低溫脅迫下5個(gè)杏樹(shù)品種的抗寒性研究

古力娜?阿拉山，阿爾斯蘭

(1.新疆林業(yè)科學(xué)院，新疆 烏魯木齊 830063；2.新疆農(nóng)業(yè)大學(xué)，新疆 烏魯木齊 830000)

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低溫脅迫下5個(gè)杏樹(shù)品種的抗寒性研究

古力娜?阿拉山1，阿爾斯蘭2

(1.新疆林業(yè)科學(xué)院，新疆 烏魯木齊 830063；2.新疆農(nóng)業(yè)大學(xué)，新疆 烏魯木齊 830000)

以引進(jìn)的‘玉杏’、‘紅豐’、‘凱特’、‘紅太陽(yáng)’、‘大棚王’等5個(gè)杏品種1年生休眠枝為試材,經(jīng)低溫處理后，測(cè)定其相對(duì)電導(dǎo)率、可溶性糖、游離脯氨酸(Pro)含量、丙二醛(MDA)的含量，研究越冬枝條的抗寒性。結(jié)果表明：參試品種電解質(zhì)滲出率、可溶性糖含量、丙二醛(MDA)含量和游離脯氨酸(Pro)含量均隨著溫度的降低而增高，同一低溫脅迫下，不同品種間相對(duì)電解質(zhì)滲出率、可溶性糖含量、丙二醛(MDA)含量和游離脯氨酸(Pro)含量不同，表明各品種間抗寒性差異顯著。不同品種抗寒力排序?yàn)椋骸裥印? ‘紅豐’> ‘凱特’>‘紅太陽(yáng)’>‘大棚王’。

杏； 抗寒性 ；生理生化指標(biāo)

杏(Armeniacavulgaris)是我國(guó)一種優(yōu)良的果樹(shù)品種，對(duì)荒漠干旱氣候適應(yīng)力強(qiáng)[1]。新疆果樹(shù)面積排在第二，占新疆栽培果樹(shù)面積的90%都分布于南疆；杏樹(shù)先葉后花，杏花四月初開(kāi)，當(dāng)月落花，但是由于其花期短，休眠期短，極易受到晚霜的危害， 造成減產(chǎn)甚至絕收。2006—2007 年連續(xù) 2 年在新疆南疆地區(qū)冬季出現(xiàn)嚴(yán)重的凍害，大面積杏樹(shù)花芽?jī)鏊?，枝條抽干，導(dǎo)致杏樹(shù)連續(xù)兩年減產(chǎn)，個(gè)別杏園甚至絕產(chǎn)[2]。所以研究杏樹(shù)枝條越冬情況和花果抗寒能力有重要的意義 。采用人工模擬低溫脅迫研究植物抗寒性與生理生化指標(biāo)的關(guān)系,并對(duì)抗寒性做出評(píng)價(jià),是目前植物抗寒性研究的主要方法之一。本試驗(yàn)選擇了 5個(gè)栽培品種,進(jìn)行了越冬枝條的相關(guān)生理生化指標(biāo)的測(cè)定研究，旨在為選擇抗寒品種提供理論依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 材料

供試的材料均取自新疆林科院瑪納斯試驗(yàn)苗圃引進(jìn)品種‘玉杏’‘紅豐’‘凱特’‘紅太陽(yáng)’‘大棚王’5個(gè)品種。樹(shù)齡為 3 a ，選取中部(直徑 1 cm 左右)生長(zhǎng)良好長(zhǎng)勢(shì)基本一致的1年生休眠枝條試驗(yàn)材料。

