油棕幼苗對(duì)低溫脅迫的生理響應(yīng)及其抗寒力評(píng)價(jià)

摘 要 在0～15℃溫度范圍內(nèi)，測(cè)定10個(gè)油棕種質(zhì)的葉綠素、游離脯氨酸、可溶性蛋白、可溶性糖、丙二醛含量及相對(duì)電導(dǎo)率等與抗寒性大小有關(guān)的生理生化指標(biāo)，利用SAS8.1統(tǒng)計(jì)主成分分析法，對(duì)10份油棕種質(zhì)的抗寒能力進(jìn)行綜合評(píng)價(jià)，結(jié)果表明：（1）丙二醛和相對(duì)電導(dǎo)率是反映油棕低溫脅迫的最重要指標(biāo)，其次是葉綠素和脯氨酸含量，再次為可溶性糖和蛋白質(zhì)含量。（2）主成分分析結(jié)果表明，低溫脅迫處理的10個(gè)油棕種質(zhì)的綜合抗寒力為：RYL38>RYL36>RYL31>RYL33>RYL39>RYL34>RYL32>RYL37>RYL40>RYL35。

關(guān)鍵詞 油棕 ；低溫脅迫 ；生理響應(yīng) ；抗寒力評(píng)價(jià)

分類號(hào) S565

Physiological Responses of Oil Palm Seedlings to Low Temperature Stress

and Cold Hardiness Evaluation

CAO Jianhua1） LI Jing2） TAO Zhonliang1） CHENG Junming1） XIE Guishui1）

（1 Rubber Research Institute， CATAS， Danzhou， Hainan 571737

2 Guangzhou Trial Station， CATAS， Guangzhou， Guangdong 510140）

Abstract The indicators related to the cold hardiness， chlorophyll， free proline， soluble protein， soluble sugar， malondialdehyde （MDA） content and relative conductivity， were determined under conditions of low temperature stress （0～15℃） for 10 oil palm germplasms， and evaluated their integrated cold hardinesses by principal component analysis. The result showed that： （1） It was the most important index to reflect the low temperature stress on oil palm for the MDA and relative conductivity. The second was the chlorophyll and proline content， soluble sugar and protein content in again. （2） The principal component analysis could provide a quantitative evaluation of the different physiological indices for the seedlings under low temperature stress， which indicated that the order of drought resistance of the ten seedlings was： RYL38>RYL36>RYL31>RYL33>RYL39>RYL34>RYL32>RYL37>RYL40>RYL35.

Keywords oil palm ； low temperature stress ； physiological response ； cold hardiness evaluation

油棕（Elaeis guineensis Jacg）起源于熱帶非洲，性喜溫暖濕潤(rùn)環(huán)境，其適宜生長(zhǎng)溫度為24～29℃，最適溫度為28℃。溫度是發(fā)展油棕產(chǎn)業(yè)的一個(gè)重要限制因子，當(dāng)年均溫在22℃以下時(shí)，油棕開花結(jié)果受影響，產(chǎn)量較低；當(dāng)氣溫低于18℃時(shí)，生長(zhǎng)顯著緩慢，果實(shí)發(fā)育不良；當(dāng)氣溫低于12℃時(shí)，枝葉幾乎停止生長(zhǎng)，當(dāng)氣溫降至5～8℃達(dá)數(shù)天時(shí)，嫩葉出現(xiàn)凍斑、凍塊和葉緣干枯[1]。

我國(guó)熱帶北緣地區(qū)由于緯度較高，每年常有季節(jié)性低溫氣候。海南和西雙版納年均氣溫約22℃或以上，常年無(wú)霜，但冬季常出現(xiàn)10～15℃低溫、甚至3～5℃的極端低溫天氣，在很大程度上制約了我國(guó)油棕產(chǎn)業(yè)的發(fā)展。因此，要在我國(guó)熱帶北緣地區(qū)發(fā)展油棕，選育耐寒品種是關(guān)鍵措施之一。

低溫和寒害會(huì)引起細(xì)胞質(zhì)膜損傷，膜透性增加，葉綠素破壞，酶活性降低，細(xì)胞內(nèi)蛋白質(zhì)和可溶性物質(zhì)含量變化。國(guó)內(nèi)外學(xué)者通過低溫脅迫后測(cè)定植物細(xì)胞質(zhì)膜損傷情況、葉綠素含量和酶活性變化，細(xì)胞內(nèi)蛋白質(zhì)和可溶性物質(zhì)含量大小來(lái)測(cè)定植物的抗寒力[2-15]。在油棕抗寒生理方面，開展了低溫脅迫對(duì)油棕生理生化特性的影響研究[16-23]，并從解剖結(jié)構(gòu)、分子生物學(xué)方面探討了油棕的抗寒機(jī)理[24-27]，為油棕抗寒品種的篩選提供了參考依據(jù)。然而，在這些生理生化指標(biāo)中，哪些指標(biāo)與油棕抗寒性關(guān)系更密切，如何利用這些生理生化指標(biāo)對(duì)油棕的抗寒性進(jìn)行鑒定、評(píng)價(jià)，是一個(gè)值得探討的課題。這不僅是抗寒油棕品種選育的基礎(chǔ)工作，也可縮短抗寒品種的選育時(shí)間，還能根據(jù)環(huán)境條件和種質(zhì)抗寒力大小進(jìn)行合理的區(qū)域布局栽培試驗(yàn)，為下一步的推廣利用提供參考。

