不同低溫處理對杏花器官受害程度的影響

張 媛

(山西省原平市 林業(yè)工作站,山西 原平 034100)

杏樹[A.vulgarisLam]開花早，易受晚霜危害，是杏產(chǎn)量一直徘徊不前的主要原因.本文主要對不同地區(qū)各種杏品種抗寒性指標(biāo)進行調(diào)查與研究,研究了不同低溫處理下杏花器官受害程度的影響,通過不同梯度的低溫處理進行了各抗寒相關(guān)指標(biāo)測定、分析和比較,以此來確定各杏品種花器官在晚霜來臨之際對低溫的耐受程度, 并作出品種間抗寒性比較.為擴大杏的栽培面積提供理論依據(jù)和杏的抗寒育種工作奠定基礎(chǔ).

表1 試驗材料及有關(guān)資料

1 材料與方法

1.1 試驗材料

試驗材料選用山西省果樹研究所杏種質(zhì)資源圃的7個杏品種，樹齡8～16年.詳細資料如表1.

1.2 試驗地概況

山西省果樹研究所位于太谷縣西北，地理坐標(biāo)為東經(jīng)112°28′～113°1′，北緯37°12′～37°32′，屬溫帶大陸性氣候(暖溫帶半干區(qū))，年平均氣溫為9.8℃，年平均降水為462.9 mm，全年平均無霜期為175 d，年最高溫月份為7月，最低溫月份為12月.

1.3 試驗方法

于杏花期3月底至4月上中旬在試驗地上采集不同品種杏花器官立即帶回實驗室，分別在0、-3、-4，-5℃處理3 d[1],測定各抗寒指標(biāo)，以確定低溫處理對杏花器官受害程度的影響.相對電導(dǎo)率用DDS-11A型電導(dǎo)率儀測定[2]；過氧化物酶(POD)活性采用愈創(chuàng)木酚比色法測定[3]；可溶性蛋白質(zhì)含量用考馬斯亮蘭法測定[4].

2 結(jié)果與分析

2.1 低溫脅迫對各品種杏花器中相關(guān)生理指標(biāo)的影響

2.1.1 低溫脅迫對各品種杏花器官的電解質(zhì)外滲量的影響 測定8個杏品種分別在0、-3、-4、-5℃下的相對電導(dǎo)率值參見表2.

表2 7個杏品種在不同低溫處理下的相對電導(dǎo)率值(單位%)

植物在低溫脅迫下，細胞膜的半透性受傷害，胞內(nèi)電解質(zhì)的外滲量增加，且不同植物細胞的受傷害程度不同電解質(zhì)外滲量變化不一樣，所以電解質(zhì)滲出量可用于反映組織的傷害程度和植物細胞的抗性大小，常用低溫傷害前后的相對電導(dǎo)率來表示膜內(nèi)電解質(zhì)的滲漏率.由表2可見，隨著處理溫度的降低，傷害程度加重，杏品種花器官的相對電導(dǎo)率越來越大，呈增加趨勢，達到臨界值后不再增加.其中在-3℃有略微下降，而在-4℃增加到最高點，其后隨溫度下降相對電導(dǎo)率值基本不再增加.說明在-3℃杏花器官總體產(chǎn)生適度抗逆，而到-4℃時大部分品種失去平衡，說明在此溫度時細胞膜的受傷程度加重.由表2還可以看出在-4℃時各品種的相對電導(dǎo)率值出現(xiàn)較大差異，從此溫度可以分辨出杏抗寒性的強弱，比如從圖可以看出雞蛋杏比蘋果杏抗寒性強等.

2.1.2 低溫脅迫對杏花器官POD酶活性的影響

表3 7個杏品種在不同低溫處理下的POD酶含量值(μ/mg)

低溫處理下杏花器官中POD酶活性可有POD酶含量的多少反映出來，POD含量多則其抵抗低溫能力較強.杏樹在抵抗低溫脅迫中，樹體逐漸產(chǎn)生一些生理上的變化，例如，POD酶、CAT等含量增加，這些酶含量的增加喚醒了植物體抵抗低溫的潛力，抵抗低溫的能力可得到增加.從圖2可以看出隨溫度逐漸降低POD酶含量整體呈上升趨勢，具體呈下降—上升的趨勢.其中抗寒性強的品種其POD酶含量比抗寒性弱的品種高，例如雞蛋杏比大杏梅含量高.并且這些品種在-3℃時含量大體上降低 ，這是因為遇到低溫的脅迫造成，而在-4℃含量又增加，是因為品種抵抗低溫，使POD含量增加.也從這里說明杏花器官是很敏感的，這也是造成杏產(chǎn)量降低的原因之一，為培育適應(yīng)華北地區(qū)晚霜氣候的品種提供了研究方向.

2.1.3 低溫脅迫對杏花器官可溶性蛋白質(zhì)的影響 由表4可以看出,杏品種的可溶性蛋白質(zhì)含量在-3℃以前呈下降趨勢;-3℃以后呈緩慢增長變化,到-4℃時可溶性蛋白質(zhì)含量有一個轉(zhuǎn)折，蛋白質(zhì)含量在各低溫處理間差異極顯著.另外,抗寒性強的品種的蛋白質(zhì)含量始終高于其他品種，比如雞蛋杏花器官中可溶性蛋白質(zhì)始終就比龍王帽的含量高.

