低溫處理后4個越橘品種部分生理指標的比較及其抗寒性分析

魏　鑫， 魏永祥， 郭　丹， 王　升， 張　舵， 劉　成

(遼寧省果樹科學研究所， 遼寧 營口 115009)

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低溫處理后4個越橘品種部分生理指標的比較及其抗寒性分析

魏鑫， 魏永祥， 郭丹， 王升， 張舵， 劉成①

(遼寧省果樹科學研究所， 遼寧 營口 115009)

摘要:以 ‘美登’(‘Blomidon’)、 ‘北陸’(‘Northland’)、 ‘藍豐’(‘Bluecrop’)和‘密斯梯’(‘Misty’)4個越橘(Vaccinium spp.)品種為研究對象，對經(jīng)-15 ℃、-20 ℃、-25 ℃、-30 ℃、-35 ℃和-40 ℃低溫處理后各品種枝條的相對電導(dǎo)率(REC)、丙二醛(MDA)含量、過氧化物酶(POD)和過氧化氫酶(CAT)活性以及各指標的增長量進行比較； 在此基礎(chǔ)上， 建立各品種REC值與溫度的Logistic方程并獲得各品種的低溫半致死溫度(LT50)， 初步確定各品種的抗寒性。結(jié)果表明：經(jīng)不同低溫處理后，各品種枝條的REC值以及POD和CAT活性總體上極顯著(P<0.01)高于對照(10 ℃)，MDA含量極顯著或顯著(P<0.05)高于對照。隨處理溫度降低，各品種枝條的REC值和MDA含量逐漸升高，但不同品種間這2個指標的變幅不同；各品種枝條的POD和CAT活性隨處理溫度降低呈“單峰型”曲線，但不同品種枝條POD和CAT活性的峰值及其達到峰值的處理溫度均存在差異，其中，經(jīng)-25 ℃低溫處理后品種‘密斯梯’枝條的POD和CAT活性最高，而其余3個品種的POD和CAT活性經(jīng)-30 ℃低溫處理后最高?？傮w上，品種‘密斯梯’枝條的REC值和MDA含量增長量處于較高水平，POD和CAT活性增長量處于較低水平；而品種‘美登’枝條的REC值和MDA含量增長量則處于較低水平，POD和CAT活性增長量處于較高水平。各品種的Logistic方程擬合度為0.862 2～0.977 8，且各品種間的擬合度差異均達到極顯著或顯著水平；REC值與溫度的相關(guān)性極顯著，其相關(guān)系數(shù)為0.928 5～0.988 8；品種‘密斯梯’、‘藍豐’、‘北陸’和‘美登’的LT50值分別為-18.87 ℃、-26.85 ℃、-27.52 ℃和-30.83 ℃。綜合分析結(jié)果顯示：LT50值、MDA含量變化量、保護酶活性及其變化量均可作為越橘品種抗寒性的評價指標，據(jù)此初步確定供試4個越橘品種抗寒性由強至弱依次為‘美登’、‘北陸’、‘藍豐’、‘密斯梯’。

關(guān)鍵詞：越橘; 低溫脅迫; 生理指標; Logistic方程; 低溫半致死溫度(LT50); 抗寒性

越橘(Vacciniumspp.)，又稱藍莓，為杜鵑花科(Ericaceae)越橘屬(VacciniumLinn.)多年生落葉或常綠灌木，為漿果類果樹，因其果實具有多種營養(yǎng)保健功能而備受人們的關(guān)注[1-2]。截至2013年，中國越橘的商業(yè)化栽培面積已經(jīng)達到2×105hm2，較2001年增長了833.33倍，現(xiàn)今越橘已經(jīng)成為最具開發(fā)前景的小漿果類果樹之一。然而，雖然越橘產(chǎn)業(yè)發(fā)展快速，但是卻存在一定的問題，如缺少區(qū)域化的主導(dǎo)品種、沒有遵循適地適栽的原則以及沒有根據(jù)種植區(qū)域的氣候環(huán)境特點制定科學的種植和管理方案等[1-4]。

東北地區(qū)是中國越橘的主要產(chǎn)地之一，但該地區(qū)冬季氣溫很低，極易對越橘植株造成凍害。在東北地區(qū)，即使是抗寒性相對較強的半高叢越橘(V.corymbosum×V.angustifolium)和矮叢越橘(V.angustifoliumAit.)在越冬過程中若保護不當仍會發(fā)生凍害，主要表現(xiàn)為越冬抽條、花芽凍死、地上部死亡等現(xiàn)象，嚴重影響翌年的果實產(chǎn)量[5-6]，因而，抗寒性已經(jīng)逐漸成為限制東北地區(qū)越橘產(chǎn)業(yè)快速發(fā)展的主要因素之一，開展越橘抗寒性鑒定與抗寒機制研究對于明確不同品種抗寒性強弱、制定防寒措施、合理規(guī)劃布局品種、加速選育抗寒品種、挖掘和推廣抗寒性品種資源等具有重要意義。

