外源ABA对轮台白杏枝条内源激素含量及抗寒性的影响

杨文莉，周伟权，赵世荣，曼苏尔·那斯尔，杨胜男，董胜利，廖 康

（1.新疆农业大学 特色果树研究中心，新疆 乌鲁木齐 830052；2.轮台国家果树资源圃，新疆 轮台 841600）

轮台白杏是新疆优异的地方杏品种，主要分布于新疆轮台县，可鲜食和制干，以果肉多汁甘甜、品质好而闻名。新疆轮台等地属暖温带大陆性干旱气候，低温冻害是杏等果树常见的自然灾害，冬季低温冻害常使果树花芽、枝干受损，造成大幅减产，提高果树的越冬抗寒性是果树生产上的重要措施。

有研究表明植物激素可以调控植物的抗寒能力[1-3]，已证实许多植物低温处理后内源ABA含量明显增加[4]，抗寒性强的品种其ABA含量高于抗寒性弱的[5]。有试验报道外施ABA可以代替低温锻炼，有助于植物提高抵抗低温的能力[6]。研究人员还通过一种体内缺失ABA变异的品种来研究ABA在植物抗寒性上的重要作用，发现这种体内缺失ABA的品种不能在低温条件下完成防御代谢，而外施ABA后又恢复了防御代谢[7]。近年来很多研究已证明外施ABA能提高植物的抗寒性[8-9]，在茶树[10]、小麦[11]、库尔勒香梨[12]上已有报道。陈美谕等[13]研究发现，通过室内控制模拟降温的方法，可以较好地模拟植物遭受低温的响应状态。

本试验在轮台白杏新梢速长期喷施不同浓度的ABA，比较分析不同浓度ABA处理下内源激素的变化规律，测定低温处理后休眠枝条的抗寒性，分析外源ABA对枝条内源激素的调控作用及对抗寒性的影响，为轮台白杏抗寒管理栽培提供理论依据。

1 材料与方法

1.1 试验材料与处理

试验材料取自新疆轮台县哈尔巴克乡白杏生产园，园区面积1.2 hm2，株行距为4 m×6 m，轮台白杏树龄为13 a，东西行向，开心形树型，采用常规肥水管理。选取长势相近的样树，于2016年4月30日（新梢速长期）喷施不同浓度的外源ABA（分析纯），喷施浓度分别设置为30、60、90 mg/L，以喷清水作为对照（CK），每个处理重复3次。在晴朗无风的傍晚喷施，以滴水为宜。

1.2 方 法

1.2.1 内源激素的测定

从7月28日开始每月取样1次，共取6次，选取粗细均匀的新梢，剪取每个枝条基部以上第4、5节位茎段，剪碎后迅速用锡箔纸包好并标记，存于液氮中，用于内源激素的测定。内源激素的提取与测定参照何钟佩[14-15]的激素测定方法，赤霉素（GA）、吲哚乙酸（IAA）、玉米素核苷（ZR）和脱落酸（ABA）的含量均采用酶联免疫方法（ELISA）进行测定。所用试剂盒均购自于上海BG生物公司，用酶标仪（WD-9417B型）在450 nm处测定吸光度值。

1.2.2 抗寒性测定

于2017年1月2日取样，选取生长一致的休眠枝条，剪口处涂抹凡士林，带回实验室对枝条分别进行梯度降温处理，分别设置-15、-18、-21、-24、-27、-30、-33 ℃温度处理，以 -12 ℃作为对照（取样时的气温），将枝条放于变温冰箱中以3 ℃/h的速率降温。

1.2.2.1 相对电导率测定

测定相对电导率采用相对电导法[16]。采用电导法配合Logistic方程Y=K/(1+ae-bx)求出不同浓度处理下休眠枝条的半致死温度及相关系数（r）[17-19]。

1.2.2.2 恢复生长试验

将低温处理后的枝条剪成10段枝条，扦插在营养钵中，以蛭石为基质，放于室温下培养。1个月后统计花芽与叶芽的萌发率。

1.3 数据分析

采用Excel 2013及SPSS19.0软件进行图表绘制和统计分析。

2 结果分析

2.1 外源ABA处理对轮台白杏内源激素的影响

2.1.1 外源ABA对枝条内源ABA、GA、IAA及ZR的影响

在整个生长过程中，经ABA处理的枝条内源ABA含量均高于CK，见图1。由图1可知，轮台白杏枝条内ABA含量的变化趋势与CK相似，均为波动上升趋势。7—8月期间各处理枝条的ABA含量有小幅下降，其中以30 mg/L处理下降幅度最大，下降了13.67 ng·g-1，而60 mg/L和90 mg/L处理下降速度较平缓，仅下降了8 ng·g-1和2.33 ng·g-1。在8—9月期间，ABA含量平缓上升，变化幅度很小。9月之后，ABA含量上升速度明显增大，12月升至最高值，其中60 mg/L与90 mg/L处理的枝条ABA含量显著高于CK，分别比CK高了31.11%和25.77%。

