核桃優(yōu)良品種枝條抗寒性生理生化指標(biāo)分析

王 勇，宋艷波，喬永勝，石美娟，武彥霞，劉朝紅，田 鑫，樊新萍，安 棟

（1.山西省農(nóng)業(yè)科學(xué)院果樹研究所，山西太谷030815；2.山西農(nóng)業(yè)大學(xué)生命科學(xué)學(xué)院，山西太谷030801）

核桃（Juglans regia L.）屬核桃科落葉喬木[1]，在山西分布廣泛，南北均有栽培，尤其以太行、呂梁等丘陵地區(qū)分布最多[2]。我國(guó)北方地區(qū)核桃幼樹普遍存在著不同程度的低溫傷害，主要包括冬季低溫凍害和早春霜害[3]。核桃幼樹遭受低溫凍害后，部分主枝、多年生大枝及1 年生枝會(huì)死亡，當(dāng)年大量減產(chǎn)，甚至絕收。國(guó)內(nèi)外許多學(xué)者已在果樹抗寒機(jī)理、抗寒性鑒定、抗寒資源評(píng)價(jià)及抗寒性遺傳育種等領(lǐng)域進(jìn)行了大量研究，并取得了良好的進(jìn)展[4-9]。王勇等[10]對(duì)核桃枝條電解質(zhì)滲出率與核桃樹的抗寒性關(guān)系進(jìn)行了研究，結(jié)果表明，品種間和不同處理溫度間的電解質(zhì)滲出率均存在極顯著差異，核桃枝條電解質(zhì)滲出率隨處理溫度的降低而逐漸升高；不同樹齡間的電解質(zhì)滲出率存在顯著差異，核桃成齡樹1 年生枝條抗寒性略高于幼齡樹。王勇等[10]還對(duì)核桃的1 年生枝條的抗寒性指標(biāo)進(jìn)行了測(cè)定分析，結(jié)果表明，元豐、遼核4 號(hào)、遼核1 號(hào)比阿7、扎343 品種比較抗寒；對(duì)抗寒性指標(biāo)進(jìn)行分析比較，品種間抗寒性差異較大時(shí)可用電導(dǎo)率法測(cè)定，此法既簡(jiǎn)便又節(jié)省費(fèi)用；抗寒性差異小時(shí)可用總酚、黃酮類物質(zhì)、可溶性糖和淀粉含量進(jìn)行抗寒性綜合鑒定。

本試驗(yàn)在前人研究基礎(chǔ)上[11-16]，以禮品1 號(hào)、禮品2 號(hào)、中林1 號(hào)、中林5 號(hào)、遼核1 號(hào)、遼核3號(hào)和晉龍1 號(hào)7 個(gè)山西主推的核桃品種為試材，對(duì)其生育后期和休眠期的新梢和1 年生枝條的抗寒性生理生化指標(biāo)，包括可溶性糖、可溶性蛋白、脯氨酸含量及超氧化物歧化酶（SOD）、過氧化物酶（POD）活性等進(jìn)行了分析測(cè)定，旨在明確各指標(biāo)的變化規(guī)律，分析其與核桃抗寒性之間的關(guān)系，并對(duì)各個(gè)品種的抗寒性進(jìn)行比較，為核桃品種的選擇及合理栽培管理提供理論依據(jù)。

1 材料和方法

1.1 試驗(yàn)材料

試驗(yàn)在山西省農(nóng)業(yè)科學(xué)院果樹研究所進(jìn)行，供試品種為禮品1 號(hào)、禮品2 號(hào)、中林1 號(hào)、中林5 號(hào)、遼核1 號(hào)、遼核3 號(hào)和晉龍1 號(hào)，樹齡5 年生，每個(gè)品種選取生長(zhǎng)狀況基本相同的植株6 株，2010 年9 月底至2011 年2 月底，每隔1 個(gè)月采樣一次，從每株樹樹體中上部四周隨機(jī)采取整齊均勻、粗細(xì)相近的新梢和1 年生枝條1 個(gè)組成混合樣，用保鮮袋裝好帶回實(shí)驗(yàn)室。用自來水和去離子水沖洗多次，然后用潔凈的紗布擦干，最后用保鮮袋分裝備用。每個(gè)處理3 次重復(fù)。

主要試劑有：磷酸、愈創(chuàng)木酚、甲基氨酸（met）、氮藍(lán)四唑（nbt）、核黃素、EDTA、考馬斯亮藍(lán)G250、蒽酮- 乙酸乙酯、90%的乙醇、茚三酮、冰醋酸、磺基水楊酸。試驗(yàn)器材有：UV-2450 分光光度計(jì)、PRZMOR 多功能離心機(jī)、BT 244S 電子天平。