植物抗寒性研究主要涉及生理指標、形態(tài)指標、細胞結(jié)構(gòu)觀察及功能基因表達等方面，其中，低溫半致死溫度(semilethal low temperature，LT50)是植物抗寒性評價的一種常用、便捷的研究方法[7]。目前，國內(nèi)越橘抗寒性研究大多集中在田間凍害調(diào)查、枝條和芽的含水量測定、葉片組織細胞結(jié)構(gòu)及其與抗寒性關(guān)系分析等方面[8-12]，但并未在各項指標間建立有效的聯(lián)系，并且，在生理生化水平評價越橘抗寒性的研究報道也較少。作者在前期通過人工模擬低溫的方法，測定了6個北高叢越橘(V.corymbosumLinn.)品種1年生枝條的相對電導(dǎo)率并利用Logistic方程確定各品種的LT50值[5]，同時測定枝條中的丙二醛含量，在此基礎(chǔ)上綜合評價各越橘品種的抗寒性，研究結(jié)果顯示采用此方法可有效地對供試6個越橘品種的抗寒性進行排序。

為進一步評價不同類型越橘品種的抗寒性，作者從4個類型越橘中各選出1個品種，以各品種1年生枝條為研究對象，對不同模擬低溫(-15 ℃、-20 ℃、-25 ℃、-30 ℃、-35 ℃和-40 ℃)條件下各品種枝條的相對電導(dǎo)率進行測定比較，并采用Logistic方程計算各品種的LT50值，同時測定各品種枝條中的丙二醛含量以及過氧化物酶和過氧化氫酶活性，以期明確低溫脅迫條件下上述生理指標的變化規(guī)律，確定不同類型越橘品種的抗寒性，為越橘的區(qū)域引種栽培、抗寒品種選育、防寒措施制定及抗寒機制研究提供基礎(chǔ)研究數(shù)據(jù)。

1材料和方法

1.1材料

以矮叢越橘品種‘美登’(‘Blomidon’)、半高叢越橘品種‘北陸’(‘Northland’)、北高叢越橘品種‘藍豐’(‘Bluecrop’)和南高叢越橘品種‘密斯梯’(V.australe‘Misty’)的5年生健壯植株為研究對象。其中，‘美登’為中國北方地區(qū)越橘主栽加工品種，抗寒性較強；‘北陸’和‘藍豐’為遼寧省露地和溫室越橘主栽品種，抗寒性也較強；‘密斯梯’為遼寧省溫室越橘主栽品種，抗寒性較弱。供試植株均定植于遼寧省果樹科學研究所塑料大棚內(nèi)，棚頂用遮陽網(wǎng)(透光率為30%)遮光，采取常規(guī)日常管理措施。

于2013年12月15日至2014年1月10日期間，分別在經(jīng)過抗寒鍛煉的上述4個越橘品種中各選出6株作為樣株，剪取這些樣株不同方向上完全木質(zhì)化且直徑0.3～0.5 cm的1年生枝條，用于低溫脅迫實驗。

1.2方法

1.2.1低溫脅迫方法將供試枝條依次用自來水和蒸餾水洗凈后吸干表面水分，用封口塑料袋分裝后分別置于低溫冰箱中進行低溫脅迫實驗。共設(shè)置6個低溫脅迫處理組：-15 ℃、 -20 ℃、 -25 ℃、 -30 ℃、 -35 ℃和-40 ℃，對照組(CK)溫度為10 ℃。各處理組初始溫度均為-15 ℃，以4 ℃·h-1的速率降溫，降至設(shè)定溫度后保持24 h，然后將各處理組枝條在4 ℃條件下解凍，將解凍枝條置于4 ℃冰箱中保存、備用。每品種各處理組均選取24個枝條，每個處理組均設(shè)置3次重復(fù)。

1.2.2生理指標測定方法分別稱取不同處理組的枝條各1 g進行各項生理指標的測定。采用電導(dǎo)儀法[13]175-180測定相對電導(dǎo)率(REC)；采用碘量法[13]101-103測定過氧化氫酶(CAT)活性；采用愈創(chuàng)木酚法[14]100-103測定過氧化物酶(POD)活性；采用硫代巴比妥酸法[14]154-155測定丙二醛(MDA)含量。每個生理指標均重復(fù)測定3次，結(jié)果取平均值。

1.3數(shù)據(jù)處理和統(tǒng)計分析

參照趙蕾等[15]的方法，采用Logistic方程“y=k/(1+a·e-bT)”計算各越橘品種的低溫半致死溫度(LT50)。式中，y為枝條的相對電導(dǎo)率；T為脅迫溫度；k為枝條煮沸后的相對電導(dǎo)率；a和b均為方程參數(shù)；e為自然常數(shù)。

