山西部分梨品种抗寒性测定及生理指标研究

杨盛 郭黄萍 郝国伟 张晓伟 白牡丹 石美娟 程培红 李凯

摘  要：通过鉴定山西部分梨品种的抗寒性以达到对抗寒育种中親本的选择。以1年生梨枝条为试材，在人工低温处理下研究7个梨品种枝条中相对电导率、可溶性糖、可溶性蛋白、脯氨酸和束缚水含量的变化规律，并分析各生理指标之间的相关性。结果表明：（1）供试梨品种的抗寒性顺序为：‘苹果梨>‘晋酥梨>‘晋蜜梨>‘玉露香梨>‘雪花梨>‘玉酥梨>‘库尔勒香梨。（2）相对电导率、可溶性糖、脯氨酸和可溶性蛋白含量随处理温度的下降而上升。（3）可溶性糖含量与抗寒性呈显著正相关，而脯氨酸和可溶性蛋白含量与抗寒性无明显相关性。综合以上研究结果，在低温胁迫条件下，可溶性糖可单独作为抗寒性的鉴定指标。

关键词：梨品种;抗寒性;相对电导率;可溶性糖;可溶性蛋白;脯氨酸

中图分类号：S661.201    文献标志码：A    论文编号：2014-0794

The Study of the Cold Resistance and Physiology Index of Some Pear Varieties in Shanxi Province

Yang Sheng， Guo Huangping， Hao Guowei， Zhang Xiaowei， Bai Mudan， Shi Meijuan， Cheng Peihong， Li Kai

（Institutes of Pomology， Shanxi Academy of Agricultural Sciences， Taigu 030800， Shanxi， China）

Abstract： We identified some pear varieties of cold resistance in Shanxi Province， in order to achieve parental choice in cold resistance breeding. With 1 year old dormant pear shoots as test materials， the relative conductivity， soluble sugar， soluble protein， proline and bound water content in 7 pear cultivars shoots during the artificial low temperature treatment was investigated， and the correlation of these indexes was analyzed. The results were as follows： （1） The order for the cold resistance of the three cultivars from stronger to weaker was ‘Pingguoli， ‘Jinsuli， ‘Jinmili， ‘Yuluxiangli， ‘Xuehuali， ‘Yusuli and ‘Korla fragant pear. （2） The content of soluble sugar， soluble protein， proline and relative conductivity increased gradually with the reducing of temperature. （3） The content of soluble sugar had positively high significance related to hardiness， soluble protein and proline content had no obvious correlation with the cold resistance. According to the above results， we could conclude that the soluble sugar should be used alone as a screening index of cold resistance in pear under the condition of low temperature stress.

Key words： Pear Cultivar; Cold Resistance; Relative Conductivity; Soluble Sugar; Soluble Protein; Proline

0  引言

国内梨树的生产绝大多数是露地栽培，而露地栽培受自然环境因素的影响较大，其中，冻害就是影响梨树生产的一个重要因素。梨树冻害与品种、树龄、树体部位、地势、管理等有密切关系。为了使梨树尽可能不受冻或少受冻，在种植梨树时，首先应根据当地的气候条件，选择适合本地生长、抗寒性强的品种[1-3]，并采取建立防护林和加强管理等措施。王文举等[4]测定了6个西洋梨品种的半致死温度。李俊才等[5]应用电导法配合Logistic方程，鉴定了15个梨品种的抗寒性。笔者选用了在山西省梨树生产中有一定栽培面积和部分具有发展前景的7个品种作为供试品种，研究其抗寒性及相关的生理指标，对梨树生产中品种的选择具有重要指导意义。

1  材料与方法

1.1  试验时间、地点

研究田间试验于2011—2013年在国家梨产业技术体系太谷综合试验站示范园进行，室内试验在山西省农业科学院果树研究所重点实验室进行。

1.2  试验材料

通过常规取样法，从常规管理下10～15年生树的‘雪花梨、‘库尔勒香梨、‘玉露香梨、‘苹果梨、‘晋酥梨、‘晋蜜梨和‘玉酥梨1年生休眠期枝条，全部供试品种7个。

1.3  试验方法

1.3.1  试验设计  设5个处理温度[室温（CK）、-10、-20、-30、-40℃]。共7个品种，每品种采集粗细均匀、生长一致的1年生枝10条，每处理2条。

1.3.2  精密仪器和药品规格  本研究室内使用的阿贝折射仪为上海沪粤明科学仪器有限公司生产的2WAJ型，电导率仪为上海仪电科学仪器股份有限公司生产的DDS-307型，分光光度计为郑州南北仪器设备有限公司生产的UV2600型。药品均为化学纯。

