6个番荔枝品种在自然低温条件下的抗寒性比较

2017-05-23方仁安振宇黄伟雄尧金燕龙兴张继

江苏农业科学 2017年7期

方仁+安振宇+黄伟雄+尧金燕+龙兴+张继+邓彪+周双云+唐文忠+侯延杰

摘要：为筛选出适宜广西中南部气候栽培的番荔枝品种，通过自然低温胁迫对6个番荔枝品种的生理生化反应和植株形态变化开展抗寒性比较研究。分别于2015年11月（常温时段）和2016年1月（低温时段）采样，测定与抗寒性相关的几个生理生化指标，并结合田间植株寒害症状和寒害等级来探讨供试番荔枝品种的抗寒性。结果表明，各个番荔枝品种的SOD活性、POD活性、MDA含量、可溶性糖含量和可溶性蛋白含量等指标在自然低温胁迫下都会提高，但提高的程度有所差异，结合田间寒害的症状，可将供试品种的抗寒程度分为4类：抗寒性最强的是牛心梨和山刺番荔枝，其次是吉夫纳番荔枝和AP番荔枝，再次是大目释迦，表现最差的是土种番荔枝。

关键词：番荔枝；低温胁迫；抗寒性；寒害症状；生理生化

中图分类号： S667.101文献标志码： A文章编号：1002-1302（2017）07-0136-03

番荔枝科（Annonaceae）包括约100个属2 000多个种，其中仅有14种果实可供食用，主要起源于热带美洲和西印度群岛，适宜在较温暖、基本无霜的地区栽培[1]。在我国福建、广东、海南和广西等4个省份的沿海地区均有引种栽培的报道[2-5]，但番荔枝种属易受大陆冬季低温天气的伤害，严重寒害可能会造成树体冻死，低温寒害目前已经成为制约国内番荔枝产业持续发展的重要因素之一。近些年，随着对番荔枝营养价值、药用价值以及市场价值的不断深入了解，番荔枝产业逐渐受到国内各界人士的关注，其他国家或地区研发的优良品种开始引入国内试种，特别是沿海地区已经呈现出规模化种植的趋势，产业极具发展潜力。番荔枝栽培品种繁多，由于遗传背景不同，品种间的抗寒能力也存在明显差异。因此，研究评价各个番荔枝品种的抗寒性能力，对于筛选出适宜区域栽培的品种具有重要的理论意义和实践价值。

近些年，寒害已成为制约国内甚至广西番荔枝产业发展的因素之一，国内外学者在番荔枝引种抗寒性鉴定和抗寒资源评价等领域上也有报道，但研究内容主要倾向于单一品种或实验室内的抗寒性研究[6-8]。关于多个番荔枝品种在自然低温下的抗寒性比较研究尚未报道，田间实践指导工作较为缺乏。为更贴切于生产实践，本研究结合自然低温条件，在开展抗寒生理生化研究的基础上，同时开展田间植株受害程度的调查，并根据试验结果对供试番荔枝品种的抗寒性进行评价与比较，以更为全面、深入地研究番荔枝的抗寒性，为筛选出适宜广西中南部气候栽培的番荔枝品种提供理论依据。

1材料与方法

1.1试验地概况

试验地位于广西农业科学院园艺研究所资源圃内，地处亚热带季风气候区，全年阳光充足、雨量充沛、气候温和，年均气温在22 ℃左右，冬季最冷月份均温12 ℃左右，夏季最热月份均温28 ℃左右。年均降水量1 300 mm左右，全年基本无霜。土壤类型为红壤土，土质肥厚，pH值为6.5～7.2，资源圃内排灌系统良好。根据全国天气网发布的信息，记录试验地2015年11月至2016年3月每天的平均气温和最低气温（图1），从2015年11月初开始降温，降温较大幅度出现在2016年1月中旬至2月初，其中2016年1月23日出现最低温1 ℃，2月中旬之后气温有所提升。

1.2供试材料

供试番荔枝品种有大目释迦、土种番荔枝、AP番荔枝、吉夫纳番荔枝、牛心梨和山刺番荔枝等6个品种，均为2年生实生苗，枝干基本达到二级分枝，株行距为4 m×4 m，每个品种5株，水肥管理条件一致。

1.3试验方法

于2015年11月15日（最低气温为18 ℃）和2016年1月22日（最低气温为5 ℃）2个时期采样测定植株生理生化指标，其中2016年1月22日设为低温处理，2015年11月15日设为对照（CK）处理，分别采集各品种植株树冠外围无病虫、无畸形的成熟叶片。采用愈创木酚法测定过氧化物酶（POD）活性；氮蓝四唑法测定超氧化物歧化酶（SOD）活性；硫代巴比妥酸法測定丙二醛（MDA）含量；蒽酮比色法测定可溶性糖含量；考马斯亮蓝比色法测定可溶性蛋白含量。

