不同蘋果矮化砧木苗抗寒性比較

馮梅，曹亞軍，陳剛，肖麗娟，王華強，黃鵬

（兵團(tuán)第一師農(nóng)業(yè)科學(xué)研究所，新疆阿拉爾843300）

不同蘋果矮化砧木苗抗寒性比較

馮梅，曹亞軍，陳剛，肖麗娟，王華強，黃鵬

（兵團(tuán)第一師農(nóng)業(yè)科學(xué)研究所，新疆阿拉爾843300）

本試驗通過對不同蘋果矮化砧木苗葉片的可溶性糖、可溶性蛋白、游離脯氨酸和丙二醛含量以及過氧化物酶活性的測定，采用隸屬函數(shù)值綜合評價方法，對8種砧木苗進(jìn)行綜合評價。結(jié)果表明，八棱海棠+SH1抗寒性最強，YB0009次之，平邑甜茶最差。在基砧上嫁接中間砧，可有效提高砧木苗的抗寒性；不同砧木苗中，在相同中間砧的條件下，八棱海棠為基砧的砧木苗的抗寒性高于以平邑甜茶為基砧砧木苗。

蘋果；矮化砧；生理生化指標(biāo)；抗寒性

中國蘋果的栽培面積及產(chǎn)量均居世界第一位，是當(dāng)之無愧的全球蘋果第一生產(chǎn)大國[1]，而新疆是我國蘋果重要的產(chǎn)區(qū)之一。目前世界蘋果主要以矮化密植栽培為主，而矮化砧木是矮化密植栽培的主要方式。由于不同砧木的特性各不相同，抗寒性也有差別，且我國復(fù)雜的地理條件及氣候條件，如果矮化砧木選擇不當(dāng)，在生產(chǎn)過程中，會造成矮化蘋果植株遭受不同程度的凍害，尤其是在高緯度栽培區(qū)，其抗寒力決定著蘋果植株的越冬安全、樹勢及產(chǎn)量等。因此，目前迫切需要選育抗寒性強的矮化砧木，以促進(jìn)新疆乃至北方地區(qū)蘋果矮化密植集約化栽培進(jìn)程。

植物的抗寒性具有明顯的季節(jié)性[2]，若與環(huán)境極端低溫的年周期不同步[3]，就極易形成凍害。目前，植物主要是經(jīng)過或不經(jīng)過冷凍處理的方法來估測其抗寒性[2]，且在抗寒機理、抗寒性鑒定、抗寒資源評價及抗寒性遺傳育種等領(lǐng)域做了大量研究工作，并取得了良好的進(jìn)展[4]，認(rèn)為植株葉片或枝條的電導(dǎo)率大小[5-9]、可溶性糖、可溶性蛋白、丙二醛和游離脯氨酸含量以及酶活性等[10-18]與植物抗寒能力存在相關(guān)性，可作為衡量植物抗寒能力的主要指標(biāo)。隨著蘋果的矮砧密植趨勢的加大，一些科研機構(gòu)及院所通過引入國內(nèi)外優(yōu)良矮化砧木，對其進(jìn)行抗寒性鑒定和抗寒生理的評價等，最終提出部分抗寒力較強的矮化砧木[19-21]，由于我國蘋果栽培區(qū)域化嚴(yán)重。因此，結(jié)合各地區(qū)區(qū)域特點，篩選抗寒能力強的砧木是決定蘋果植株越冬安全、樹勢及產(chǎn)量的關(guān)鍵。目前，關(guān)于矮化砧資源的抗寒性研究報道較少。本研究對從國內(nèi)各地引入的蘋果抗寒矮化砧進(jìn)行抗寒性的比較試驗和評價，以期為新疆南疆乃至北方地區(qū)整個寒地蘋果抗寒矮化栽培發(fā)展有所裨益。

1　材料與方法

1.1試驗材料

供試蘋果矮化砧木品種為：八棱海棠、八棱海棠+SH1、八棱海棠+SH12、八棱海棠+SH6、八棱海棠+Y-1、Y-B0009、Y-C0002、平邑甜茶、平邑甜茶+SH1、平邑甜茶+Y-1，均采自于新疆兵團(tuán)第一師農(nóng)業(yè)科學(xué)研究所的蘋果矮砧資源圃。2015年9月初選取生長健壯、粗細(xì)一致的一年生枝條上的葉片，葉片健康、完整，其中中間砧為SH系的砧木葉片表面有一層絨毛。