采用EXCEL 2003軟件對實驗數(shù)據(jù)進行預(yù)處理并制表；應(yīng)用DPS 7.05統(tǒng)計分析軟件對相關(guān)實驗數(shù)據(jù)進行統(tǒng)計分析；采用Duncan’s新復(fù)極差法對實驗數(shù)據(jù)進行差異顯著性分析。

2結(jié)果和分析

2.1低溫處理對4個越橘品種枝條部分抗寒生理指標的影響

2.1.1對相對電導(dǎo)率的影響比較結(jié)果(表1)表明：經(jīng)不同低溫處理后供試4個越橘品種枝條的相對電導(dǎo)率均極顯著(P<0.01)高于對照(10 ℃)，且均隨處理溫度的降低而逐漸增大。 品種‘美登’、 ‘北陸’和‘藍豐’的枝條經(jīng)-15 ℃至-40 ℃低溫處理后相對電導(dǎo)率均平穩(wěn)升高；而品種‘密斯梯’的枝條經(jīng)-15 ℃至-20 ℃低溫處理后其相對電導(dǎo)率平穩(wěn)升高，但經(jīng)-25 ℃至-40 ℃低溫處理后其相對電導(dǎo)率均則迅速升高。其中，經(jīng)-15 ℃低溫處理后品種‘美登’、‘北陸’、‘藍豐’和‘密斯梯’枝條的相對電導(dǎo)率分別較對照提高了12.25%、47.67%、24.69%和28.55%；而經(jīng)-25 ℃低溫處理后這4個越橘品種枝條的相對電導(dǎo)率分別較-20 ℃低溫處理組提高了2.71%、2.01%、2.18%和37.86%，并且，經(jīng)-30 ℃至-40 ℃低溫處理后僅品種‘密斯梯’枝條的相對電導(dǎo)率明顯升高，而其他3個越橘品種枝條的相對電導(dǎo)率均平穩(wěn)升高。經(jīng)-40 ℃低溫處理后品種‘美登’、‘北陸’、‘藍豐’和‘密斯梯’枝條的相對電導(dǎo)率分別較對照組提高了38.96%、74.62%、49.64%和145.74%，較-15 ℃低溫處理組分別提高了23.79%、18.25%、20.01%和91.17%，差異均達到極顯著水平。

處理溫度/℃Treatmenttemperature不同品種枝條的REC值/% RECvalueinbranchofdifferentcultivars美登Blomidon北陸Northland藍豐Bluecrop密斯梯Misty 10(CK)39.17±2.91Df31.80±1.00Fe37.39±1.03Ee34.26±1.54Ff-15 43.97±0.31Ce46.96±0.44Ed46.62±0.32Dd44.04±0.37Ee-20 46.17±0.24BCd47.82±0.66DEd47.32±0.04CDd47.36±0.10Ee-25 47.42±0.16Bcd48.78±0.40CDc48.35±0.58Cc65.29±1.14Dd-30 48.54±0.49Bc49.60±0.09Cc51.17±0.30Bb71.12±0.38Cc-35 51.69±0.26Ab51.10±0.29Bb52.09±0.05Bb78.09±4.48Bb-40 54.43±0.48Aa55.53±0.34Aa55.95±0.67Aa84.19±1.69Aa

1)同列中不同的小寫和大寫字母分別表示差異顯著(P<0.05)和極顯著(P<0.01) Different small letters and capitals in the same column indicate the significant (P<0.05) and extremely significant (P<0.01) differences, respectively.

由表1還可見：經(jīng)同一低溫處理后不同越橘品種間枝條的相對電導(dǎo)率也有一定差異。在對照條件下，品種‘美登’和‘藍豐’枝條的相對電導(dǎo)率極顯著高于品種‘北陸’；品種‘密斯梯’枝條的相對電導(dǎo)率顯著低于‘美登’，但與品種‘藍豐’和‘北陸’的差異不顯著。對經(jīng)不同低溫處理后4個越橘品種枝條相對電導(dǎo)率的增長量進行比較，結(jié)果(數(shù)據(jù)未顯示)顯示：經(jīng)-15 ℃低溫處理后下，品種‘北陸’枝條相對電導(dǎo)率的增長量極顯著大于其他3個越橘品種，而品種‘藍豐’和‘密斯梯’間則無顯著(P>0.05)差異，但均極顯著高于品種‘美登’；經(jīng)-25 ℃和-40 ℃低溫處理后，4個越橘品種枝條相對電導(dǎo)率的增長量均有極顯著差異。總體來看，經(jīng)不同低溫脅迫處理后，品種‘美登’枝條的相對電導(dǎo)率增長量均處于較低水平，而品種‘密斯梯’枝條的相對電導(dǎo)率增長量則處于較高水平，供試4個越橘品種枝條相對電導(dǎo)率增長量由高至低依次為‘密斯梯’、‘北陸’、‘藍豐’和‘美登’。