冻害发生后至植株萌芽期间，调查和记录田间供试番荔枝品种的叶片和枝梢等寒害症状，并根据受害程度进行寒害分级。寒害分级参照李在山等的方法：0级，无任何冻害症状，不影响来年发育；1级，少量枝梢末端失水干枯，其上叶片焦黄，随后脱落；2级，1年生枝梢（半数以上）冻死干枯，叶片焦黄脱落；3级，骨干枝冻死，主干来年能抽出新梢；4级，植株整株干枯死亡[9]。

1.4数据处理

试验数据统计和图表绘制均采用Excel 2010软件，分析数据使用SAS软件。

2结果与分析

2.1自然低温对番荔枝品种生理生化指标的影响

2.1.1对番荔枝POD活性的影响由表1可以看出，随着自然低温的胁迫，各供试番荔枝品种的叶片POD活性均有所提高，其中牛心梨的POD活性显著高于其他供试品种，较低温前提升了121.17%；山刺番荔枝、AP番荔枝、吉夫纳番荔枝的POD活性均显著高于大目释迦和土种番荔枝，POD活性分别为61.06、58.82、57.46 U/（g·min）；POD活性最低的是大目释迦，仅为42.35 U/（g·min）。

2.1.2对番荔枝SOD活性的影响SOD活性可直接反映植物细胞对逆境的适应性，可间接表达植物耐寒性的程度[10]。由表1可以看出，随着自然低温的胁迫，供试番荔枝品种的叶片SOD活性均有不同程度的提高，其中山刺番荔枝的SOD活性达到最高，分别显著高出吉夫纳番荔枝11.79%、大目释迦25.99%、土种番荔枝31.68%；其次是牛心梨，其SOD活性为316.44 U/g，分别显著高出吉夫纳番荔枝7.63%、大目释迦21.30%、土种番荔枝26.77%；而AP番荔枝的SOD活性显著低于山刺番荔枝，但与牛心梨无显著差异。

2.1.3对番荔枝MDA含量的影响MDA是植物膜脂过氧化的主要产物，其含量的变化是植物质膜损伤程度的重要标志之一[10]。从表1可以看出，供试番荔枝在遭受自然低溫后，MDA含量均有大幅度提高，其中土种番荔枝和大目释迦的MDA含量均显著高于其他供试品种，含量分别为64.40、62.30 μmol/g；而牛心梨的MDA含量显著低于其他供试品种，仅为40.63 μmol/g；低温胁迫后的MDA含量由高到低的顺序为土种番荔枝>大目释迦>AP番荔枝>山刺番荔枝>吉夫纳番荔枝>牛心梨。

2.1.4对番荔枝可溶性蛋白含量的影响可溶性蛋白是重要的抗逆性生理生化指标，当植物遭受低温胁迫时，体内蛋白含量就会积累，从而起到调节植物抗寒的作用[10]。由表1可知，自然低温胁迫后，供试番荔枝品种的可溶性蛋白含量均提高，这根张玮等研究结果[11]基本一致。牛心梨在低温胁迫后，叶片可溶性蛋白含量最高，达7.89%；其次是吉夫纳番荔枝，为7.28%；而山刺番荔枝、AP番荔枝和大目释迦的可溶性蛋白含量则分别为6.84%、6.68%、5.63%；可溶性蛋白含量最低的是土种番荔枝，仅为4.95%。

2.1.5对番荔枝可溶性糖含量的影响由表1可以看出，不同番荔枝品种的叶片可溶性糖含量经过自然低温胁迫后均有所提升，其中吉夫纳番荔枝可溶性糖含量最高，达到7.25%；牛心梨、山刺番荔枝和AP番荔枝则较低温前升高 82.32%、55.72%、54.26%。这些品种均都能使原生质保持较高浓度的糖分，从而有降低冰点的能力，表现出较强的抗寒性。而大目释迦和土种番荔枝在经过低温后，可溶性糖含量增加幅度则明显低于其他品种，说明大目释迦和土种番荔枝的抗寒性相对其他供试品种要差。

