NaCl预处理提高两种铁线子属果树耐寒性的研究

刘育梅 金亮 宋志瑜 周爽

摘 要： 古巴牛乳树和人心果是铁线子属具有开发前景的热带珍稀果树。为了将这两种果树在亚热带地区推广种植，该研究在已知這两种果树具有较高耐盐性的研究基础上，采用盆栽试验法，对3年生幼苗设置10‰、20‰的NaCl预处理，一定时间后依次进行9 ℃、3 ℃的低温胁迫，分析比较其叶片中多种渗透调节物质含量及抗氧化酶活性的变化。结果表明：两种果树叶片渗透调节物质含量及抗氧化酶活性的变化趋势是一致的。在9 ℃、3 ℃的低温胁迫下，10‰、20‰ NaCl预处理叶片中的游离脯氨酸、可溶性糖和可溶性蛋白质含量及超氧化物歧化酶（SOD）、过氧化物酶（POD）和过氧化氢酶（CAT）活性均明显高于对照组，同一低温条件下，耐寒性强弱依次为 10‰ > 20‰ > 对照（CK）。因此推断NaCl预处理可以有效提高铁线子属果树的耐寒性，其中以10‰预处理最为理想，此时古巴牛乳树和人心果的实际盆土盐度分别为2.46‰、1.14‰。

关键词： 古巴牛乳树， 人心果， NaCl预处理， 渗透调节物质， 抗氧化酶， 耐寒性

中图分类号： Q945.78 文献标识码： A 文章编号： 1000-3142（2018）08-1056-06

Abstract： Manilkara roxburghiana and M. zapota are precious tropical fruit trees with good development prospect. Based on the results that they had higher salt tolerance， three-year seedlings were treated under 9 ℃ and 3 ℃ cold stress after 10‰ and 20‰ NaCl pretreatment， and the changes of osmoregulation substance contentments and antioxidant enzyme activities were studied. The results showed that changing tendency was the same between the two species. The contentments of proline， soluble sugar， soluble protein and the activities of SOD， POD and CAT in the groups under 10‰ and 20‰ NaCl pretreatments were higher than those in the contrast. The capacities of cold tolerance were as followed： 10‰ > 20‰ > CK. It was deduced that NaCl pretreatments might effectively improve the cold tolerance of the two species. 10‰ NaCl pretreatment was most effective when the soil salinity of M. roxburghiana and M. zapota were 2.46‰ and 1.14‰ respectively. The results provided the theory direction and technology support for spread growth of the two species.

Key words： Manilkara roxburghiana， M. zapota， NaCl pretreatment， osmoregulation substance， antioxidant enzyme， cold tolerance

低温是植物北移种植推广的关键限制因素，如何提高植物的抗寒性至关重要。已有研究通过不同预处理可以有效提高光叶叶子花（张永福等，2016）、花生（陈小姝等，2017）、棉花（辛慧慧等，2015）等植物的耐寒性，施用外源物质措施的研究也较充分（梁瑞和张喜春，2010；刘建新等，2017；李学玲等，2017）。自从植物的“交叉适应”（张俊环和黄卫东，2003）被发现后，通过逆境锻炼诱导以提高植物的抗逆性渐渐成为研究热点（曹婧等，2015；Qiao & Fan，2008；Sysoeva et al，2011）。低盐处理可以提高水稻幼苗（曾韶西和李美茹，1999）、扶芳藤幼苗（赵黎芳等，2004）等的抗寒性在较早时间被报道过，但有关低盐预处理对果树抗寒性的影响研究并不多见（刘育梅等，2017b）。

古巴牛乳树和人心果隶属于山榄科 （Sapotaceae）铁线子属（Manilkara），为热带珍稀果树资源，它们在亚热带地区的推广种植过程中，温度是其生长和产量的重要限制因素。目前，课题组对山榄科果树的引种驯化和生理特性研究已取得一定的研究成果（刘育梅等，2016， 2017a），古巴牛乳树和人心果为山榄科中耐盐性较强的树种，2年苗龄的苗木可以分别在NaCl浓度2.42‰、1.98‰内生长良好（刘育梅等，2011）。本研究基于植物的“交叉适应”、山榄科的相关基础研究及NaCl预处理对低温下古巴牛乳树叶片生理生态指标的影响（宋志瑜等，2014），进一步探讨NaCl 预处理对这两种果树耐寒性相关指标影响的规律，旨在为提高果树的耐寒性提供依据，为推广这两种优良的热带果树提供切实可行的理论指导。