2.1.2對丙二醛(MDA)含量的影響比較結(jié)果(表2)表明：經(jīng)不同低溫處理后供試4個越橘品種枝條的MDA含量均隨處理溫度的降低而逐漸升高，并且總體上均極顯著高于對照，僅經(jīng)-15 ℃低溫處理后枝條的MDA含量略高于或顯著(P<0.05)高于對照。經(jīng)-15 ℃至-40 ℃低溫處理后品種‘美登’、‘北陸’和‘藍豐’枝條的MDA含量均平穩(wěn)升高；而品種‘密斯梯’經(jīng)-15 ℃和-20 ℃低溫處理后枝條MDA含量平穩(wěn)升高，但經(jīng)-25 ℃至-40 ℃低溫處理后其MDA含量則迅速升高。與對照(10 ℃)相比，經(jīng)-15 ℃低溫處理后，品種‘美登’、‘北陸’、‘藍豐’和‘密斯梯’枝條的MDA含量分別提高了9.86%、11.86%、16.67%和34.76%，其中僅品種‘北陸’枝條的MDA含量與對照無顯著差異，其他3個越橘品種枝條的MDA含量均顯著或極顯著高于對照。經(jīng)-25 ℃低溫處理后4個越橘品種枝條的MDA含量分別較-20 ℃低溫處理組提高了2.42%、7.38%、5.38%和54.63%，其中，僅品種‘密斯梯’枝條的MDA含量與-20 ℃低溫處理組有極顯著差異，其他3個越橘品種枝條的MDA含量均與-20 ℃處理組無顯著差異。經(jīng)-30 ℃至-40 ℃低溫處理后，品種‘密斯梯’枝條的MDA含量隨溫度降低迅速升高，而其他3個越橘品種枝條的MDA含量均隨溫度降低平穩(wěn)升高；其中，-40 ℃低溫處理組品種‘美登’、‘北陸’、‘藍豐’和‘密斯梯’枝條的MDA含量分別較對照提高了42.25%、 57.63%、 62.38%和184.76%， 較-15 ℃低溫處理組分別提高29.49%、40.91%、39.18%和111.12%，并且-40 ℃低溫處理組4個越橘品種枝條的MDA含量與對照和-15 ℃低溫處理組均有極顯著差異。

處理溫度/℃Treatmenttemperature不同品種枝條的MDA含量/μmol·g-1 MDAcontentinbranchofdifferentcultivars美登Blomidon北陸Northland藍豐Bluecrop密斯梯Misty 10(CK)1.42±0.06Cd1.18±0.13De2.10±0.10Ee1.64±0.17Ee-15 1.56±0.09BCc1.32±0.03CDde2.45±0.29DEd2.21±0.23Dd-20 1.65±0.16BCbc1.49±0.06BCcd2.60±0.07CDcd2.27±0.06Dd-25 1.69±0.03Bbc1.60±0.09Bbc2.74±0.16CDbc3.51±0.10Cc-30 1.71±0.14Bbc1.68±0.08ABab2.94±0.13BCb4.01±0.27Bb-35 1.79±0.08ABb1.69±0.08ABab3.29±0.15ABa4.52±0.10Aa-40 2.02±0.09Aa1.86±0.14Aa3.41±0.10Aa4.67±0.13Aa

1)同列中不同的小寫和大寫字母分別表示差異顯著(P<0.05)和極顯著(P<0.01) Different small letters and capitals in the same column indicate the significant (P<0.05) and extremely significant (P<0.01) differences, respectively.

由表2還可見：經(jīng)同一低溫處理后不同越橘品種間枝條的MDA含量也有一定差異。在對照條件下，品種‘藍豐’枝條的MDA含量極顯著高于品種‘密斯梯’、‘北陸’和‘美登’，品種‘密斯梯’枝條的MDA含量極顯著高于品種‘北陸’，顯著高于品種‘美登’，而品種‘美登’枝條的MDA含量顯著高于品種‘北陸’。對經(jīng)低溫處理后4個越橘品種枝條MDA含量的增長量進行比較，結(jié)果(數(shù)據(jù)未顯示)顯示：經(jīng)-15 ℃低溫處理后品種‘密斯梯’枝條的MDA含量增長量顯著高于品種‘北陸’和‘美登’，但與品種‘藍豐’無顯著差異，而品種‘藍豐’、‘北陸’和‘美登’枝條的MDA含量增長量無顯著差異；經(jīng)-25 ℃和-40 ℃低溫處理后品種‘密斯梯’枝條的MDA含量增長量極顯著高于其他3個越橘品種，品種‘藍豐’枝條的MDA含量增長量分別極顯著或顯著高于品種‘美登’和‘北陸’，而品種‘美登’和‘北陸’枝條的MDA含量增長量無顯著差異?？傮w來看，經(jīng)不同低溫脅迫處理后，品種‘美登’枝條的MDA含量增長量均處于較低水平，而品種‘密斯梯’枝條的MDA含量增長量則均處在較高水平，供試4個越橘品種枝條MDA含量增長量由高至低依次為 ‘密斯梯’、‘藍豐’、‘北陸’、‘美登’。