1.2測定方法

將采集的葉片依次用自來水、蒸餾水沖洗，并用紗布擦干，放入塑料袋中，于-80℃下保存待用?？扇苄缘鞍缀繙y定采用考馬斯亮藍(lán)G-250染色法[22]、可溶性糖含量的測定采用蒽酮比色法[23]、游離脯氨酸含量的測定采用磺基水楊酸法[24]、過氧化物酶（POD）含量測定采用愈創(chuàng)木酚比色法[25]、丙二醛含量的測定采用硫代巴比妥酸[26]。測定時每品種均重復(fù)3次。

1.3數(shù)據(jù)處理

采用Exce12003和DPS7.05進(jìn)行數(shù)據(jù)處理與統(tǒng)計分析，多重比較采用LSD法。同時將整理后的數(shù)據(jù)用模糊數(shù)學(xué)隸屬度公式[27-28]進(jìn)行定量轉(zhuǎn)換，再將各指標(biāo)隸屬函數(shù)值取平均值進(jìn)行無性系間相互比較，其計算公式為：

如果某一指標(biāo)與評判結(jié)果為負(fù)相關(guān)，則用反隸屬函數(shù)進(jìn)行定量轉(zhuǎn)換，其計算公式為：

式中（1）（2）中：U（Xi）為隸屬函數(shù)值，Xi為無性系某項指標(biāo)測定值，Xmax和Xmin為所有參試無性系中某一指標(biāo)的最大值和最小值。

2　結(jié)果與分析

2.1不同砧木苗葉片可溶性蛋白含量的差異

蛋白質(zhì)含量的增加，有助于加強細(xì)胞的保水力，提高細(xì)胞內(nèi)的束縛水含量，降低冰點，并可導(dǎo)致細(xì)胞液過冷的形成，對發(fā)展高水平的抗寒性具有重要作用。從圖1可以看出，不同砧木苗葉片可溶性蛋白含量YB0009最高，八棱海棠+SH12最低。同一基砧不同中間砧葉片可溶性蛋白含量存在顯著差異：以平邑甜茶為基砧的砧木苗中，可溶性蛋白含量平邑甜茶+Y1顯著高于平邑甜茶+SH1和對照平邑甜茶；在自根砧苗中，可溶性蛋白含量YB0009顯著高于YC0002。在同一中間砧不同基砧苗中葉片可溶性蛋白含量存在差異：以Y1為中間砧的苗中，葉片可溶性蛋白含量平邑甜茶+Y1顯著高于八棱海棠+Y1。說明，中間砧和基砧的種類共同影響砧木苗葉片可溶性蛋白含量，且在基砧上嫁接中間砧可提高砧木苗葉片可溶性蛋白含量。

圖1　不同砧木苗葉片可溶性蛋白含量的差異

2.2不同砧木苗葉片可溶性糖含量的差異

可溶性糖的含量與抗寒性存在平行現(xiàn)象，抗寒性強的品種，可溶性糖的含量高[29]。從圖2可以看出，不同砧木苗中葉片可溶性糖含量八棱海棠+Y1最高，八棱海棠+SH6最低。同一基砧不同中間砧砧木苗葉片可溶性糖含量存在顯著差異；以八棱海棠為基砧的砧木苗中，各砧木苗顯著低于對照八棱海棠，且各砧木苗間也存在顯著性差異；以平邑甜茶為基砧的砧木苗中，葉片可溶性糖含量平邑甜茶+ SH1顯著低于對照平邑甜茶，且平邑甜茶+SH1與平邑甜茶+Y1間存在顯著性差異。在同一中間砧不同基砧砧木苗葉片可溶性糖含量存在顯著差異；以SH1為中間砧的砧木苗中，葉片可溶性糖含量八棱海棠+SH1顯著高于平邑甜茶+SH1；以Y1為中間砧的砧木苗中，葉片可溶性糖含量八棱海棠+Y1顯著高于平邑甜茶+Y1。說明，中間砧和基砧的種類共同影響砧木苗葉片可溶性糖含量，且在基砧上嫁接中間砧可降低砧木苗葉片可溶性蛋白含量。