1 材料与方法

材料： 3年生的古巴牛乳树和人心果幼苗。

方法： 将3年生规格一致的古巴牛乳树、人心果幼苗各分成3组，其中2组分别进行10‰、20‰的NaCl预处理，3～5 d浇灌一次，自来水为对照，处理在恒温育苗室（温度为25 ℃）进行，每个处理5个重复，处理时间为2016年10月8—30日。处理结束后取各处理盆中3～5 cm处的土样测试盆土实际盐度，之后将盆苗放置于SRG-2000智能人工气候箱（杭州硕联仪器有限公司），第一阶段为光照80%、湿度为70%培养12 h；第二阶段为光照0%，湿度60%培养12 h；两个阶段循环培养，先设置9 ℃低温炼苗72 h，后调至3 ℃低温胁迫24 h，对2个不同低温下不同处理的苗木进行表观特征观察和拍照，从稍部起第3～5个叶片进行取样并测试各项生理指标。采用丙酮-乙醇混合液法（张治安和陈展宇，2008）。POD、CAT、可溶性糖及丙二醛的测定采用张志良和瞿伟菁（2003）的方法。SOD、游离脯氨酸、可溶性蛋白的测定参照李合生（2001）的方法。采用SPSS17.0分析处理数据。

2 结果与分析

2.1 各处理在不同低温胁迫下的表观特征及盆土实际盐度

經过0、10‰、20‰ NaCl预处理的古巴牛乳树、人心果幼苗在9 ℃低温时表观特征差异不大，但随着时间延长，到了3 ℃时，各预处理之间出现了一定的差异（图1）。由图1可知，在同一个低温条件下，经过10‰、20‰ NaCl预处理的两种果树的叶片表现均较对照好，其中10‰ NaCl预处理的叶片表现为最佳。对照、10‰、20‰ NaCl预处理的古巴牛乳树盆土实际盐度依次为0.04、2.46、3.48，而人心果依次为0.01、1.14、2.25。

2.2 NaCl预处理对低温下古巴牛乳树、人心果叶片生理指标的影响

从表1可以看出，对照和各处理的两种果树叶片脯氨酸含量随着温度的降低而升高。9 ℃条件下， 20‰ NaCl预处理下人心果叶片脯氨酸含量低于对照， 10‰、20‰NaCl预处理下古巴牛乳树及10‰ NaCl预处理下人心果叶片的脯氨酸含量均显著高于对照，依次为对照的2.62倍、1.26倍、2.38倍，3 ℃条件下，各处理的两种果树叶片脯氨酸含量均显著高于对照，10‰、20‰的NaCl预处理下古巴牛乳树分别为对照的2.85倍、1.14倍，人心果的分别为对照的2.24倍、1.18倍。这说明一定浓度NaCl预处理可以提高叶片脯氨酸的含量，其中以10‰ NaCl预处理效果最为明显。

同一低温条件下，NaCl预处理对低温下叶片可溶性蛋白的影响在两种果树中的表现有所差异（表1）。由表1可知，9 ℃低温条件下，10‰ NaCl预处理下古巴牛乳树叶片和10‰、20‰的NaCl预处理下的可溶性蛋白含量均明显高于对照，20‰ NaCl预处理下的古巴牛乳树叶和对照没有显著差异，但也是高于对照。3 ℃低温条件下，各处理的两种果树叶片可溶性蛋白均显著高于对照。NaCl预处理对低温下两种果树叶片可溶性蛋白的影响有共同点：10‰ NaCl预处理均明显提高其可溶性蛋白含量。