不同ABA处理对枝条内GA含量动态变化的影响与CK的变化趋势相同，即整体呈下降趋势。在整个生长过程中，GA含量始终低于CK。7—8月期间枝条内GA含量变化不大，8月之后快速下降，以60 mg/L处理下降幅度最大，下降了42.81%。12月GA含量降至最低值，经ABA处理的枝条GA含量均低于CK，其中60 mg/L和90 mg/L处理与CK差异显著。

枝条内IAA含量及变化趋势与CK相同，均出现2个峰值，且在0.65～1.25 ng·g-1上下波动。10月之后逐渐下降，在12月降至最低值，经ABA处理的枝条中IAA含量均显著低于CK。

图1 外源ABA对轮台白杏枝条内源ABA、GA、IAA及ZR的影响Fig.1 Effects of exogenous ABA on contents of endogenous ABA, GA, IAA and ZR in shoots of A. vulgaris ‘Luntaibaixing’

在轮台白杏生长的过程中，ZR含量的整体变化趋势为先升高后降低，9月份升至峰值，之后逐渐降低，下降至11月时下降速度减缓，几乎不再变化。由图1可知，ABA处理后，不同程度地增加了枝条内ZR含量。

2.1.2 外源ABA对枝条内内源激素平衡的影响

从表1可以看出，ABA处理后，枝条中ABA/GA上升趋势与CK一致，即均呈上升趋势，在上升过程中CK枝条内ABA/GA值始终保持较低水平，而60 mg/L处理始终高于其它各处理。ABA/GA值在12月上升至最高值，60 mg/L和90 mg/L处理显著高于CK，分别比CK提高了79.6%和59.93%。

ABA/IAA的变化呈波动上升趋势，各处理与CK的变化趋势一致。ABA处理后，枝条内ABA/IAA比值有所提高，在轮台白杏整个生长过程中均高于CK。在12月ABA/IAA上升至最高值，30、60、90 mg/L处理均显著高于CK，分别比CK提高了25.64%、70.07%和50.22%。

表1 不同浓度ABA对轮台白杏枝条ABA/GA、ABA/IAA、ABA/ZR的影响†Table1 Effects of different concentrations of ABA on ABA/GA, ABA/IAA and ABA/ZR in shoots of A. vulgaris ‘Luntaibaixing’

外施ABA后，枝条内ZR含量呈不规律波动，而ABA/ZR比值与ABA含量变化趋势相似，ABA处理不同程度地提高了ABA/ZR比值，30、60、90 mg/L ABA处理ABA/ZR值分别比CK提高了3.70%，3.05%和24.30%。

2.2 外源ABA处理对休眠枝条抗寒性的影响

2.2.1 不同低温处理枝条的电导率变化及半致死温度比较

杏休眠枝条的相对电导率随着温度的降低而升高，经ABA处理的枝条与CK变化趋势一致，整体均呈“S”型曲线变化，见图2。由图2可以看出，在-12～-18℃温度范围内相对电导率变化不大，均在27.33%～32.06%之间波动，其中以90 mg/L处理上升幅度最小，相对电导率只增加了0.95%。在-18～-27 ℃之间上升幅度开始增大，以CK和90 mg/L处理上升较多，分别上升了13.47%和14.02%，而60 mg/L上升幅度最小，只增加了10.90%。当温度在-27～-30 ℃范围内时相对电导率急剧增加，CK的相对电导率达到58.19%，而60 mg/L处理的相对电导率最低，为55.06%，且二者之间存在显著差异。当温度降至-33 ℃时，电导率上升趋于平缓，此时CK的相对电导率最高，分别比30、60、90 mg/L处理高出3.13%、3.27%、4.55%，但各处理之间差异不显著。

图2 外源ABA对轮台白杏休眠枝条相对电导率的影响Fig.2 Effects of exogenous ABA on relative electric conductivity in dormancy shoots of A. vulgaris‘Luntaibaixing’

根据Logistic方程对各处理的相对电导率进行回归分析，并求出半致死温度。结果见表2。供试材料的相对电导率与温度能较好地拟合，相关系数均在0.906～0.953之间。从表2可以看出，各处理枝条的半致死温度均低于CK，其中60 mg/L与90 mg/L ABA处理的枝条半致死温度较低，分别比CK低1.35 ℃和1.23 ℃。而30 mg/L处理的半致死温度与CK相近。

表2 外源ABA对轮台白杏休眠枝条相对电导率Logistic方程和半致死温度(LT50)的影响Table2 Effects of exogenous ABA on Logistic equation and LT50 of dormancy shoots of A. vulgaris‘Luntaibaixing’

