯米糍受冷害的“白点”茸毛排列较初生花序有序，表面有裂痕，但‘糯米糍的“白点”表面裂纹较多，并附有较多的碎片（图版Ⅰ-d ， h），而未受冷害的初生花序茸毛致密而有条理，没有裂痕（图版Ⅰ-f ， j）。

2.4 低温对不同发育时期花芽细胞超微结构的影响

如图版Ⅱ所示，受低温伤害的花芽细胞结构都受到不同程度的影响，2个品种受害细胞的细胞壁变得模糊。‘妃子笑初生花序细胞质渗漏到液泡上，细胞壁变得模糊不清（图版Ⅱ-a），在有些细胞中可观察到多而小的液泡（图版Ⅱ- b）。受害‘糯米糍初生花序细胞壁模糊、液泡包围细胞溶质和细胞核（图版Ⅱ-e），细胞膜和液泡膜出现断裂口，细胞溶质渗漏到细胞外以及液泡中（图版Ⅱ-f）。受害‘妃子笑“白点”的细胞壁模糊（图版Ⅱ-i），部分细胞液泡膜较清晰（图版Ⅱ-j）；在受害的‘糯米糍“白点”的细胞中，可观察到细胞质渗漏到液泡中，同时也观察到较清晰的液泡膜（图版Ⅱ-l， m， n）。无论是‘妃子笑还是‘糯米糍荔枝，没有受到低温伤害的花序或“白点”上的细胞轮廓清晰，细胞壁和液泡膜清晰（图版Ⅱ- c， d， g， h， k， o， p）。

3 讨 论

环境胁迫诱发的氧化胁迫与活性氧产生和清除的平衡受到破坏有关[9]，植物的防御系统在低温逆境条件下会被破坏，使活性氧大量积累，活性氧会使生物膜受到严重损害[10-11]。质膜透性直接反应植物膜系统受伤的程度，植物细胞膜结构的破坏表现为细胞内的电解质大量外渗，外渗的程度与膜受伤害的程度有密切的关系，而相对电导率的大小反映质膜透性的大小[12]。本研究结果表明，极端低温使荔枝花芽相对电导率增大，表明膜透性增大，膜受损，但‘妃子笑的“白点”在低温期间以及温度回升恢复生长期间的相对电导率较初生花序低，并且变化幅度小，说明膜受伤程度较初生花序轻。H2O2是活性氧的组成部分，本研究的测定结果表明，升温后‘妃子笑和‘糯米糍的“白点”H2O2含量相对低于初生花序的H2O2含量。综合不同发育时期、不同品种花芽经受低温伤害过程中的相对电导率和H2O2含量的测定结果，可以初步认为“白点”受害程度较初生花序轻，而‘妃子笑的“白点”受害程度较‘糯米糍轻。

为了进一步分析比较不同品种、不同发育时期花芽的冷敏感性差异，我们还对受害‘妃子笑和‘糯米糍2个品种的“白点”和初生花序表面进行了扫描电镜观察，并对这些花芽中的细胞超微结构进行了分析比较。结果显示，2个品种的“白点”和初生花序的表面都出现不同程度的伤害症状，初生花序茸毛排列无序并有裂痕或碎片，而“白点”排列相对较有序但也有裂痕或碎片，显示初生花序表面受害较“白点”严重，对低温更敏感。对同一发育状态的花芽进行品种间的比较结果表明，‘妃子笑2种花芽的茸毛的裂痕或碎片相对较少，显示‘妃子笑的花芽表面受伤程度相对较轻，对低温具有较强的抵御能力。对2个品种的“白点”和初生花序细胞超微结构观察结果表明，低温对这些花芽都造成不同程度的伤害，细胞壁变得模糊，液泡膜出现破损，细胞质渗漏到液泡中。细胞的膜系统是保证细胞之间、细胞内各细胞器之间能够分隔开，行使不同的功能，这是细胞能进行正常新陈代谢的基础，低温使得这2个品种的膜系统受损，结构受到破坏，结果是导致代谢出现紊乱。

综合分析本研究结果，我们认为“白点”受害程度较初生花序轻，而‘妃子笑的“白点”和初生花序受害程度较‘糯米糍轻。‘妃子笑和‘糯米糍是目前广泛栽培的名优品种，‘妃子笑生长速度快，结果母枝粗壮，而‘糯米糍生长速度相对较慢，结果母枝相对较细弱，2种类型的结果母枝上抽生的花芽的冷敏感性的差异可能与枝条的粗壮程度有一定的关系。由于‘妃子笑和‘糯米糍的初生花序比“白点”对低温更敏感，生产上可以根据这2个品种花芽的发育进程采取相应的防寒措施。

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