2.2自然低温对番荔枝植株形态的影响

由表2可以看出，供试番荔枝品种在常温下长势表现最好的是牛心梨和山刺番荔枝，其次是AP番荔枝和吉夫纳番荔枝，长势较弱的是大目释迦和土种番荔枝。2016年1月底，广西省南宁市出现了近几年来的极低温天气，虽然供试番荔枝品种在田间的冻害情况不是很严重，但各个品种在低温胁迫下的受害症状表现均有所差异。供试番荔枝品种均未发现整株冻害死亡的现象，冻害等级介于0～3级之间，植株受害症状主要表现在部分枝梢干枯死亡和叶片焦黄脱落等现象。其中，牛心梨和山刺番荔枝的抗寒性较强，仅是嫩枝干枯，幼叶出现边缘焦枯或斑枯，其他枝梢芽体完好；抗寒性表现最差的是土种番荔枝，植株叶片全部焦黄脱落，枝梢全部干枯死亡，另有40%植株主干中部以上干枯。从田间寒害症状表现来看，供试番荔枝的抗寒力强弱依次为牛心梨和山刺番荔枝>吉夫纳番荔枝和AP番荔枝>大目释迦>土种番荔枝。由表2还可以看出，番荔枝的抗寒性与植株的长势有一定的关系，常温条件下植株长势强的品种，其抗寒性要好于长势较差的品种。

3结论与讨论

植物在遭受冷害之后，生理和生化指标都会发生变化[12]。供试番荔枝在遭受低温寒害后，植株叶片SOD活性、POD活性、MDA含量、可溶性糖含量和可溶性蛋白含量等指标均有所提高，这与张军等的研究结果[13]基本一致。当植物遭遇低温胁迫后，本身会产生一定的抗逆保护作用，其中可溶性糖和可溶性蛋白的含量与植物的抗冷性成正相关[14]，研究表明，牛心梨、山刺番荔枝、吉夫纳番荔枝和AP番荔枝等4个品种的可溶性糖和可溶性蛋白含量均显著高于大目释迦和土种番荔枝，说明这4个品种的抗寒性要优于大目释迦和土种番荔枝；MDA含量是鉴别逆境胁迫对植物膜危害程度的重要指标之一，牛心梨在低温胁迫后的MDA含量显著低于其他供试品种，而山刺番荔枝、吉夫纳番荔枝、AP番荔枝的MDA含量均显著低于大目释迦和土种番荔枝，这说明牛心梨的抗寒性优于其他供试品种，而大目释迦和土种番荔枝的抗寒力表现较差；SOD和POD是植物细胞膜的保护酶，可有效清除植物因逆境胁迫而累积的生物自由基，酶活性越高，植物的抗逆性就越强[15]，供试番荔枝的SOD和POD活性在低温胁迫后均有所提高，但品种间的活性存在差异，牛心梨、山刺番荔枝、吉夫纳番荔枝和AP番荔枝4个品种的SOD和POD活性均显著高于大目释迦和土种番荔枝，其中SOD活性最高的是山刺番荔枝，POD活性最高的是牛心梨，说明牛心梨和山刺番荔枝的抗寒性要好于吉夫纳番荔枝和AP番荔枝。由此可见，通过分析SOD活性、POD活性、MDA含量、可溶性糖含量和可溶性蛋白含量等指标的变化程度，可得出各供试番荔枝品种的抗寒能力。

在研究生理生化指标的基础上，观察植株寒害前后的外观形态变化，可进一步阐明各供试番荔枝品种抗寒性表现的另一个方面理论依据。试验调查显示，从外观形态特征来看，各供试番荔枝在遭受低温胁迫后，牛心梨和山刺番荔枝的伤害程度最轻，仅伤害到嫩枝和幼叶，伤害等级判定为0～1级；吉夫纳番荔枝和AP番荔枝的细弱枝梢全部干枯，部分老叶脱落，伤害等级判定为1级；大目释迦叶片全部脱落，多数末节枝梢和少量一级分枝枝梢干枯死亡，伤害等级判定为2级；土种番荔枝叶片全部脱落，枝梢全部干枯死亡，40%植株伤害到主干枝，伤害等级判定为2～3级。

番荔枝起源于热带地区，对低温较为敏感，易受寒害，了解各个番荔枝品种的抗寒能力并推测其可能的生态分布区域，有利于加强引种和推广工作的针对性和区域性。综上所述，本试验通过自然低温胁迫，对6个供试番荔枝品种的生理生化和外观形态等指标进行分析，初步探究各个番荔枝品种的抗寒性。结果表明，牛心梨、山刺番荔枝、吉夫纳番荔枝和AP番荔枝等4个品种均适宜于广西中南部区域田间种植。供试番荔枝抗寒性最强的是牛心梨和山刺番荔枝，其次是吉夫纳番荔枝和AP番荔枝，再次是大目释迦，抗寒性最差的是土种番荔枝。如果在广西中南部发展大目释迦或土种番荔枝，大田栽培则需要辅助一定的设施才能抵御极低温天气的危害。

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