晉RS系核桃砧木抗寒性初步研究

賀　奇

(山西省林業(yè)科學(xué)研究院，山西　太原　030012)

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晉RS系核桃砧木抗寒性初步研究

賀奇

(山西省林業(yè)科學(xué)研究院，山西太原030012)

以晉RS-1系、晉RS-2系、晉RS-3系核桃砧木及中林1號早實(shí)核桃1年生枝條為材料，通過設(shè)置0 ℃，-10 ℃，-20 ℃，-30 ℃，-40 ℃ 5個溫度梯度，研究低溫脅迫對4個參試品種核桃1年生枝條游離脯氨酸含量、丙二醛(MDA)含量及SOD活性的影響。結(jié)果表明，在低溫脅迫下，參試品種游離脯氨酸含量隨溫度降低均呈整體上升趨勢，但不同品種間游離脯氨酸含量變化規(guī)律不同，游離脯氨酸含量最高值都出現(xiàn)在-40 ℃，且-10 ℃～-40 ℃的4個處理中各品種間游離脯氨酸含量差異顯著。參試核桃細(xì)胞中MDA含量隨溫度降低總體呈增長態(tài)勢，但不同品種間MDA含量變化趨勢差異顯著。參試品種SOD活性隨溫度降低呈現(xiàn)先升后降的趨勢，其中，晉RS-1系及晉RS-2系核桃砧木SOD活性最高值出現(xiàn)在-30 ℃，晉RS-3系砧木及中林1號早實(shí)核桃SOD活性最高值出現(xiàn)在-20 ℃，各品種間差異顯著。

核桃；抗寒性；SOD活性；MDA；游離脯氨酸

核桃(JuglansregiaL.)，又稱胡桃、羌桃、萬歲子，胡桃科核桃屬落葉喬木。核桃是喜溫樹種，在北方核桃產(chǎn)區(qū)，因晚霜危害及倒春寒常導(dǎo)致核桃減產(chǎn)甚至絕收。因此，對核桃抗性機(jī)理及抗性育種的研究十分必要。筆者通過對低溫脅迫下游離脯氨酸含量、丙二醛(MDA)含量和超氧化物歧化酶(SOD)活性3項(xiàng)抗性指標(biāo)的變化進(jìn)行比較分析，旨在為核桃砧木抗性育種研究提供理論依據(jù)。

1　材料與方法

1.1試驗(yàn)材料

參試品種為晉RS-1系、晉RS-2系、晉RS-3系核桃砧木及中林1號早實(shí)核桃，均為山西省林業(yè)科學(xué)研究院交城試驗(yàn)基地樹勢基本一致的5年生盛果期樹。晉RS系核桃砧木是山西省林業(yè)科學(xué)研究院近年來選育的核桃砧木品種，其中，晉RS-1系于2012年通過了山西省林木良種審定。選取樹冠外圍生長健壯、粗細(xì)均勻的1年生枝條為試驗(yàn)材料。

1.2試驗(yàn)處理

2015年10月9日采樣，取回樣品先用清水沖洗干凈，再用蒸餾水沖洗3次，然后用吸水紙擦干，對枝條末端進(jìn)行蠟封。之后將每個品種的枝條分為5份，置于超低溫冰箱中低溫處理12 h，處理溫度分別為0 ℃，-10 ℃，-20 ℃，-30 ℃，-40 ℃.

1.3測定指標(biāo)及方法

游離脯氨酸含量采用酸性茚三酮染色法進(jìn)行測定，丙二醛(MDA)含量采用硫代巴比妥酸(TBA)法進(jìn)行測定，超氧化物歧化酶(SOD)活性采用氯化硝基四氮唑藍(lán)(NBT)光化還原法進(jìn)行測定。每個處理重復(fù)5次。

1.4數(shù)據(jù)處理

試驗(yàn)數(shù)據(jù)采用Excel及SPSS軟件進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析處理。

2　結(jié)果與分析

2.1游離脯氨酸含量分析

游離脯氨酸是植物體內(nèi)普遍存在的一種保護(hù)性有機(jī)溶劑，可在發(fā)生低溫脅迫時作為滲透調(diào)節(jié)物質(zhì)、蛋白質(zhì)保護(hù)分子、活性氧清除劑等。低溫脅迫對4個品種核桃枝條游離脯氨酸含量的影響見圖1.

圖1　低溫脅迫對核桃枝條游離脯氨酸含量的影響

由圖1可以看出，各核桃品種游離脯氨酸含量隨溫度降低整體呈上升趨勢，但不同品種間游離脯氨酸含量的變化規(guī)律不同。晉RS-1系呈“降—升”的趨勢，晉RS-2系和中林1號均呈“升—降—升”的趨勢，晉RS-3系始終呈上升的趨勢；且與同處理的其它品種相比，晉RS-3系的游離脯氨酸含量始終最高。各品種核桃枝條游離脯氨酸含量最高值均出現(xiàn)在-40 ℃.

低溫脅迫下不同品種核桃枝條游離脯氨酸含量的差異性分析見表1.

表1　低溫脅迫下不同品種核桃枝條 游離脯氨酸含量差異性分析　μg/g

由表1可以看出，-10 ℃～-40 ℃的4個處理中各品種間游離脯氨酸含量差異顯著。

2.2丙二醛(MDA)含量分析

丙二醛(MDA)是一種細(xì)胞膜質(zhì)過氧化產(chǎn)物，其含量隨細(xì)胞膜質(zhì)被破壞程度的升高而增高。低溫脅迫對4個品種核桃枝條MDA含量的影響見圖2.