2.1.3對過氧化物酶(POD)活性的影響比較結(jié)果(表3)表明：經(jīng)不同低溫處理后供試4個越橘品種枝條的POD活性均極顯著高于對照，且變化趨勢基本一致，均隨溫度降低呈“單峰型”曲線，僅POD活性達到峰值時的處理溫度有所不同。其中，經(jīng)-25 ℃低溫處理后品種‘密斯梯’枝條的POD活性達到峰值，而經(jīng)-30 ℃低溫處理后品種‘美登’、‘北陸’和‘藍豐’枝條的POD活性達到峰值，并且各品種枝條POD活性的峰值均極顯著高于對照及其他處理組。從實驗結(jié)果看， 當脅迫溫度低于各品種的可耐受范圍時， 由于細胞的組織結(jié)構(gòu)遭到破壞，導(dǎo)致細胞內(nèi)的POD活性下降。

處理溫度/℃Treatmenttemperature不同品種枝條的POD活性/U·g-1·min-1 PODactivityinbranchofdifferentcultivars美登Blomidon北陸Northland藍豐Bluecrop密斯梯Misty 10(CK)7.39±0.37Ee2.37±0.13Ff2.10±0.05Ff0.50±0.07Gg-15 12.23±0.20Dd3.66±0.21Dd3.08±0.12Ee1.44±0.17Dd-20 19.39±0.80Cc4.72±0.11Cc4.55±0.12Cc2.44±0.01Bb-25 26.68±0.65Bb5.64±0.18Bb5.01±0.21Bb3.06±0.01Aa-30 34.49±1.77Aa7.51±0.31Aa5.83±0.12Aa2.23±0.06Cc-35 27.97±0.87Bb5.74±0.24Bb3.82±0.28Dd1.19±0.07Ee-40 18.58±1.98Cc2.97±0.20Ee3.03±0.16Ee0.94±0.20Ff

1)同列中不同的小寫和大寫字母分別表示差異顯著(P<0.05)和極顯著(P<0.01) Different small letters and capitals in the same column indicate the significant (P<0.05) and extremely significant (P<0.01) differences, respectively.

由表3還可見：經(jīng)同一低溫處理后不同越橘品種間枝條的POD活性也有一定差異。在對照條件下，品種‘美登’枝條的POD活性極顯著高于其他3個越橘品種；品種‘北陸’與‘藍豐’枝條的POD活性無顯著差異，但均極顯著高于品種‘密斯梯’。對經(jīng)低溫處理后4個越橘品種枝條POD活性的增長量進行比較，結(jié)果(數(shù)據(jù)未顯示)顯示：經(jīng)-15 ℃和-25 ℃低溫處理后，品種‘美登’枝條的POD活性增長量極顯著高于其他3個越橘品種，品種‘北陸’與‘藍豐’間枝條的POD活性增長量無顯著差異但顯著高于品種‘密斯梯’，品種‘藍豐’與‘密斯梯’間枝條的POD活性增長量也無顯著差異；經(jīng)-30 ℃低溫處理后，品種‘美登’枝條的POD活性增長量極顯著高于其他3個越橘品種，品種‘北陸’與‘藍豐’間枝條的POD活性增長量無顯著差異但極顯著高于品種‘密斯梯’，且品種‘藍豐’與‘密斯梯’間枝條的POD活性增長量差異顯著；經(jīng)-40 ℃低溫處理后，品種‘美登’枝條的POD活性增長量極顯著高于其他3個越橘品種，而品種‘北陸’、‘藍豐’和‘密斯梯’枝條的POD活性增長量無顯著差異?？傮w來看，經(jīng)不同低溫脅迫處理后，品種‘美登’枝條的POD活性增長量均處于較高水平，而品種‘密斯梯’枝條的POD活性增長量則均處于較低水平，供試4個越橘品種枝條POD活性增長量由高至低依次為 ‘美登’、‘北陸’、‘藍豐’、‘密斯梯’。

2.1.4對過氧化氫酶(CAT)活性的影響比較結(jié)果(表4)表明：經(jīng)不同低溫處理后供試4個越橘品種枝條的CAT活性基本上均極顯著高于對照，且變化趨勢基本一致，均隨溫度降低呈“單峰型”曲線，僅CAT活性達到峰值時的處理溫度有所不同。其中，經(jīng)-25 ℃低溫處理后品種‘密斯梯’枝條的CAT活性達到峰值，而經(jīng)-30 ℃低溫處理后品種‘美登’、‘北陸’和‘藍豐’枝條的CAT活性達到峰值，并且各品種枝條CAT活性的峰值均極顯著高于對照及其他低溫處理組。從實驗結(jié)果看，當脅迫溫度低于各品種的可耐受范圍時，由于細胞的組織結(jié)構(gòu)遭到破壞，導(dǎo)致細胞內(nèi)的CAT活性下降，與各品種枝條POD活性對低溫脅迫的響應(yīng)規(guī)律相似。