2.2.2 外源ABA对休眠枝条低温处理后恢复生长的影响

在温度降低过程中，杏枝条的萌芽率逐渐降低，叶芽的萌发率整体高于花芽的萌发率，具体见表3。由表3可知，在-12～-21 ℃范围，叶芽与花芽的萌发情况较好，且变化幅度不大，萌发率均达到50%以上。除30 mg/L处理与CK相差不大外，60 mg/L与90 mg/L处理的萌发率都高于CK。在-12 ℃时60 mg/L处理叶芽的萌发率为74.01%，花芽的萌发率也达到了63.28%，明显高于CK。当低于-21 ℃时，萌芽率迅速下降，在-30 ℃时，CK的花芽与叶芽全部冻死，而经ABA处理的，除30 mg/L处理花芽全部冻死外，其它处理均有萌发。当温度降至-33 ℃时，只有60 mg/L与90 mg/L处理的叶芽有较少萌发外，其它处理均全部冻死。由此可见，叶芽的耐低温能力强于花芽。

表3 外源ABA处理对轮台白杏休眠枝条萌芽率的影响Table3 Effects of exogenous ABA treatments on germination rate of dormancy shoots of A. vulgaris ‘Luntaibaixing’

3 结论与讨论

低温胁迫下植物体内会发生一系列的适应性变化，包括组织结构变化及生理生化变化，其中渗透调节物质及内源激素含量变化是重要的两个方面[5]。植物细胞膜受低温伤害后，细胞膜透性发生改变。有研究认为抗寒性强的品种细胞膜受害程度轻、电解质渗出率少，易恢复，而抗寒性差的品种细胞膜受害程度大，电解质渗出率高，且不易恢复[20]。本研究结果表明，在人工降温条件下，60 mg/L与90 mg/L ABA处理显著降低了枝条的相对电导率，提高了花芽与叶芽的萌发率，增强了其抗寒性。这与方仁在外源ABA对低温胁迫后香蕉幼苗恢复生长的研究结果一致，其试验结果为：外源ABA处理后相对电导率降低，幼苗的恢复率提高，抗寒性有所增加[21]。

外源ABA能够被植物直接吸收作为合成内源ABA的替代物，从而影响植物内源ABA水平[22-24]。黄杏等[24]在研究外源ABA对提高甘蔗幼苗抗寒性的影响中发现：外施ABA后，甘蔗幼苗叶片内ABA含量升高，GA含量降低，ABA/GA、ABA/IAA、ABA/ZR比值增大。这与本研究结果一致，在本试验中，喷施ABA后，提高了轮台白杏枝条内ABA含量及ABA/GA、ABA/IAA的比值，降低了GA含量，其中60 mg/L处理对内源激素含量的影响较大，而30 mg/L处理影响则不明显。王成章[25]在研究外源ABA对不同休眠型苜蓿内源激素含量的影响中发现，对照组ABA/GA、ABA/IAA、ABA/ZR值显著低于处理组，并与ABA浓度水平成正比，这与本研究结果一致。有研究表明，ABA/GA是引起抗寒性不同的重要生理基础[26]。王兴等[26]在利用外源激素调控冬小麦抗寒性的研究中发现：10-5、10-6、10-7M ABA增加了东农冬麦1号ABA含量及ABA/GA值，降低了GA含量，而对济麦22却无显著影响，说明不同品种对外源激素的反应不同。

郑元[27]与杨章旗[28]分别在研究仁用杏开花坐果期内源激素变化与抗寒性关系和内源激素动态变化与马尾松抗寒性关系时发现，抗寒性强的品种GA含量低于抗寒性弱的，但ZR的作用机理尚不明确，需进一步研究。严寒静[29]研究指出：ABA与GA的贡献率在不同植物中有所差异，而ABA/GA更能体现与抗寒性的关系。还有研究发现，低温胁迫下ABA/GA比值的高低决定了抗寒性的强弱[30]。由此可见，ABA/GA的比值可以作为评价植物抗寒强弱的一个数量指标。本研究结果显示：ABA处理后，ABA/GA的比值明显增加，并通过电导率计算出半致死温度，结果证明ABA处理能提高轮台白杏的抗寒性。

本研究结果表明，外施ABA能够影响轮台白杏枝条内源激素含量的变化，提高抗寒性。以60 mg/L ABA处理影响最显著，其半致死温度降低了1.35 ℃。其次是90 mg/L ABA处理，半致死温度降低了1.23 ℃，而30 mg/L ABA处理影响则不明显。但本研究只在新梢速长期喷施了不同浓度ABA，至于对提高轮台白杏抗寒能力最好的外源激素及最佳喷施时间和喷施浓度仍需进一步研究。

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