圖2　低溫脅迫對核桃枝條MDA含量的影響

由圖2可以看出，參試核桃品種枝條細(xì)胞中MDA含量總體呈增長態(tài)勢，這與前人的研究結(jié)果一致。但不同品種(系)間MDA含量變化趨勢差異顯著，見表2.

表2　低溫脅迫下不同品種核桃枝條 MDA含量差異性分析　μmol/g

由表2可以看出，在-10 ℃之前，中林1號的MDA含量最低，證明其細(xì)胞的完好程度最高。當(dāng)溫度為-20 ℃時，中林1號的MDA含量迅速升高至第2位，增幅最大；晉RS-1系及晉RS-3系的增幅小于中林1號，證明其細(xì)胞的破壞程度小于中林1號；而晉RS-2系的MDA含量不降反升，可能是由于其細(xì)胞的抗逆機(jī)制導(dǎo)致。

2.3SOD活性分析

在低溫條件下，由于植物自身抗逆性的生理作用，SOD活性會逐漸升高。但是隨著溫度進(jìn)一步降低，植物細(xì)胞結(jié)構(gòu)被破壞，SOD活性也會隨之降低。低溫脅迫對4個品種核桃枝條SOD活性的影響見圖3.

圖3　低溫脅迫對核桃枝條SOD活性的影響

由圖3可以看出，4個參試品種的SOD活性隨溫度降低均呈先升后降的趨勢。晉RS-1系和晉RS-2系的拐點(diǎn)出現(xiàn)在-30 ℃，晉RS-3系和中林1號的拐點(diǎn)出現(xiàn)在-20 ℃.而且在-20 ℃時，中林1號SOD活性大于晉RS-3系。因此，4個品種核桃枝條SOD活性大小為晉RS-1系>晉RS-2系>中林1號>晉RS-3系。

低溫脅迫下不同品種核桃枝條SOD活性的差異性分析見表3.

表3　低溫脅迫下不同品種核桃枝條 SOD活性差異性分析　μ/g

3　討論

游離脯氨酸含量、MDA含量及SOD活性是衡

量果樹抗寒性的生理指標(biāo)，其在低溫脅迫下呈現(xiàn)的變化規(guī)律可在一定程度上體現(xiàn)核桃抗寒性的強(qiáng)弱。一般來說，游離脯氨酸含量、SOD活性和樹體抗寒性呈正相關(guān)關(guān)系，MDA含量則與抗寒性呈負(fù)相關(guān)關(guān)系。

試驗(yàn)結(jié)果表明，參試核桃品種游離脯氨酸含量隨著處理溫度的下降呈增長趨勢，但不同品種間游離脯氨酸含量變化趨勢不同，且其含量差異顯著。參試核桃品種MDA含量隨處理溫度的下降總體呈增長趨勢，這與前人的研究結(jié)果一致，但不同品種(系)間MDA含量及變化趨勢差異顯著。參試品種的SOD活性隨處理溫度的下降總體呈“先升后降”的趨勢，其原因可能是低溫脅迫先引起核桃枝條細(xì)胞的抗逆性反應(yīng)，使SOD活性上升。但隨著溫度的進(jìn)一步降低，核桃枝條細(xì)胞結(jié)構(gòu)被破壞，導(dǎo)致SOD活性逐步降低，這與相昆、張婷等人的研究結(jié)果基本一致。

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Research on Cold Resistance of Jin RSJuglansregiaStock

He Qi

(ShanxiAcademyofForestSciences,Taiyuan030012,China)

Effect of low temperature stress on free proline content, MDA content and SOD activity of one-year-old branches of Jin RS-1, Jin RS-2, Jin RS-3Juglansregiastock and Zhonglin 1 early-bearingJuglansregiathrough setting 5 temperature treatments such as 0 ℃, -10 ℃, -20 ℃, -30 ℃ and -40 ℃. Results showed that the free proline content of each testing variety increased with fall of temperature, but changes between the 4 testing varieties were different. The maximum value of free proline contents appeared when the temperature was -40 ℃, and the free proline content between the 4 testing varieties under same temperature treatment were significantly different. The MDA content of each testing variety increased with fall of temperature, but changes between the 4 testing varieties were significantly different. SOD activity of each testing variety increased first and then decreased with fall of temperature. The maximum value of SOD activity of Jin RS-1 and Jin RS-2Juglansregiastock appeared when the temperature was -30 ℃, while the maximum value of SOD activity of Jin RS-3Juglansregiastock and Zhonglin 1 early-bearingJuglansregiaappeared when the temperature was -20 ℃. And the SOD activity between the 4 testing varieties were significantly different.

JuglansregiaL.; Cold resistance; SOD activity; MDA; Free proline

2016-05-29

中央財(cái)政林業(yè)科技推廣示范項(xiàng)目[2014]02；山西省林業(yè)廳科技創(chuàng)新項(xiàng)目“核桃抗晚霜品種選育”

賀奇(1982—)，男，山西蒲縣人，2010 年畢業(yè)于山西農(nóng)業(yè)大學(xué)，工程師。

S664.1

A

1007-726X(2016)03-0025-03