25～9 ℃温度范围内， 两种果树叶片可溶性糖含量随温度降低而增加，随着温度进一步降低至3 ℃，对照的古巴牛乳树叶片和10‰ NaCl预处理下人心果叶片的可溶性糖含量减少外，其他处理的含量依然增加。同一低温条件下，10‰、20‰ NaCl预处理下的两种果树叶片可溶性糖含量均显著高于对照（表1）。由表1可知，9 ℃条件下，10‰、20‰ NaCl预处理下古巴牛乳树叶片可溶性糖含量分别为对照的1.33倍、1.24倍，人心果的分别为对照的1.44倍、1.26倍；3 ℃条件下，10‰、20‰ NaCl预处理下古巴牛乳树叶片可溶性糖含量分别为对照的1.64倍、1.38倍，人心果的分别为对照的1.30倍、1.22倍。同一低温条件下，NaCl预处理对两种果树叶片的脯氨酸含量的影响及其对可溶性糖含量的影响是一致的。

MDA是膜脂过氧化的产物。低温胁迫下， 两种果树叶片丙二醛含量随温度降低而增加，表明细胞膜脂发生过氧化，同一低温条件下，10‰、20‰ NaCl预处理下的两种果树叶片丙二醛含量低于对照，其中除20‰ NaCl预处理的人心果叶片和对照没有显著差异外，10‰ NaCl预处理的人心果叶片、10‰、20‰ NaCl预处理的古巴牛乳树叶片的丙二醛含量均显著低于对照（表1）。表1分析结果表明经过处理的叶片细胞所受的低温伤害较对照的轻。

25 ℃条件下，两种果树叶片的SOD、POD、CAT活性在各处理间均无显著差异，随着温度降低，SOD、POD、CAT活性在各处理间表现出一定的差异性，NaCl预处理对两种果树叶片SOD、POD、CAT活性的影响也表现出一定的规律性（表2）。由表2可知，9 ℃、3 ℃条件下，两种果树叶片的SOD、POD、CAT活性在10‰预处理下均显著高于对照，在20‰预处理下有所回落。9 ℃条件下，古巴牛乳树、人心果叶片的SOD、POD、CAT活性在10‰预处理下达到最高，古巴牛乳树依次为1.26、1.74、1.83，人心果叶片的依次为1.64、0.36、1.43。3 ℃条件下，古巴牛乳树、人心果叶片的SOD、POD、CAT活性同样在10‰预处理下达到最高，古巴牛乳树的依次为1.91、2.35、3.93，人心果叶片的依次为2.83、0.47、1.94。分析可知，一定浓度的NaCl预处理可以有效提高古巴牛乳树、人心果叶片的SOD、POD、CAT活性，以10‰ NaCl预处理最佳。

3 讨论和结论

植物遭遇逆境胁迫时，通过渗透调节物质的积累可以降低细胞渗透势减轻环境胁迫对细胞的伤害（Mo et al，2011）。在相同的低温温度条件下，耐寒性强的金花茶种质积累较多的可溶性糖和游离脯氨酸，有利于减轻低温胁迫对植株的伤害（李吉涛等，2016）。苜蓿根颈在钾肥作用下通过脯氨酸、可溶性糖、可溶性蛋白和淀粉的积累， 抗寒能力得到很大程度的提高（沈祥军等，2017）。我们在前期研究中得知，游离脯氨酸和可溶性蛋白质在人心果、古巴牛乳树受NaCl胁迫过程中起重要作用（刘育梅等，2011）。本研究通过不同浓度NaCl预处理对低温下古巴牛乳树、人心果叶片游离脯氨酸、可溶性糖和可溶性蛋白质含量的影响，结果推断，一定浓度NaCl可以有效提高两种果树叶中渗透调节物质的含量，从而提高其在低温胁迫下的抗寒能力。

两种果树叶片SOD、POD、CAT活性在NaCl胁迫下的变化规律因树种不同而不同（刘育梅等，2011）。本研究中，分析得出NaCl预处理对低温下抗氧化酶活性变化的影响有共同点，即在同一低温条件下，NaCl预处理可以有效提高古巴牛乳树和人心果叶片的SOD、POD、CAT活性。综合表观特征、渗透调节物质及抗氧化酶等指标得出：NaCl预处理可以有效提高铁线子属果树的耐寒性，同一低温条件下，耐寒性强弱依次为 10‰ > 20‰ > CK 。可见，提高耐寒性以10‰ NaCl预处理最佳，此时古巴牛乳树和人心果的实际盆土盐度分别为2.46‰、1.14‰。本研究只是针对3年生的幼苗，提高其它苗龄的盆苗耐寒性所需最佳处理浓度和时间还有待进一步研究。

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