阿月浑子抗寒性研究*

2018-10-23陈振涛林敏娟田依轩

新疆农垦科技 2018年7期

陈振涛，杨植，林敏娟，2*，田依轩

（1.南疆特色果树高效优质栽培与深加工技术国家地方联合工程实验室/新疆生产建设兵团南疆特色果树生产工程实验室/塔里木大学植物科学学院，新疆阿拉尔 843300；2.新疆生产建设兵团塔里木盆地生物资源保护利用重点实验室；3.乌苏市车排子农业技术推广站）

阿月浑子是世界四大坚果之一，原产地为中亚和西亚，属于特种果品。阿月浑子有很高的经济价值[1]。目前，我国在新疆南部喀什地区疏附县等地区有种植，其他地区引种时，由于阿月浑子在各地的越冬抽梢率和植株存活率均存在较大的差异，部分品种也由于受到冬季低温的危害，常常导致花芽以及枝条的伤害甚至死亡，故引种存在较大的困难。

果树在低温条件下，丙二醛（MDA）含量会增加，细胞的膜透性增大；电解质由于外渗的原因，导致电导率增大[2]；还有一些渗透调节物质（可溶性糖、可溶性蛋白和游离脯氨酸）的积累，以及保护酶活性的升高等，在植物抗寒性的研究和评价中这些指标被用作判断植物抗寒性的强弱。目前针对阿月浑子枝条抗寒性的研究论文较少。本研究主要以阿月浑子4个供试材料的一年生枝条为试材，采用人工模拟低温环境的方法，通过观察和测定低温条件下这些与抗寒性有关的生理生化指标，综合分析供试材料的抗寒性，以期为阿月浑子的育种、引种及大面积栽培提供理论依据。

1 材料与方法

1.1 试验材料

2016年1月在新疆喀什疏附县占敏乡阿月浑子生产基地，截取黄连木上部枝条、黄连木下部枝条、实生优株以及克尔曼4种供试材料的一年生枝条。

1.2 试验方法

1.2.1 材料处理方法

剪取阿月浑子4种供试材料的一年生枝条，长度控制在10 cm左右，用自来水和蒸馏水洗涤晾干后，用石蜡封两端剪口防止枝条失水抽干，将处理好的枝条分为8组，每组25条，然后用塑料袋分装好待处理，每个处理设3个重复。装于标记好的报纸中，放于高低温实验箱中，设置降温速度为4℃/h，待温度降到设定的温度后，再以4℃/h的速度升温，最终到达4℃后，取出放于普通冰箱保存备用。试验共设7个低温处理，即4℃（CK）、-15℃、-20℃、-25℃、-30℃、-35℃和-40℃。

1.2.2 测定方法

电解质相对外渗率的测定：将每个枝条（枝条横截片）称量0.5 g放入大试管中再加入10 mL蒸馏水，静置24 h让枝条充分浸透，用电导仪测定其电导值即处理电导率值，把试管放入沸水中10 min，待冷却后再次测定电导值即处理煮沸后电导率值。

丙二醛（MDA）含量的测定采用硫代巴比妥酸（TBA）法[3]，可溶性蛋白质含量的测定采用考马斯亮蓝G－250染色法[4]，可溶性糖、淀粉含量的测定采用蒽酮比色法[4]，脯氨酸含量的测定采用茚三酮法[5]。保护酶活性的测定：超氧化物歧化酶SOD采用氮蓝四唑NBT光化还原法，过氧化物酶POD采用愈创木酚法[5]。

1.3 数据统计与分析

数据统计及图表制作采用Microsoft Excel，结果分析采用DPS分析。

表1 不同供试材料在不同温度下的相对电导率与半致死温度（LT50）

2 结果与分析

2.1 低温处理对阿月浑子枝条电解质外渗率的影响与半致死温度LT50的确定

有研究表明，相对电导率与植物的抗寒性密切相关，植物的抗寒性越强，说明相对电导率越小，植物的抗寒性越弱，表明相对电导率越大。通过测定相对电导率，可以判断植物抗寒性的强弱。在低温条件处理下，细胞膜由于受到破坏，细胞组织中的电解质会渗出。如表1所示，随着温度的下降，抗寒性强的材料，其相对电导率含量较低。从-15～-35℃电导率不断升高。克尔曼的相对电导率一直处于一个较低的水平，实生优株略高于克尔曼但低于黄连木，到35℃后不再增加，黄连木上部枝条、黄连木下部枝条、实生优株和克尔曼的相对电导率分别为77.94%、65.50%、74.81%和62.69%。通过综合比较，4种供试材料的抗寒性顺序为克尔曼＞实生优株＞黄连木下部枝条＞黄连木上部枝条。