1.3.3  相对电导率、自由水与束缚水测定  参照郝建军等[6]的方法，计算公式如下：

相对电导率= （低温处理后电导度/蒸煮后电导度）×100%

自由水含量=[蔗糖溶液重×（蔗糖原液浓度-浸泡后糖液浓度）/（浸泡后糖液浓度×样品鮮重）]×100%

鲜重含水量=[（鲜样重-干样重）/鲜样重]×100%

束缚水含量=鲜重含水量-自由水含量

伤害率=[（处理后相对电导率-对照相对电导率）/（1-对照相对电导率）]×100%

1.3.4  相关抗寒理化指标测定  可溶性糖含量、可溶性蛋白含量和脯氨酸含量的测定参照张志安[7]的方法。

1.3.5  数据分析  应用Excel及SPSS软件进行数据分析。

2  结果与分析

2.1  低温处理下梨树枝条膜透性的变化

由图1可知，随温度的降低，参试品种的相对电导率均增加，在-10～-20℃时，‘晋蜜梨和‘玉露香梨的相对电导率略有下降;-20℃时，‘晋酥梨、‘苹果梨和‘雪花梨的相对电导率增至60%;-30℃时，相对电导率均增至60%以上;-40℃时，‘雪花梨和‘库尔勒香梨的相对电导率迅速增至80%以上，说明枝条内细胞电解质渗出严重，细胞质膜遭到破坏，膜透性增加。

利用枝条的相对电导率数据计算伤害率。从图2可知，参试品种的伤害率随温度的降低而增加，-10℃时‘晋蜜梨、‘玉酥梨和‘玉露香梨的伤害率低于15%;-20℃时，‘玉露香梨的伤害率猛增至30%，其他梨品种的伤害率增幅较小;在-40℃时，除‘晋蜜梨外，其余品种的伤害率均增至40%以上，表明枝条内细胞质膜受到损伤，膜透性增加。

对不同低温与伤害率进行简单回归分析，由表1可知，二者呈线性负相关，相关系数r均达极显著水平。回归系数b值越大，其伤害率越低，抗寒性越强。因此，抗寒性强弱顺序为：苹果梨>晋酥梨>晋蜜梨>玉露香梨>雪花梨>玉酥梨>库尔勒香梨。

2.2  低温处理下梨树枝条含水量的变化

对不同温度处理下的梨树枝条进行总含水量、束缚水含量及自由水含量测定。从图3可知，随着处理温度的变化，不同品种枝条的总水分含量和自由水含量呈现无规律性变化，有的品种随处理温度的下降而增加，有的品种随处理温度的下降而下降。总水分含量和自由水含量的变化与梨树抗寒性强弱无明显相关性。

由图4可知，不同梨品种的束缚水含量，随处理温度的下降逐渐增加。从整体来看，增长幅度最大的为‘晋酥梨和‘苹果梨，结合表1可知，束缚水含量与品种间抗寒性的强弱有一定的相关性，这与李玉梅等[3]研究结论相一致。

2.3  低温处理下梨树枝条可溶性糖含量变化

由图5可知，不同品种枝条中可溶性糖含量均随温度的降低逐渐增加。其中，‘苹果梨的可溶性糖净增长量最大，说明在低温寒冷环境中‘苹果梨枝条内部积累了大量的可溶性糖。结合表1可知，抗寒性越强的品种，可溶性糖积累的越多。枝条内可溶性糖含量与梨抗寒性之间呈正相关关系。

2.4  低温处理下不同品种枝条可溶性蛋白含量变化

由图6可知，随着处理温度的降低，不同梨树枝条内可溶性蛋白含量均在原有基础上呈上升趋势。抗寒性最强的‘苹果梨的可溶性蛋白净增长量最大而抗寒性较强的‘晋蜜梨净增长量最小。

2.5  低温处理下不同品种枝条游离脯氨酸含量变化

由图7可知，不同品种枝条中脯氨酸含量均随着处理温度的降低而升高。整体上看，抗寒性最强苹果梨脯氨酸含量最高，但抗寒性较强的‘玉露香梨和‘晋酥梨脯氨酸含量较小。

2.6  枝条渗透调节物质与抗寒性的关系

由表2可知，抗寒性最强的‘苹果梨枝条内可溶性糖和脯氨酸含量与其他6个品种差异显著，而其他6个品种间无显著性差异;可溶性蛋白含量各品种间差异显著。结合表1和表2可知，可溶性糖与抗寒性呈正相关;除‘雪花梨与‘玉酥梨外，可溶性蛋白与抗寒性呈正相关;脯氨酸含量与抗寒性无相关性。

2.7  梨树枝条各生理指标间的相关性

对7个梨品种-30℃低温处理的4个生理指标进行简单相关分析。由表3可知，可溶性糖含量与束缚水呈极显著正相关;与可溶性蛋白、脯氨酸呈显著正相关;可溶性蛋白与脯氨酸关系不显著。可见，可溶性糖含量对抗寒性的作用最大。