2.2 花蕾各生理指標(biāo)間相關(guān)性分析

本實驗在研究杏樹抗寒生理及不同品種間抗寒性大小過程中,根據(jù)不同的原理采用不同的分析方法.為了全面準(zhǔn)確地利用各種指標(biāo)對植物的抗性進行綜合評價,也克服單指標(biāo)鑒定的不足,本實驗試圖通過綜合評價法—主成份分析法,評價各個指標(biāo)之間的關(guān)系,探討在利用杏樹枝條評價抗寒力時,可以采用的少數(shù)幾種有效的鑒定方法.

表4 不同低溫脅迫下的可溶性蛋白質(zhì)的變化

表5 對不同杏品種抗寒性進行比較時采用的指標(biāo)及數(shù)值

表6 杏抗寒性指標(biāo)主成份分析相關(guān)矩陣

不同杏品種的花蕾在經(jīng)過不同低溫冷凍處理后,經(jīng)相關(guān)分析可以看出相對電導(dǎo)率與可溶性蛋白質(zhì)含量成相關(guān)、與POD酶含量呈相關(guān)關(guān)系.所以說，這三個指標(biāo)可以作為單一抗寒性指標(biāo)進行測定，而且相對電導(dǎo)率與可溶性蛋白質(zhì)、POD酶之間也可進行相關(guān)性測定.他們之間是相互制約的.

由表7看出，前4個主成份的貢獻率分別為36.4929%、24.1457%、16.5527%、14.2481%，積累貢獻率達到91.439%，說明PRIN1、PRIN2、PRIN3、PRIN4等4個主成份起的作用非常重要.由表8可以看出，通過這4個主成份所反映的各指標(biāo)在杏樹抗寒能力測定中所起的作用有差異，其中主成份PRIN1主要反映超氧化物歧化酶(SOD)活性、丙二醛等指標(biāo)的作用；主成份PRIN2主要反映相對電導(dǎo)率、超氧化物酶(POD)、超氧化物歧化酶(SOD)、丙二醛等指標(biāo)的作用；主成份PRIN3主要反映超氧化物酶(POD)、超氧化物歧化酶(SOD)等指標(biāo)的作用；主成份PRIN4主要反映超氧化物歧化酶(SOD)、超氧化物酶(POD)、丙二醛、相對電導(dǎo)率等指標(biāo)的作用，該試驗結(jié)論與前人在果樹上所得到的結(jié)論基本一致.

表7主成份特征值、貢獻率及積累貢獻率

Tab.7 Eigonvalues,proportions and cumulative of principal components

主成份特征值相鄰特征值貢獻率積累貢獻率PRIN12.189570.7408280.3649290.36493PRIN21.448740.4555830.2414570.60639PRIN30.993160.1382760.1655270.77191PRIN40.854880.4091620.1424810.91439

表8主成份分析因子載荷陣

Tab.8 Front load main components factor analysis

PRIN1PRIN2PRIN3PRIN4X1-0.0845200.762828-0.0243810.008226X2-0.618963-0.0366670.2556430.104656X30.2382280.2622510.6733750.582211X40.537540.223523-0.4659660.235487X5-0.3816070.519721-0.232625-0.157131

2.3 杏品種間抗寒力排序

由表7就可以看出，前4個主成份的積累貢獻率達到91.439%，所以可以利用這4個主成份進行參試品種間的抗寒力綜合分析.表9列出了所有參試品種的4個主成份的主成份值，根據(jù)公式∑ej*uj(e:主成份貢獻率，u：杏品種主成份值，j：1～6，),可以求出杏品種的抗寒力大小[5].抗寒力較大的品種有豬皮水杏、蘋果杏等，抗寒力較小的有意大利2號、金荷包、銀香白等.該排序結(jié)果與前面測試結(jié)果一致，說明主成份分析確實能從許多方面綜合反映各品種的抗寒力大小.

表9 不同品種可抗寒分析結(jié)果

3 結(jié)論與討論

1)杏樹在遭受低溫處理時，花器官的相對電導(dǎo)率在某一溫度時劇烈增加，該溫度點為-4℃，抗寒能力強的品種的相對電導(dǎo)率值一直較低；過氧化物酶POD活力的變化趨勢為“上升—下降”；可溶性蛋白質(zhì)含量有所增加，且抗寒性強的品種的蛋白含量始終高于其他品種.

2)主成份分析是本研究中運用的綜合評價方法，評價杏樹抗寒性，進一步比較了各個指標(biāo)對抗寒性的貢獻.本研究中通過主成份分析可以準(zhǔn)確的評價杏樹的抗寒性，并且說明了杏樹花器官的抗凍能力對杏樹產(chǎn)量具有非常大的影響.提高杏花抗凍能力，對杏花產(chǎn)量提高有很重要的作用.

通過以上分析，可以看出植物體內(nèi)水分含量、膜透性變化、酶活力變化都與抗寒性有很大關(guān)聯(lián)[6～8];也說明影響抗寒性的因素較多，僅從生理指標(biāo)很難揭示果樹抗寒生理的實質(zhì).而隨著分子生物學(xué)與基因工程的發(fā)展，植物抗寒基因的研究已經(jīng)取得了很大發(fā)展，但由于果樹抗寒性是由微效多基因控制的，目前對果樹抗寒基因的了解較少，所以從基因及其表達產(chǎn)物水平來揭示果樹對低溫脅迫的反應(yīng)機制[9]，應(yīng)用基因工程來改造果樹的抗寒能力，獲得轉(zhuǎn)基因植株，是今后果樹抗寒性研究的主要目標(biāo).

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