1.2 方法

1.2.1 材料處理 將休眠枝條在采樣地從積雪中取出，選取枝條上盡量有較多的芽，最好一個(gè)枝條上有6～10個(gè)芽。每個(gè)品系取50個(gè)枝條，將取下的材料在剪口處涂抹凡士林后裝入塑料袋密封帶回實(shí)驗(yàn)室。按品系貼上標(biāo)簽裝入聚乙烯袋中，用濕紗布(捏住后紗布不能擠出水為標(biāo)準(zhǔn))包裹材料，用保鮮袋放置0～4 ℃冰箱中保存，將枝條切成小薄片，每份取樣1.0 g，保存?zhèn)溆?。將各個(gè)脅迫溫度和各個(gè)脅迫時(shí)間進(jìn)行編號(hào)，便于后面的數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)；試驗(yàn)品種為：紅豐，大棚王、玉杏紅、紅太陽(yáng)、凱特；試驗(yàn)樣品于2013年1月12日采于林科院瑪納斯平原林場(chǎng)實(shí)驗(yàn)基地，采樣當(dāng)天溫度-10 ℃；試驗(yàn)冷脅迫處理時(shí)間：降溫和升溫速度均為3 ℃?h-1,達(dá)到所需溫度后持續(xù)處理12 h、24 h、36 h、48h。

將5個(gè)試驗(yàn)品種1年生枝條均分成5份，用干凈紗布包裹放入塑料袋中，置于冰箱中保存?zhèn)溆谩Ｓ锰荻冉禍胤?分組進(jìn)行冷凍處理。降溫和升溫速度為3 ℃?h-1,冷凍溫度分別為0、-25、-30、-35和-40 ℃,達(dá)到所需溫度后持續(xù)處理12 h。

1.2.2 測(cè)定方法 相對(duì)電導(dǎo)率采用電導(dǎo)儀測(cè)定[3]; 可溶性總糖含量采用蒽酮比色法測(cè)定[4，5]；游離脯氨酸(Pro)含量采用茚三酮法[4，5]; 丙二醛(MDA)含量采用硫代巴比妥酸法測(cè)定[4-6]。

1.2.3 低溫脅迫下材料處理 通過(guò)低溫試驗(yàn)箱模擬田間低溫對(duì)實(shí)驗(yàn)材料進(jìn)行低溫脅迫處理，根據(jù)(2013年 )1月上旬的溫度，設(shè)置梯度脅迫溫度，脅迫處理設(shè)置為0、-25、-30、-35和-40 ℃ 5個(gè)處理。將待低溫處理的材料放入高低溫交變程控實(shí)驗(yàn)箱，-4 ℃?h-1速度自動(dòng)降溫，降到所設(shè)置溫度后維持12、24、36、48 h 后，當(dāng)天取出脅迫處理后的材料直接用于抗寒性測(cè)定。

1.2.4 數(shù)據(jù)處理 采用Excel2003和SPSS19.0軟件分析實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)。

2.結(jié)果與分析

2.1 杏樹(shù)不同品種在低溫脅迫下相對(duì)電導(dǎo)率變化

植物組織受到逆境傷害時(shí)，由于膜的功能受損或結(jié)構(gòu)破壞，而使其透氣性增大，細(xì)胞內(nèi)各種水溶性物質(zhì)包括電解質(zhì)有不同程度的外滲，將植物組織浸入無(wú)離子水中，水的電導(dǎo)將因電解質(zhì)的外滲而加大，傷害越重，外滲越多，電導(dǎo)度的增加也越大，故可用電導(dǎo)儀測(cè)定外滲的電導(dǎo)度增加值而得知傷害程度。

細(xì)胞膜結(jié)構(gòu)易遭到破壞，導(dǎo)致溶質(zhì)外滲，則植物抗寒性越差。反之抗寒性越強(qiáng)。對(duì)杏樹(shù)不同杏品種低溫處理后組織電解質(zhì)滲出率增加的速率因品種而異。在-25 ℃低溫脅迫時(shí)，與對(duì)照相比，紅豐，紅太陽(yáng)、玉杏、大棚王和凱特的相對(duì)電導(dǎo)率增幅均較小，分別為30%、35%、31%、40%、34%，可看出在此溫度下，對(duì)參試杏樹(shù)各品種的影響相對(duì)??；在-30 ℃低溫脅迫時(shí)相對(duì)電導(dǎo)率增幅均不明顯；當(dāng)?shù)蜏?40 ℃及以下時(shí)，各品種的相對(duì)電導(dǎo)率≥69.5%，說(shuō)明當(dāng)溫度降至40 ℃時(shí)，新疆重點(diǎn)推廣的杏樹(shù)品種均將遭受?chē)?yán)重的凍害。