圖2　不同砧木苗葉片可溶性糖含量的差異

2.3不同砧木苗葉片過氧化物酶活性的差異

過氧化物酶是植物體內(nèi)普遍存在活性較高的一種酶[30]，它能夠清除超氧自由基形成的H2O2，還有分解葉綠素及生長素的功能，POD活性越高抗寒能力越強。從圖3可以看出，不同砧木苗中葉片過氧化物酶活性八棱海棠+Y1最高，八棱海棠+SH12最低。在同一基砧不同中間砧砧木苗葉片過氧化物酶活性存在顯著差異：以八棱海棠為基砧的砧木苗中，葉片過氧化物酶活性八棱海棠+Y1顯著高于對照八棱海棠；八棱海棠+SH12顯著低于對照八棱海棠，且八棱海棠、八棱海棠+SH1與八棱海棠+SH6、八棱海棠+SH12、八棱海棠+Y1間以及八棱海棠+ SH6、八棱海棠+SH12、八棱海棠+Y1間存在顯著性差異；在自根砧苗中，葉片過氧化物酶活性YB0009顯著低于YC0002。在同一中間砧不同基砧砧木苗葉片過氧化物酶活性存在顯著差異：以Y1為中間砧的砧木苗中，葉片過氧化物酶活性八棱海棠+Y1顯著高于平邑甜茶+Y1。說明，中間砧和基砧的種類共同影響砧木苗葉片過氧化物酶活性。

圖3　不同砧木苗葉片過氧化物酶活性的差異

2.4不同砧木苗葉片丙二醛含量的差異

丙二醛是膜脂質(zhì)過氧化的產(chǎn)物，其含量的多少是膜脂質(zhì)過氧化作用強弱的一個重要指標(biāo)。從圖4可以看出，不同砧木苗中葉片丙二醛含量YC0002最高，八棱海棠+SH12最低。在同一基砧不同中間砧砧木苗葉片丙二醛含量存在顯著差異：以平邑甜茶為基砧的砧木苗中，葉片丙二醛含量平邑甜茶+ SH1、平邑甜茶+Y1顯著高于對照平邑甜茶。在同一中間砧不同基砧砧木苗葉片丙二醛含量存在顯著差異；以SH1為中間砧的砧木苗中，葉片丙二醛含量平邑甜茶+SH1顯著高于八棱海棠+SH1。說明，中間砧和基砧的種類共同影響砧木苗葉片丙二醛含量。

圖4　不同砧木苗葉片丙二醛含量的差異

2.5不同砧木苗葉片脯氨酸含量的差異

圖5　不同砧木苗葉片脯氨酸含量的差異

從圖5可以看出，不同砧木苗中葉片脯氨酸含量八棱海棠+SH6最高，YB0009最低。在同一基砧不同中間砧砧木苗葉片脯氨酸含量存在顯著差異：以八棱海棠為基砧的砧木苗中，各砧木苗葉片脯氨酸含量與對照八棱海棠間無顯著差異，但八棱海棠+SH6與八棱海棠+SH1、八棱海棠+Y1存在顯著性差異。在同一中間砧不同基砧砧木苗葉片脯氨酸含量存在差異。說明，中間砧和基砧的種類共同影響砧木苗葉片脯氨酸含量。

2.6蘋果矮化砧木品種間葉片各生理指標(biāo)間的相關(guān)性分析

從表1可以看出，5個生理生化指標(biāo)之間存在相關(guān)性，其中蛋白質(zhì)含量與可溶性糖、脯氨酸和POD含量呈負(fù)相關(guān)，與丙二醛含量呈正相關(guān)；可溶性糖含量與POD含量呈正相關(guān)，與丙二醛和脯氨酸含量呈負(fù)相關(guān)；POD含量與丙二醛含量呈正相關(guān)，與脯氨酸含量呈負(fù)相關(guān)；丙二醛含量與脯氨酸含量呈負(fù)相關(guān)。丙二醛以及脯氨酸含量與可溶性蛋白含量相關(guān)性最高，分別為0.503 9、-0.515 7。

表15　個生理生化指標(biāo)的相關(guān)系數(shù)矩陣

表2　不同砧木苗葉片生理指標(biāo)隸屬度的綜合評價

2.7不同砧木苗抗寒性的綜合評價

不同植物其抗寒性不同，目前可通過可溶性糖、游離脯氨酸、丙二醛和可溶性蛋白質(zhì)等含量以及過氧化物酶活性來估測植物的抗寒性[10-18]，但單從某一指標(biāo)含量去衡量其抗寒性，不科學(xué)，具有明顯的片面性。在該研究中，不同砧木苗的生理指標(biāo)含量均存在差異（如圖1～5所示）。因此采用隸屬函數(shù)值綜合評價方法，就10種砧木苗的生理指標(biāo)進(jìn)行綜合評價，即將各指標(biāo)的平均數(shù)值換算成隸屬函數(shù)值，取各指標(biāo)隸屬度的平均值作為10種砧木苗的綜合評定標(biāo)準(zhǔn)。經(jīng)綜合評價發(fā)現(xiàn)八棱海棠+Y1抗寒性最強，YB0009次之，平邑甜茶最差。在基砧上嫁接中間砧，可有效提高柘木苗的抗寒性；不同砧木苗在相同中間砧的條件下，八棱海棠為基砧的苗抗寒性高于以平邑甜茶為基砧的苗。