在果树抗寒性研究中，半致死温度可作为抗寒性评价的一个可靠指标，且在抗寒性理论研究和生产种植上都具有重要的意义。从20世纪80年代起，国内研究通过logistic方程以相对电导率处理获得的半致死温度来评价植物的抗寒性[6-8]。由表1可以看出，品种之间的半致死临界温度，黄连木的上下部枝条相近，都在-24.8℃左右，而实生优株是4个供试材料中最低的，为-34.8℃，其抗寒性最好，克尔曼的半致死温度介于黄连木和实生优株之间，所以在选择栽培品种时应根据当地气候条件进行选择。

2.2 低温处理对阿月浑子可溶性糖含量的影响

由图1可知，黄连木上部枝条的含糖量在-30℃达到最高，为6.18%，所以其抗寒性较好，而黄连木下部枝条对于低温处理的反应较小，且糖含量较低，实生优株和克尔曼均在-25℃时含量最高，为4.41%和4.80%，含量高于黄连木下部枝条，所以其抗寒性优于黄连木下部枝条。也有研究表明，可溶性糖含量增加，说明抗寒性增强[9-10]。

图1 不同温度处理阿月浑子枝条可溶性糖含量

2.3 低温处理对阿月浑子淀粉含量的影响

图2 不同温度处理阿月浑子枝条淀粉含量

由图2可知，不同温度处理阿月浑子枝条的淀粉含量呈现出先上升后减少的趋势。但淀粉的峰值出现比糖含量的峰值出现的早，在-20℃时出现峰值之后呈缓慢下降趋势，在低温胁迫下，淀粉会转化为糖用来抵抗低温，所以淀粉含量会下降。黄连木下部枝条的淀粉含量下降速率最快，最高含量为3.96%，黄连木上部枝条和实生优株相近，实生优株的含量最高达到4.20%，克尔曼在-15～-20℃增加的速率最快，且含量最高，为4.79%，说明在低温胁迫下淀粉含量迅速增加，在-20℃之后转化为糖，所以其抗寒性优于其他材料。

2.4 低温处理对阿月浑子枝条脯氨酸含量的影响

植物体内的游离脯氨酸含量增加可增大植物渗透压，是细胞质重要的渗透调节物质[11]，脯氨酸含量的增加，有助于植物适应低温[12]。由图3可知，脯氨酸的含量为先增加后降低的趋势，黄连木上部枝条与黄连木下部枝条在-35℃之后有上升的趋势，4个供试材料均在-25℃时出现峰值，黄连木下部枝条在-25℃比-15℃增加了近1.52倍，变化最大。4种供试材料之间的脯氨酸变化含量顺序为克尔曼＞实生优株＞黄连木下部枝条＞黄连木上部枝条。

图3 不同温度处理阿月浑子枝条脯氨酸含量

2.5 低温处理对阿月浑子可溶性蛋白含量的影响

图4 不同温度处理阿月混子枝条蛋白质含量

由图4可知，在低温胁迫下，不同温度处理阿月混子枝条的蛋白质含量呈先增加后减少的趋势，抗寒性强的材料蛋白质含量相对较高，抗寒性弱的材料蛋白质含量相对较低。黄连木上部枝条、实生优株、黄连木下部枝条和克尔曼4个供试材料的蛋白质含量都在-25℃时到达峰值，分别为 9160.02 μg/g、7637.90 μg/g、7214.27 μg/g 和 6813.79 μg/g。黄连木上部枝条的蛋白质含量在-25～-30℃时下降幅度较大，其他相对较小，实生优株在-15℃蛋白质含量较高，而后增加的幅度较小。而黄连木上部枝条和下部枝条与克尔曼在-15～-25℃时蛋白质含量增加幅度大，说明抗寒性较强。

2.6 低温处理对阿月浑子枝条SOD含量的的影响

由图5可知，SOD酶活性随着温度的降低呈现先增加后下降的趋势。克尔曼SOD含量在-25℃时最高，为 448 U/（g·min），其次是黄连木下部枝条，含量为 442 U/（g·min），实生优株的 SOD 峰值出现在-15 ℃，含量为 395 U/（g·min），除了实生优株的峰值出现在-15℃外，其余4种供试材料的峰值都出现在-25℃。在低温条件下，酶活性的高低可以看出植物抗寒性的强弱。抗寒性强的品种，酶活性相对较高[13]。综上所述，克尔曼和黄连木下部枝条的抗寒性高于实生优株和黄连木上部枝条。

图5 不同温度处理阿月浑子枝条SOD含量

2.7 低温处理对阿月浑子枝条POD含量的的影响

由图6可知，POD酶活性的变化趋势大致为先上升后下降。4个供试材料的峰值都出现在-30℃，克尔曼和实生优株的POD含量明显高于黄连木下和黄连上部枝条，且在-20～-30℃时含量增加较多。在-30℃时，4个供试材料的POD含量分别为 196973 U/（g·min）、62826 U/（g·min）、44720 U/（g·min）和 4760 U/（g·min）。过氧化物酶与植物的抗性密切相关，抗寒性强的材料POD酶活性明显高于抗寒性弱的材料，因此，4个供试材料中，克尔曼与实生优株的抗寒性明显优于黄连木上、下部枝条。