1.2 試驗(yàn)方法

1.2.1 可溶性糖的測(cè)定 參照喬富廉[17]的方法測(cè)定各樣品可溶性糖含量。

1.2.2 可溶性蛋白含量測(cè)定 采用考馬斯亮藍(lán)G250 法測(cè)定各樣品可溶性蛋白含量[18]。

1.2.3 脯氨酸含量測(cè)定 參照喬富廉[17]的方法測(cè)定各樣品脯氨酸含量。

1.2.4 酶活性的測(cè)定 參照李合生等[19]的方法測(cè)定各樣品酶活性。

2 結(jié)果與分析

2.1 可溶性糖含量的變化

從圖1 可以看出，隨著核桃生育進(jìn)程的繼續(xù)以及氣溫的變化，除中林5 號(hào)和遼核3 號(hào)核桃枝條的可溶性糖含量一直呈上升趨勢(shì)外，其余5 個(gè)品種枝條的可溶性糖含量整體呈先升高后降低的明顯變化。在12 月多數(shù)品種可溶性糖含量大幅增加，在最低溫之前均達(dá)到最大，這是由于初期的低溫鍛煉，激發(fā)了植物體內(nèi)可溶性糖的積累，以此來提高植物的抗寒性。之后除中林5 號(hào)、遼核3 號(hào)枝條的可溶性糖含量繼續(xù)上升外，其余5 個(gè)品種均開始出現(xiàn)小幅下降趨勢(shì)，可能是由于這5 個(gè)品種正在逐步解除自然休眠，而中林5號(hào)、遼核3 號(hào)可能仍處在自然休眠狀態(tài)。

不同品種間可溶性糖含量比較如表1 所示。

表1 不同品種間可溶性糖含量比較μg/g

從表1 可以看出，各品種在越冬過程中枝條可溶性糖含量存在明顯差異，依其枝條可溶性糖含量的高低，推斷其抗寒性強(qiáng)弱順序依次為：遼核3 號(hào)＞禮品1 號(hào)＞禮品2 號(hào)＞中林1 號(hào)＞中林5 號(hào)＞晉龍1 號(hào)＞遼核1 號(hào)。

2.2 可溶性蛋白含量的變化

植物體內(nèi)可溶性蛋白含量是一個(gè)重要的生理生化指標(biāo)，當(dāng)遭受低溫脅迫時(shí)，體內(nèi)蛋白質(zhì)含量就會(huì)有所積累，以調(diào)節(jié)植物抗寒作用。

由圖2 可知，在整個(gè)越冬過程中供試核桃枝條的可溶性蛋白含量變化比較一致，呈降—升—降—升的“W”趨勢(shì)。隨著氣溫下降，7 個(gè)品種可溶性蛋白質(zhì)含量大幅增加，到11 月上旬，可溶性蛋白質(zhì)含量最高。從整體上看，以晉龍1 號(hào)增加幅度最大，含量最高，可見其對(duì)寒冷的調(diào)節(jié)作用最強(qiáng)；禮品1 號(hào)增幅最小，對(duì)寒冷的調(diào)節(jié)作用最弱。

從表2 可以看出，各品種在越冬過程中枝條可溶性蛋白含量存在差異，遼核3 號(hào)和禮品1 號(hào)之間的可溶性蛋白含量差異顯著，其他各品種間差異不顯著。依各品種枝條可溶性蛋白含量的高低，推斷其抗寒性強(qiáng)弱順序依次為：遼核3 號(hào)＞晉龍1 號(hào)＞中林1 號(hào)＞禮品2 號(hào)＞中林5 號(hào)＞遼核1 號(hào)＞禮品1 號(hào)。

表2 不同品種間可溶性蛋白含量比較μg/g

2.3 脯氨酸含量的變化

由圖3 可知，2010 年9—12 月，溫度逐漸降低的過程中，各品種脯氨酸含量在逐漸升高。有6 個(gè)核桃品種在越冬過程中枝條脯氨酸含量基本呈先升高后降低的狀態(tài)，而中林5 號(hào)枝條中脯氨酸含量一直呈升高的狀態(tài)。但是在整個(gè)過程中，脯氨酸的平均含量仍然是遼核3 號(hào)最高，遼核1 號(hào)最低。然后隨著核桃生育進(jìn)程的繼續(xù)以及氣溫的變化，供試品種除中林5 號(hào)的脯氨酸含量繼續(xù)上升外，其他品種都有不同幅度的下降。這可能是由于中林5 號(hào)仍然處于自然休眠狀態(tài)，而其他品種已經(jīng)解除自然休眠的原因。