1 材料與方法

1.1 材料

油棕種質(zhì)為RYL31～RYL40，共10個(gè)品種。本試驗(yàn)選擇苗齡8個(gè)月、平均抽葉7～8片、長(zhǎng)勢(shì)健壯、無(wú)病蟲害的袋苗作為試驗(yàn)材料。

1.2 方法

1.2.1 試驗(yàn)設(shè)計(jì)

利用人工氣候室（長(zhǎng)×寬×高=5 m×4 m×3 m）進(jìn)行低溫脅迫處理。各處理中每一油棕種質(zhì)袋苗數(shù)量共計(jì)80株，其中重復(fù)3次（每一重復(fù)20株），對(duì)照20株。設(shè)置4種人工溫度脅迫：T1（15℃）、T2（10℃）、T3（5℃）、T4（0℃）；人工氣候室光照強(qiáng)度139.89 lx，光照12 h、黑暗12 h；對(duì)照為常溫環(huán)境，試驗(yàn)期間日均溫約25～30℃；試驗(yàn)時(shí)，將試驗(yàn)材料置于T1（15℃）環(huán)境，連續(xù)處理t=120 h（5 d）后采集成熟葉片樣品（相同品種、相同處理、同一重復(fù)的20株油棕葉片樣混合），同時(shí)采集對(duì)照葉片，樣品用冰盒帶回實(shí)驗(yàn)室處理；之后將環(huán)境氣溫降至T2（10℃）環(huán)境，處理時(shí)間t及采樣同T1；之后分別將環(huán)境溫度降至T3（5℃）、T4（0℃），處理時(shí)間t及采樣同T1。

1.2.2 指標(biāo)測(cè)定

葉綠素含量測(cè)定參照文獻(xiàn)[28]，可溶性糖、丙二醛（MDA）、可溶性蛋白、游離脯氨酸含量測(cè)定參照文獻(xiàn)[29]，葉片質(zhì)膜透性測(cè)定參照文獻(xiàn)[30]。

1.2.3 油棕抗寒性綜合評(píng)價(jià)

低溫脅迫下植物生理生化指標(biāo)的變化與其抗寒力有相關(guān)性，為了鑒定不同油棕種質(zhì)抗寒力大小，采用SAS8.1統(tǒng)計(jì)主成分分析法[31-32]進(jìn)行各指標(biāo)的分析與綜合評(píng)價(jià)。SAS統(tǒng)計(jì)分析中的主成分分析法，具有全面性、可比性、合理性和可行性的優(yōu)點(diǎn)，其評(píng)價(jià)結(jié)果較為準(zhǔn)確，可信度高[33]。

2 結(jié)果與分析

2.1 低溫脅迫對(duì)油棕生理生化指標(biāo)的影響

從表1可知，低溫脅迫下，油棕葉片葉綠素含量呈波動(dòng)變化，且重度脅迫時(shí)含量急劇上升；輕度脅迫時(shí)，脯氨酸含量快速上升，隨著脅迫加重又急劇下降；可溶性蛋白含量呈緩慢上升，重度脅迫時(shí)RYL38和RYL39明顯高于其它種質(zhì)；可溶性糖含量整體上呈上升趨勢(shì)，且都明顯高于對(duì)照；輕度脅迫時(shí)，MDA含量略先呈上升趨勢(shì)，隨著脅迫加重又急劇下降，且RYL37-40下降趨勢(shì)更明顯；相對(duì)電導(dǎo)率整體上呈上升趨勢(shì)，在重度脅迫下，種質(zhì)RYL33、RYL37-40相對(duì)電導(dǎo)率急劇升高。

2.2 油棕抗寒評(píng)價(jià)生理生化指標(biāo)篩選

利用SAS8.1多元統(tǒng)計(jì)分析對(duì)低溫脅迫下不同油棕品種6項(xiàng)生理生化指標(biāo)值進(jìn)行主成分分析，結(jié)果表明，第1、2、3和4主成分的貢獻(xiàn)率達(dá)95.30%，第1主成分中丙二醛和相對(duì)電導(dǎo)率系數(shù)最大，第2主成分系數(shù)最大的是葉綠素和脯氨酸含量，第3主成分系數(shù)最大的是可溶性糖含量，第4主成分中可溶性蛋白含量系數(shù)最大（表2）。說(shuō)明丙二醛和相對(duì)電導(dǎo)率是反映低溫脅迫的最重要指標(biāo)，其次是葉綠素和脯氨酸含量，再次為可溶

2.3 油棕種質(zhì)抗寒力綜合評(píng)價(jià)