表1 杏樹(shù)不同品種在低溫處理后其相對(duì)電導(dǎo)率 %

2.2 杏樹(shù)低溫脅迫對(duì)可溶性糖含量的影響

可溶性糖是植物體內(nèi)重要的滲透調(diào)節(jié)物質(zhì)和能量物質(zhì)。它不僅能夠增加細(xì)胞內(nèi)溶質(zhì)濃度，降低細(xì)胞的冰點(diǎn)，還可緩沖細(xì)胞質(zhì)過(guò)度脫水，保護(hù)細(xì)胞質(zhì)膠體不致遇冷凝固，從而減少低溫對(duì)細(xì)胞的傷害。5個(gè)優(yōu)質(zhì)杏品種經(jīng)過(guò)低溫脅迫處理后枝條中可溶性糖含量變化如圖2所示，隨著脅迫溫度的下降，枝條中可溶性糖含量呈逐漸增高的趨勢(shì)，但不同品種之間可溶性糖含量的變化各異。玉杏的可溶性糖含量變化最大，大鵬王的可溶性糖含量變化最小。

表2 杏樹(shù)不同品種在在低溫處理后其可溶性糖量 μg?g-1

2.3 低溫脅迫對(duì)脯氨酸含量的影響

植物在正常條件下,游離脯氨酸含量很低,但遇到逆境時(shí),游離脯氨酸便會(huì)大量積累,脯氨酸含量高的品種抗逆性較強(qiáng),反之較弱[10]。5個(gè)優(yōu)質(zhì)杏品種經(jīng)過(guò)低溫脅迫處理后枝條中可溶性糖含量變化如表3所示，當(dāng)脅迫溫度由-25 ℃降為-30 ℃時(shí)，5個(gè)優(yōu)質(zhì)杏品種枝條中的脯氨酸含量變化不大。當(dāng)脅迫溫度低于-30 ℃時(shí)，5個(gè)優(yōu)質(zhì)杏品種枝條中的脯氨酸含量都開(kāi)始增加，其中玉杏的脯氨酸含量曲線(xiàn)變化幅度較大，紅太陽(yáng)和大鵬王的曲線(xiàn)變化幅度比較平緩。脅迫溫度為-45 ℃時(shí)，玉杏的脯氨酸含量增幅最大，增幅為373.548 3 ug?g-1，紅太陽(yáng)的脯氨酸含量增幅最小，增幅為73.548 3 ug?g-1。

表3 杏樹(shù)不同品種在在低溫處理后其脯氨酸含量 μg?g-1

2.4 低溫脅迫對(duì)丙二醛含量的影響

丙二醛是膜脂質(zhì)過(guò)氧化的產(chǎn)物,其含量的多少是膜脂質(zhì)過(guò)氧化作用強(qiáng)弱的一個(gè)重要指標(biāo)[11]。丙二醛含量高說(shuō)明植物抗寒性弱，反之，則抗寒性強(qiáng)。低溫脅迫下5個(gè)優(yōu)質(zhì)杏品種枝條中的MDA含量的測(cè)定結(jié)果見(jiàn)表4，可以看出5個(gè)優(yōu)質(zhì)杏品種的MDA含量均隨著溫度的降低而升高。大鵬王的丙二醛含量高于其他4個(gè)優(yōu)質(zhì)杏品種，增幅最大，增幅為1.604 9 mmol?g-1，玉杏的丙二醛含量始終處于較低的水平，增幅最小，增幅為1.062 9 mmol?g-1。從丙二醛的含量來(lái)看,5個(gè)優(yōu)質(zhì)杏品種中玉杏的抗寒性最強(qiáng)，大鵬王的抗寒性最弱。