3  讨论

3.1  影响梨树抗寒性的因素

试验测得参试梨品种的抗寒性强弱顺序为：‘苹果梨>‘晋酥梨>‘晋蜜梨>‘玉露香梨>‘雪花梨>‘玉酥梨>‘库尔勒香梨。其中，‘苹果梨的抗寒性强于‘库尔勒香梨与李俊才等[5]的研究结果一致，而‘雪花梨的抗寒性强于‘库尔勒香梨与李俊才等[5]的研究结果相反。这可能与试材、采样时间、挂果量与栽培管理措施等有关。笔者的试验材料采自10～15年生盛果期梨树。山西晋中地区1月中旬梨树树体经过充分的低温锻炼，代谢活动减弱，生长和细胞分裂停止，细胞膜稳定性增强。此时枝条经低温处理后能较客观地反映出参试梨品种的抗寒性强弱情况。梨树挂果量越多对枝条内所贮藏的营养消耗越多，当贮藏营养不足时，枝条达不到木质化程度，使树体抗寒性减弱。梨树是多年生植物，从幼年期到成熟期对栽培技术的要求都高，各品种的生物学特性及其栽培管理措施不同，可能使得测定结果不同。

3.2  细胞膜透性与梨树抗寒性的关系

细胞膜透性与果树抗寒性呈负相关。树体受到低温胁迫时，膜透性发生不同程度增大，相对电导率变大。抗寒性较强的品种膜透性增大程度较小，细胞受害程度较轻，电导率值较小，在解冻后甚至能够恢复正常的状态。反之，抗寒性差的品种膜透性增加得大，细胞受害程度重[8]。电导率法测定的数字灵敏、准确，操作方便，故常被用于衡量植物的抗寒性[9-11]。本试验中相对电导率和其他生理指标得出的结果一致。

3.3  渗透调节物质与梨树抗寒性的关系

可溶性糖、可溶性蛋白和脯氨酸作为植物体内重要的渗透调节物质，在植物的抗寒性中起到一定的调节作用。

可溶性糖能够缓和细胞质过度脱水，提高细胞的渗透压，从而增强其保水能力并提高其抗寒性[12-13]。另有研究表明，低温下可溶性糖的调节作用可能与植物的种类有关。在红薯和甘蔗的研究中表明，可溶性糖与其抗寒性无关[14]。本试验结果表明，不同梨品种可溶性糖含量随温度的降低而升高，且与抗寒性的其他生理指标显著相关，在抗寒性中起主要作用。

可溶性蛋白含量增多时，既可以降低细胞的冰点温度，也可增大细胞的水合度，使保水能力增强，避免原生质在低温下发生脱水伤害[15]。朱慧霞等[16]报道在低温锻炼期间油菜细胞内可溶性蛋白含量随温度的降低而增加。杨玉珍[17]研究表明，香椿叶片在低温胁迫下可溶性蛋白含量呈先上升后下降再上升的变化趋势，抗寒性强的品种还产生了新的抗性蛋白。另外，王树刚[18]研究发现低温与不同冬小麦品种可溶性蛋白含量的关系不大。本试验研究表明，不同梨品种可溶性蛋白含量差异显著，可溶性蛋白含量与抗寒性基本呈正相关关系，仅‘雪花梨与‘玉酥梨抗寒性强弱与可溶性蛋白含量不成正比。因此，可溶性蛋白含量可作为抗寒性鉴定的参考指标。

目前，关于脯氨酸含量与植物抗寒性的关系，有2种观点。一种观点认为，脯氨酸含量与抗寒性之间呈正相关。在低温胁迫时，脯氨酸起到平衡细胞代谢的作用，其含量的增加可以增强植物抗寒性。随处理温度的降低，杏树枝条的脯氨酸含量呈明显增加趋势，越抗寒的品种增加的倍数越高[19]。另一观点认为，脯氨酸含量与抗寒性相关性较小。低温处理下，抗寒性较强的水稻品种脯氨酸积累较少[20]。本试验研究结果也表明，枝条内的脯氨酸含量与抗寒性相关较小。因此，在低温胁迫条件下，梨树抗寒性研究中，脯氨酸含量的变化不宜单独作为鉴定指标。

4  结论

本研究中7个梨品种的抗寒性由强到弱的顺序为：‘苹果梨>‘晋酥梨>‘晋蜜梨>‘玉露香梨>‘雪花梨>‘玉酥梨>‘库尔勒香梨。

相关分析表明，可溶性糖含量与束缚水呈极显著正相关;与可溶性蛋白、脯氨酸呈显著正相关;可溶性蛋白与脯氨酸关系不显著。可见，可溶性糖含量对抗寒性的作用最大，能单独作为梨树抗寒性鉴定的指标。束缚水含量的高低与抗寒性的强弱有一定的相关性。

在低温胁迫条件下，可溶性蛋白含量可作为抗寒性鉴定的重要参考指标;脯氨酸含量的变化不宜单独作为抗寒性鉴定指标。

在生产实践中应严格控制梨树挂果量，避免梨树养分过分消耗;合理施肥，增强树体营养，提高梨树的抗寒性。

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