由表4還可見：經(jīng)同一低溫處理后不同越橘品種間枝條的CAT活性也有一定差異。在對照條件下，品種‘密斯梯’枝條的CAT活性極顯著低于其他3個越橘品種；品種‘美登’枝條的CAT活性極顯著高于品種‘藍豐’，但與品種‘北陸’無顯著差異；品種‘藍豐’枝條的CAT活性極顯著高于品種‘密斯梯’，但與品種‘北陸’無顯著差異。對經(jīng)低溫處理后4個越橘品種枝條CAT活性的增長量進行比較，結(jié)果(數(shù)據(jù)未顯示)顯示：經(jīng)不同低溫處理后品種‘密斯梯’枝條的CAT活性增長量變化幅度小于其他3個越橘品種。經(jīng)-15 ℃低溫處理后，4個越橘品種枝條的CAT活性增長量無差異顯著；經(jīng)-25 ℃至-40 ℃低溫處理后，品種‘美登’枝條的CAT活性增長量均極顯著高于其他3個越橘品種，而品種‘北陸’和‘藍豐’枝條的CAT活性增長量無顯著差異，但均極顯著高于品種‘密斯梯’。總體來看，經(jīng)不同低溫脅迫處理后，品種‘美登’枝條的CAT活性增長量均處于較高水平，而品種‘密斯梯’枝條的CAT活性增長量則均處于較低水平，供試4個越橘品種枝條CAT活性增長量由高至低依次為‘美登’、‘藍豐’、‘北陸’、‘密斯梯’。

2.24個越橘品種低溫半致死溫度的比較

以溫度為自變量T、枝條的相對電導(dǎo)率為因變量y對供試越橘品種進行Logistic方程擬合回歸分析，并計算各品種枝條相對電導(dǎo)率與溫度間的相關(guān)系數(shù)以及各品種的低溫半致死溫度(LT50)，結(jié)果見表5。由表5可見：品種‘美登’、 ‘北陸’、 ‘藍豐’和‘密斯梯’的Logistic方程分別為y= 348.05/(1+1.64e-0.016T)、

處理溫度/℃Treatmenttemperature不同品種枝條的CAT活性/mg·g-1·min-1 CATactivityinbranchofdifferentcultivars美登Blomidon北陸Northland藍豐Bluecrop密斯梯Misty 10(CK)1.22±0.15Ee0.97±0.09Ff0.87±0.09Fg0.56±0.09De-15 1.73±0.09Dd1.33±0.09Ee1.22±0.15Ef1.07±0.15Cc-20 2.96±0.09Cc1.79±0.09Dd2.14±0.15Cd1.38±0.15Bb-25 3.83±0.15Bb2.81±0.09Bb2.75±0.15Bb1.99±0.15Aa-30 4.59±0.15Aa3.83±0.15Aa3.57±0.09Aa1.02±0.09Ccd-35 3.83±0.15Bb2.30±0.15Cc2.40±0.09Cc0.82±0.09CDd-40 2.75±0.15Cc1.63±0.09Dd1.68±0.15Dg0.56±0.09De

1)同列中不同的小寫和大寫字母分別表示差異顯著(P<0.05)和極顯著(P<0.01) Different small letters and capitals in the same column indicate the significant (P<0.05) and extremely significant (P<0.01) differences, respectively.

表54個越橘品種的Logistic方程和低溫半致死溫度(LT50)1)

Table 5Logistic equation and semilethal low temperature (LT50) of four cultivars ofVacciniumspp.1)

品種CultivarLogistic方程Logisticequation擬合度Fittingdegree相關(guān)系數(shù)CorrelationcoefficientLT50/℃美登Blomidony=348.05/(1+1.64e-0.016T)0.9690**0.9844**-30.83北陸Northlandy=345.86/(1+1.40e-0.012T)0.8622*0.9285**-27.52藍豐Bluecropy=400.29/(1+1.48e-0.015T)0.9356**0.9672**-26.85密斯梯Mistyy=427.13/(1+4.53e-0.810T)0.9778**0.9888**-18.87

1)**:P<0.01; *:P<0.05.

y= 345.86 /(1 + 1.40e-0.012T)、y= 400.29 /(1 + 1.48e-0.015T)和y=427.13/(1+4.53e-0.810T)，上述4個越橘品種Logistic方程的擬合度為0.862 2～0.977 8，均達到極顯著(P<0.01)或顯著(P<0.05)水平；各越橘品種枝條的相對電導(dǎo)率與溫度間的相關(guān)系數(shù)為0.928 5～0.988 8，均達到極顯著水平。