表4 杏樹(shù)不同品種在在低溫處理后其丙二醛含量 mmol?g-1

3 結(jié)論與討論

在植物抗寒性研究中，采用生態(tài)、形態(tài)、理化或生化的單一指標(biāo)進(jìn)行抗寒性鑒定，很難反映植物的抗寒實(shí)質(zhì)。植物的生理過(guò)程是錯(cuò)綜復(fù)雜的，植物的抗性受多種因素影響，利用各種指標(biāo)對(duì)植物的抗寒性進(jìn)行綜合評(píng)價(jià)，克服單指標(biāo)鑒定的不足，能較準(zhǔn)確地反映植物的抗寒實(shí)質(zhì)。因此，引進(jìn)的杏樹(shù)各品種自身的生物學(xué)特性，進(jìn)行合理的栽培，以增強(qiáng)其耐低溫能力。

本實(shí)驗(yàn)主要利用低溫脅迫對(duì)細(xì)胞膜透性、膜脂氧化性、滲透調(diào)節(jié)物質(zhì)等三方面的影響不同，得出的結(jié)論各不同；掌握5個(gè)優(yōu)質(zhì)杏品種的抗寒性，篩選抗寒性好的杏品種。

本研究結(jié)果表明，5個(gè)優(yōu)質(zhì)杏品種枝條的電解質(zhì)滲出率、可溶性糖含量、脯氨酸含量、丙二醛含量與誘導(dǎo)低溫達(dá)到顯著相關(guān)水平。綜上所述，5個(gè)優(yōu)質(zhì)杏品種的抗寒性強(qiáng)弱為：玉杏>紅豐>凱特>紅太陽(yáng)>大棚王。

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Cold Resistance of 5 Varieties ofArmeniacavulgarisunder Low Temperature Stress

Gulina?Alashan1,A Ersilan2

(1.Xinjiang Academy of Forestry Sciences,Urumqi 830063,China;2.Xinjiang Agricultural University,Urumqi 830000,China)

Taking introducedArmeniacavulgaris‘Yuxin’ ,Armeniacavulgaris‘Hongfeng’ ,Armeniacavulgaris‘Kaite’,Armeniacavulgaris‘Hongtaiyang’ &Armeniacavulgaris‘Dapengwang’ of five apricot varieties as materials,after treatment of low temperature,determination relative conductivity,soluble sugar,free proline (Pro) content,malondialdehyde (MDA) content,cold-resistance of overwintering branches were studied. Result shows that electrolyte leakage,content of soluble sugar content,malondialdehyde (MDA) and free proline (Pro) of varieties increase with the decrease of temperature. Under low temperature stress,relative electrolyte leakage,content of soluble sugar,malondialdehyde (MDA) and free proline (Pro) of various varieties are significant,which shows the cold resistance of various varieties are significant different. Different varieties of resistance Cold force sort:Armeniacavulgaris‘Yuxin’>Armeniacavulgaris‘Hongfeng’>Armeniacavulgaris‘Kaite’>Armeniacavulgaris‘Hongtaiyang’>Armeniacavulgaris‘Dapengwang’.

Armeniacavulgaris; cold resistance; physiological and biochemical indices

1005-5215(2016)10-0043-03

2016-08-23

新疆維吾爾自治區(qū)財(cái)政林業(yè)科技專(zhuān)項(xiàng)資金項(xiàng)目(2011-03)

古力娜?阿拉山(1968-)，女(哈薩克族)，新疆伊寧人，研究生，副研究員，現(xiàn)從事防沙治沙等方面研究.

阿爾斯蘭，Email:nadyla007@126.com

S662.2

A

10.13601/j.issn.1005-5215.2016.10.017