图6 不同温度处理阿月浑子枝条POD含量

2.8 低温处理对阿月浑子枝条丙二醛（MDA）含量的影响

图7 不同温度处理阿月混子枝条MDA含量

由图7可知，随着温度的降低，4个供试材料的丙二醛含量增加，丙二醛的含量变化趋势和电导率有相似之处。随着温度的降低大致呈上升的趋势。黄连木上、下部枝条的丙二醛含量比其他2个材料要高，分别为11.7 mol/g和9.24 mol/g，之后趋于平缓，而实生优株和克尔曼在整个低温处理中都处于较低的水平。丙二醛（MDA）与抗寒性的关系呈反比，抗寒性越强的品种，MDA含量增加越缓慢。抗寒性弱的品种丙二醛含量增加越迅速[14]。综上所述，4个供试材料的抗寒性顺序克尔曼＞实生优株＞黄连木下部枝条＞黄连木上部枝条。

表2 阿月浑子枝条抗寒性指标相关性

2.9 生理指标与抗寒性关系

如表2所示，电解质渗透率与处理温度呈极显著的负相关关系，丙二醛与处理温度呈显著负相关关系。POD酶活性与处理温度呈负相关关系，SOD酶活性与电解质渗透率呈极显著负相关，与丙二醛呈显著负相关。蛋白质与处理温度呈显著正相关，与丙二醛呈显著负相关。可溶性糖与处理温度呈负相关关系，与脯氨酸呈显著负相关。

3 小结与讨论

SOD是一种清除生物体内具有强烈毒性的超氧阴离子自由基的酶，它的反应产物H2O2可被过氧化氢酶进一步分解或被利用，有保护生物体免受活性氧伤害的能力。SOD酶活力与植物抗逆性有密切关系，是植物抗寒性研究的重要指标。本研究发现，SOD和POD酶活性总体上呈现先增加后降低的趋势，酶活性增加用于抵抗低温。SOD和POD酶活性对低温的反应不同，SOD酶活性在-25℃开始下降，POD酶活性在-30℃下降，这可能是随着温度的降低，2种酶受到了伤害，不足以抵抗这种低温。与段肖翠[15]等关于阿月浑子的研究结果一致。

丙二醛通常可以作为膜质过氧化指标，表示细胞膜脂发生过氧化物的程度以及逆境对植物的伤害程度。本试验中，丙二醛含量的变化与抗寒性呈显著负相关，抗寒性差的材料丙二醛的含量增加，电导率与丙二醛含量变化趋势一致，这2个指标都是植物抗寒性研究的重要指标。本研究电导率和丙二醛含量的变化趋势与魏钰[16]等对扁桃抗寒性的研究结论一致。

本试验糖的含量变化是一个增加的量，糖含量增加可增强植物对逆境的抵抗能力。糖的积累使得植物能够获得更多的热量。而淀粉的含量呈现先增加后减少的趋势，在低温条件下淀粉含量增加，随后淀粉含量会转化为糖抵抗低温，所以会呈现下降的取趋势。本文得出的结论与刘艳[17]等关于梨枝条的抗寒性的研究结果基本一致。

有研究认为，蛋白质在植物抗寒性中的作用微乎其微[18]。本研究结果表明，经过低温条件后，蛋白质的含量有明显的变化，而且变化的幅度大小与品种有关，抗寒性强的品种蛋白质增加的多，抗寒性弱的品种蛋白质增加的少。因此，本研究认为蛋白质是阿月浑子抗寒性鉴定的一个重要指标。

4 结论

（1）本文通过测定人工胁迫温度下的电导率，并运用Logistic方程求出4个供试材料的半致死温度分别为-24.64℃、-24.96℃、34.80℃和28.89℃。（2）SOD酶活性指标与阿月浑子枝条的抗寒性有明显的关系。在本研究中，实生优株不同于其他供试材料，在-15℃时SOD含量就达到了最大，说明其SOD酶活性上升速率较快，抗寒性较好。其他供试材料的SOD酶活性在-15～-25℃缓慢上升，在-25℃达到最大。（3）在低温条件下，POD和SOD酶活性的变化趋势相近。在-20℃时，克尔曼和实生优株的酶活性呈上升趋势，且在-30℃达到最高，比在-20℃时提高了142.2%和627.1%，而其他2个材料POD酶活性表现的不明显，处于较低水平，所以实生优株和克尔曼的抗寒性优于黄连木。（4）丙二醛在低温条件下含量会增加，而且抗寒性弱的供试材料增加的较快。本试验4个供试材料的丙二醛含量增加有明显的不同，克尔曼和实生优株增加幅度明显小于黄连木上、下部枝条。同时，在-30℃低温下，4个供试材料的MDA 含量分别为 3.4 mol/g、5.5 mol/g、11.7 mol/g 和9.2 mol/g。

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