由表5還可以看出：根據(jù)Logistic方程，品種‘美登’、‘北陸’、‘藍豐’和‘密斯梯’枝條的LT50值分別為-30.83 ℃、-27.52 ℃、-26.85 ℃和-18.87 ℃，據(jù)此推斷4個越橘品種抗寒性由強至弱依次為‘美登’、‘北陸’、‘藍豐’和‘密斯梯’。

3討論和結(jié)論

在抗寒性研究中，常常采用比較植物組織的相對電導(dǎo)率并運用Logistic方程計算低溫半致死溫度(LT50)的方法來判定植物的抗寒性[7,16]，此方法已應(yīng)用于越橘[5]、火龍果(Hylocereusspp.)[17]和葡萄(VitisvinferaLinn.)[18]的抗寒性評價研究并取得良好效果；在低溫脅迫過程中，植物細胞的膜脂過氧化程度加劇，其終產(chǎn)物丙二醛(MDA)能夠?qū)γ负湍は到y(tǒng)造成嚴重傷害，且MDA含量及其變幅可反映植物受低溫過氧化傷害的程度，體現(xiàn)質(zhì)膜的過氧化作用強度[19-20]；同時，植物體內(nèi)的酶促防御系統(tǒng)能夠清除低溫脅迫產(chǎn)生的有害物質(zhì)，維持膜系統(tǒng)的穩(wěn)定性，因此也可通過植物體內(nèi)超氧化物歧化酶(SOD)、過氧化氫酶(CAT)和過氧化物酶(POD)等的活性來衡量植物對逆境的適應(yīng)能力[21-23]。經(jīng)不同低溫處理后，供試4個越橘品種枝條的MDA含量增長量間存在差異；4個越橘品種枝條的POD和CAT活性及其增長量均有差異，其中，品種‘美登’枝條的POD和CAT活性增長量均處于較高水平，而品種‘密斯梯’枝條的POD和CAT活性增長量則一直處于較低水平；依據(jù)各越橘品種的Logistic方程，計算獲得品種‘美登’、‘北陸’、‘藍豐’和‘密斯梯’的LT50值分別為-30.83 ℃、 -27.52 ℃、 -26.85 ℃和-18.87 ℃。因此，可以將低溫脅迫后枝條的MDA含量變化量、保護酶活性及其變化量和LT50值作為評價不同越橘品種抗寒性的指標。

植物的抗寒性受遺傳基因和環(huán)境因素的雙重影響，但由于遺傳基因調(diào)控具有復(fù)雜性，而環(huán)境因素則具有多變性，因此，應(yīng)采用多個指標進行綜合評價才能準確反映植物的抗寒性。本研究中，供試4個越橘品種枝條的LT50值和MDA含量增長量由低至高均依次排序為‘美登’、‘北陸’、‘藍豐’和‘密斯梯’；同時，從低溫脅迫后枝條的POD和CAT活性及其增長量看，品種‘美登’枝條的這些指標均較高，而品種‘密斯梯’枝條則較低，品種‘北陸’和‘藍豐’枝條的這些指標處于中等水平。因此，通過綜合分析可確定供試4個越橘品種的抗寒性由強到弱依次為‘美登’、‘北陸’、‘藍豐’和‘密斯梯’，這一結(jié)果與各品種的田間表現(xiàn)和相關(guān)研究結(jié)果[1,24-25]一致。

在受到低溫脅迫時，植物細胞內(nèi)的自由基代謝平衡被破壞，大量的自由基引發(fā)或加劇了細胞的膜脂過氧化作用并對膜系統(tǒng)造成損傷，導(dǎo)致電解質(zhì)外滲、相對電導(dǎo)率增大、MDA含量增加，并最終導(dǎo)致植物體內(nèi)的生理代謝紊亂；同時，低溫脅迫也激發(fā)了植物體內(nèi)的保護酶系統(tǒng)，以清除或減輕活性氧對細胞的損害，抑制膜脂過氧化作用[16,26]。本研究中，隨處理溫度的降低，4個越橘品種枝條的相對電導(dǎo)率和MDA含量均逐漸升高，其中，經(jīng)-25 ℃至-40 ℃低溫處理后，抗寒性較弱的品種‘密斯梯’枝條的相對電導(dǎo)率和MDA含量明顯升高，其增長量也極顯著高于其他3個越橘品種，而抗寒性較強的品種‘美登’、‘北陸’和‘藍豐’枝條的相對電導(dǎo)率和MDA含量增長量則相對較?。涣硗?，4個越橘品種枝條的POD和CAT活性變化則隨溫度降低呈“單峰型”曲線，經(jīng)-25 ℃至-40 ℃低溫處理后，品種‘美登’枝條的POD和CAT活性的增長量極顯著高于其他3個越橘品種，品種‘密斯梯’枝條的POD和CAT活性的增長量則明顯低于其他3個越橘品種；此外，品種‘密斯梯’枝條的POD和CAT活性達到峰值的處理溫度也均高于其他3個越橘品種。從以上實驗結(jié)果看出，品種‘密斯梯’的抗寒性較差，當處理溫度低于其可耐受的“閾值”時，機體內(nèi)產(chǎn)生一系列膜脂過氧化反應(yīng)，高濃度的活性氧自由基破壞了酶蛋白分子，致使保護酶活性下降，膜結(jié)構(gòu)和功能受到破壞，細胞嚴重受損[27-28]；而品種‘美登’、‘北陸’和‘藍豐’的抗寒性較強，在受到低溫傷害時其體內(nèi)的保護酶活性迅速升高，有效清除細胞內(nèi)超量的活性氧，使相對電導(dǎo)率和MDA含量維持在相對較低水平，降低細胞膜系統(tǒng)的破壞程度，維持細胞結(jié)構(gòu)的完整性和生理功能的穩(wěn)定性，減弱低溫對細胞的傷害，從而表現(xiàn)出較強的抗寒能力。