由表3 可知，遼核3 號(hào)與禮品1 號(hào)、晉龍1 號(hào)、遼核1 號(hào)間差異顯著；遼核3 號(hào)、中林5 號(hào)與遼核1 號(hào)間差異極顯著；其他各品種間差異不顯著。依7 個(gè)品種枝條脯氨酸含量的高低，推斷其抗寒性順序依次為：遼核3 號(hào)＞中林5 號(hào)＞中林1 號(hào)＞禮品2 號(hào)＞禮品1 號(hào)＞晉龍1 號(hào)＞遼核1 號(hào)。

表3 不同品種間脯氨酸含量比較μg/g

2.4 保護(hù)酶活性的變化

2.4.1 越冬過程中POD 酶活性變化 由圖4 可知，各個(gè)核桃品種枝條POD 酶活性隨著越冬過程中氣溫變化及生理發(fā)育過程，總體呈初期有小幅下降然后逐漸走高的趨勢(shì)。在溫度較低時(shí)，各品種枝條所含的POD 酶活性的變化幅度不大，但隨著溫度的升高，POD 酶的活性迅速升高。而且到測(cè)定后期，各個(gè)品種的POD 酶活性都有較大幅度增加。這可能是各個(gè)品種在測(cè)定后期都已經(jīng)解除了自然休眠，導(dǎo)致POD 酶活性的大幅變化。氣溫最低時(shí)，中林1 號(hào)、禮品2 號(hào)、禮品1 號(hào)的POD 酶活性較高，而遼核3 號(hào)的POD 酶活性相對(duì)較低。不同品種間POD 酶活性如表4 所示。

表4 不同品種間POD 酶活性比較U/（g·min）

由表4 可知，各品種枝條POD 酶活性存在顯著差異，中林1 號(hào)與禮品2 號(hào)、晉龍1 號(hào)、遼核3 號(hào)、中林5 號(hào)之間差異極顯著。依其枝條POD酶活性的高低，推斷其抗寒性強(qiáng)弱順序依次為：中林1 號(hào)＞遼核3 號(hào)＞禮品1 號(hào)＞禮品2 號(hào)＞晉龍1 號(hào)＞遼核1 號(hào)＞中林5 號(hào)。

2.4.2 越冬過程中SOD 酶活性變化 從圖5 可以看出，禮品1 號(hào)、禮品2 號(hào)、中林1 號(hào)、遼核3 號(hào)、晉龍1 號(hào)在整個(gè)越冬過程中呈降—升—降的變化趨勢(shì)，而中林5 號(hào)和遼核1 號(hào)呈升—降—升—降的變化趨勢(shì)。在降溫初期，各品種SOD 酶活性均有小幅下降，經(jīng)過初期的低溫鍛煉后，進(jìn)入12 月底時(shí)，各品種又有不同程度的升高，其中以遼核3 號(hào)的活性最大。到1 月份隨著氣溫回升，SOD 酶活性表現(xiàn)為降低的趨勢(shì)。在整個(gè)越冬過程中，遼核3 號(hào)的SOD 活性平均值最高，為243.55 U/（g·min）。

從表5 可以看出，各品種枝條SOD 酶活性存在差異，依其枝條SOD 酶活性的高低，推斷其抗寒性強(qiáng)弱順序依次為：禮品2 號(hào)＞晉龍1 號(hào)＞禮品1 號(hào)＞中林1 號(hào)＞遼核3 號(hào)＞中林5 號(hào)＞遼核1 號(hào)。

表5 不同品種間SOD 酶活性比較U/（g·min）

3 結(jié)論

本試驗(yàn)結(jié)果表明，隨著核桃生育進(jìn)程的繼續(xù)以及氣溫的變化，可溶性糖、可溶性蛋白、脯氨酸含量、POD 酶活性在核桃枝條內(nèi)含量越高，抗寒性越強(qiáng)，而SOD 酶活性越高，其抗寒性越弱。

綜合比較各品種核桃枝條抗寒性生理生化指標(biāo)，依各指標(biāo)與抗寒性可能的相關(guān)性，推測(cè)7 個(gè)品種的抗寒性強(qiáng)弱可能為：遼核3 號(hào)、晉龍1號(hào)抗寒性較強(qiáng)，中林1 號(hào)、禮品2 號(hào)和禮品1 號(hào)的抗寒性次之，而中林5 號(hào)和遼核1 號(hào)的抗寒性較差。

由于條件和時(shí)間的限制，本試驗(yàn)只對(duì)山西省農(nóng)業(yè)科學(xué)院果樹研究所核桃園7 個(gè)品種的部分核桃枝條抗寒性生理生化指標(biāo)進(jìn)行了測(cè)定分析，而核桃生產(chǎn)實(shí)踐中栽培應(yīng)用的品種和影響果樹抗寒性的因素及相關(guān)指標(biāo)非常多，還需進(jìn)行更深入的研究。

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