根據(jù)生理指標(biāo)與抗寒性的聯(lián)系，由主成分的特征向量可計(jì)算出每個(gè)油棕種質(zhì)的主成分得分。本研究以選取的第1、第2、第3和第4主成分及其方差貢獻(xiàn)率α1、α2、α3和α4作為權(quán)數(shù)，構(gòu)建綜合評(píng)價(jià)模型如下：

將各油棕種質(zhì)生理生化指標(biāo)測(cè)定值，代入上述模型方程式，計(jì)算得出主成分的綜合得分（表3），得分高的油棕種質(zhì)其抗寒性強(qiáng)。由表3可知，低溫脅迫處理的10個(gè)油棕種質(zhì)的綜合抗寒性大小由高到低依次為：RYL38>RYL36>RYL31>RYL33>RYL39>RYL34>RYL32>RYL37>RYL40>RYL35。

3 結(jié)論與討論

植物抗寒力大小是植物對(duì)外界低溫脅迫綜合表現(xiàn)的結(jié)果，用單一指標(biāo)不能客觀的反映植物的抗寒能力。對(duì)油棕抗寒性的評(píng)價(jià)，當(dāng)涉及到多個(gè)品種、多個(gè)指標(biāo)的情況時(shí)，各指標(biāo)所表達(dá)的油棕抗寒性順序往往不一致。因此，利用一般的簡(jiǎn)單方法很難得出確切結(jié)果。

本實(shí)驗(yàn)中，在低溫脅迫下，油棕的多個(gè)生理生化指標(biāo)都會(huì)發(fā)生應(yīng)激響應(yīng)。在一定的低溫脅迫強(qiáng)度下，這種應(yīng)激響應(yīng)朝著有利于保護(hù)油棕免受或少受傷害的方向發(fā)展。但當(dāng)?shù)蜏孛{迫超過一度的界限時(shí)，生理生化指標(biāo)向著不可逆的方向變化，表現(xiàn)出來(lái)的就是植株受到凍害、葉片干枯，甚至整株死亡。因此，需要利用多個(gè)生理生化指標(biāo)對(duì)油棕的抗寒力進(jìn)行綜合評(píng)價(jià)，才更為科學(xué)。本研究運(yùn)用主成分分析對(duì)10個(gè)油棕新品種的6個(gè)抗寒生理指標(biāo)進(jìn)行了綜合評(píng)定，主成分中各因子的負(fù)荷量大小說(shuō)明，低溫脅迫下抗寒性強(qiáng)的油棕品種可維持較高的組織蛋白和糖含量，束縛水增加，細(xì)胞膜傷害率低，對(duì)活性氧的清除能力強(qiáng)。從研究結(jié)果來(lái)看，丙二醛和相對(duì)電導(dǎo)率是反映油棕低溫脅迫的最重要指標(biāo)，其次是葉綠素和脯氨酸含量，再次為可溶性糖和蛋白質(zhì)含量。

對(duì)10個(gè)油棕新品種的抗寒力綜合評(píng)價(jià)表明，種質(zhì)RYL38抗寒力最強(qiáng)，建議作為我國(guó)熱帶北緣地區(qū)主要的油棕試驗(yàn)試種品種，如果后期產(chǎn)量表現(xiàn)良好，則可作為我國(guó)引進(jìn)推廣品種加以利用。其次是種質(zhì)RYL31、RYL36和RYL33，可以在海南、云南景洪州及粵西南地區(qū)進(jìn)行試驗(yàn)試種，如果后期產(chǎn)量表現(xiàn)良好，則可作為區(qū)域性試驗(yàn)推廣品種加以利用；種質(zhì)RYL34和RYL39抗寒力中等、種質(zhì)RYL32和RYL40抗寒力一般，可以在海南地區(qū)進(jìn)行試驗(yàn)試種，如果后期產(chǎn)量表現(xiàn)良好，則可在海南地區(qū)進(jìn)行試驗(yàn)推廣品種小規(guī)模利用；種質(zhì)RYL35和抗寒力最差，不宜作為試驗(yàn)試種品種。

參考文獻(xiàn)

[1] 曹建華，林位夫，張以山. 中國(guó)油棕產(chǎn)業(yè)發(fā)展戰(zhàn)略研究[M]. 北京：中國(guó)農(nóng)業(yè)出版社，2012：1-8

[2] 劉慧英，朱祝軍，呂國(guó)華﹒低溫脅迫對(duì)嫁接西瓜耐冷性和活性氧清除系統(tǒng)的影響[J]﹒應(yīng)用生態(tài)學(xué)報(bào)，2004，5（4）：659-662

[3] 陳貽竹，李曉萍，夏 麗，等﹒葉綠素?zé)晒饧夹g(shù)在植物環(huán)境脅迫研究中的應(yīng)用[J]﹒熱帶亞熱植物學(xué)報(bào)，1995，3（4）：79-86

[4] 郭發(fā)華，李碧秋，李美茹﹒6個(gè)玉米品種幼苗耐冷力鑒定[J]. 廣東農(nóng)業(yè)科學(xué)，1998（6）：8-9

[5] 陳少裕.膜脂過氧化對(duì)植物細(xì)胞的傷害[J]. 植物生理學(xué)通訊，1991，27（2）：84-90