綜上所述，供試4個越橘品種的抗寒性由強到弱依次為‘美登’、‘北陸’、‘藍豐’和‘密斯梯’；利用丙二醛含量變化量、保護酶活性及其變化量和低溫半致死溫度可以綜合判定越橘品種的抗寒性。

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(責任編輯： 佟金鳳)

收稿日期：2015-09-15

基金項目：遼寧省自然科學基金資助項目(2014027028)； “十二五”國家科技支撐計劃項目(2013BAD02B04-05)； 遼寧省農(nóng)業(yè)攻關(guān)計劃項目(2014204007)

作者簡介：魏鑫(1982—)，男，河北滄州人，碩士，助理研究員，研究方向為越橘種質(zhì)資源與栽培生理。 ①通信作者E-mail: stevecliu@hotmail.com

中圖分類號：Q948.112+.2; S663.9.034

文獻標志碼：A

文章編號：1674-7895(2016)02-0072-08

DOI:10.3969/j.issn.1674-7895.2016.02.09

Comparison on some physiological indexes of four cultivars ofVacciniumspp. after treated by low temperature and their cold resistance analysis

WEI Xin, WEI Yongxiang, GUO Dan, WANG Sheng, ZHANG Duo, LIU Cheng①

(Liaoning Province Institute of Pomology, Yingkou 115009, China),J.PlantResour. &Environ., 2016, 25(2): 72-79

Abstract:Taking four cultivars of Vaccinium spp., i.e. ‘Blomidon’, ‘Northland’, ‘Bluecrop’ and ‘Misty’ as research objects, relative electric conductivity (REC), malondialdehyde (MDA) content, peroxidase (POD) and catalase (CAT) activities and increment of each index in branch of different cultivars were compared after treated by low temperatures of -15 ℃, -20 ℃, -25 ℃, -30 ℃, -35 ℃ and -40 ℃. On the basis, Logistic equation between REC value and temperature of different cultivars was established， their semilethal low temperature (LT50) was obtained, and also, cold resistance of different cultivars was preliminarily determined. The results show that after treated by different low temperatures, overall, REC value and POD and CAT activities in branch of different cultivars are extremely significantly (P<0.01) higher than those of the control (10 ℃), MDA content is extremely significantly or significantly (P<0.05) higher than that of the control. With decreasing of treatment temperature, REC value and MDA content in branch of different cultivars increase gradually, but change ranges of these two indexes among different cultivars are different. POD and CAT activities in branch of different cultivars appear “single-peak type” curve with decreasing of treatment temperature, but there are differences in peak values of POD and CAT activities in branch of different cultivars and in their treatment temperatures reaching peak value, in which, POD and CAT activities in branch of cultivar ‘Misty’ is the highest after treated by low temperature of -25 ℃, while those of other three cultivars is the highest after treated by low temperature of -30 ℃. In general, increments of REC value and MDA content in branch of cultivar ‘Misty’ are at high level and those of POD and CAT activities are at low level, while increments of REC value and MDA content in branch of cultivar ‘Blomidon’ are at low level and those of POD and CAT activities are at high level. Fitting degree of Logistic equation of different cultivars is 0.862 2-0.977 8, and differences in fitting degree among different cultivars all reach extremely significant and significant level. Correlation between REC value and temperature is extremely significant, their correlation coefficient is 0.928 5-0.988 8. LT50value of cultivar ‘Misty’, ‘Bluecrop’, ‘Northland’ and ‘Blomidon’ is -18.87 ℃, -26.85 ℃, -27.52 ℃ and -30.83 ℃, respectively. The comprehensive analysis result indicates that LT50value, MDA content variation, protective enzyme activity and their variation all can be used as evaluation index for cold resistance of cultivars of Vaccinium spp. Hereby, it is preliminarily determined that cold resistance of four cultivars of Vaccinium spp. tested in order from strong to weak is ‘Blomidon’, ‘Northland’, ‘Bluecrop’, ‘Misty’.

Key words:Vaccinium spp.; low temperature stress; physiological index; Logistic equation; semilethal low temperature (LT50); cold resistance