2.8不同砧木苗越冬抗寒性鑒定

在冬季露地不加任何保護(hù)措施的條件下，于次年4月通過對砧木的越冬存活率進(jìn)行調(diào)查（見表3），發(fā)現(xiàn)除平邑甜茶+SH1和平邑甜茶+Y-1外其余的均未受到凍害，并能正常生長，其中平邑甜茶+ SH1受凍率嚴(yán)重，達(dá)到54.55%，且不可恢復(fù)。

表3　不同矮化蘋果砧木越冬存活率比較

3　結(jié)論與討論

抗寒性是植物可以忍受嚴(yán)寒的冷凍溫度。是一系列的反應(yīng)體現(xiàn)在植物生理生化反應(yīng)中的結(jié)果[3]，往往受植物體內(nèi)許多基因共同調(diào)控，同時也可能受外部的環(huán)境因素的影響或限制[31-32]。

不同樹種間、同一果樹生長周期的不同階段以及果樹不同組織器官的抗寒性也存在差異。而測得果樹抗寒性的信息，對于研究抗寒育種的意義重大[32]。

當(dāng)氣溫降低時，植物生長受到影響，植物體內(nèi)一方面誘導(dǎo)活性氧清除酶類的活性升高及抗氧化物質(zhì)含量的增加，有效地清除活性氧[33]；另一方面，通過積累或分解滲透調(diào)節(jié)物質(zhì)，調(diào)節(jié)細(xì)胞滲透平衡[34]，來共同緩解逆境脅迫對植物的傷害。一般認(rèn)為，可溶性糖、游離脯氨酸、丙二醛和可溶性蛋白質(zhì)等含量以及過氧化物酶活性與植物的抗逆性密切相關(guān)[10-18]，較高含量的脯氨酸、可溶性糖、可溶性蛋白質(zhì)、游離脯氨酸和過氧化物酶活性等以及較低含量的丙二醛是植物抗寒性增強的內(nèi)在原因。因此，通過檢測其含量，來作為預(yù)測果樹的抗寒性的重要指標(biāo)。但是由于植物的生理過程較為復(fù)雜，植物的抗寒性受很多因素影響，孤立地用單一指標(biāo)很難反映植物的抗寒本質(zhì)。因此，本研究通過對矮化砧木苗葉片的可溶性蛋白、可溶性糖、丙二醛和游離脯氨酸含量以及過氧化物酶活性的測定，采用隸屬函數(shù)值綜合評價方法，將各指標(biāo)的平均數(shù)值換算成隸屬函數(shù)值，取各指標(biāo)隸屬度的平均值作為10種砧木苗的綜合評定標(biāo)準(zhǔn)。經(jīng)綜合評價發(fā)現(xiàn)八棱海棠+Y1抗寒性最強，YB0009次之，平邑甜茶最差。在基砧上嫁接中間砧，可有效提高苗的抗寒性；不同砧木苗中，在相同中間砧的條件下，八棱海棠為基砧苗的抗寒性高于以平邑甜茶為基砧苗。

[1]中華人民共和國國家統(tǒng)計局.中國統(tǒng)計年鑒（2008）[M].北京：中國統(tǒng)計出版社，2008.

[2]張鋼.國外木本植物抗寒性測定方法綜述[J].世界林業(yè)研究，2005，18（5）：14-20.

[3]邱乾棟，呂曉貞，臧德奎，等.植物抗寒生理研究進(jìn)展[J].山東農(nóng)業(yè)科學(xué)，2009，8：53-57.

[4]潘杰，簡令成.植物寒害和抗寒機制中膜與蛋白質(zhì)研究的進(jìn)展[J].植物學(xué)通，1990，7（1）：1-5.

[5]李喜森，榮志祥，李恩生，等.蘋果矮化砧木77-34選育研究[J].北方果樹，2004（4）：4-9.

[6]沙廣利，黃粵，李凌.蘋果新矮砧抗寒性電導(dǎo)法測定[J].中國農(nóng)學(xué)通報，2000，16（1）：51-52.

[7]曲柏宏，樸紅權(quán)，代志國，等.利用電導(dǎo)法測定蘋果新品種的抗寒性[J].北方果樹，1998（1）：5-6.

[8]郁俊誼，張繼謝.秦冠和富士蘋果臨界致死低溫測定[J].陜西農(nóng)業(yè)科學(xué)，1994（2）：28.

[9]牛立新，張延龍.蘋果品種抗寒性測定及其評價方法探討[J].落葉果樹，1996（增刊）：1-2.

[10]劉大林.低溫脅迫下番石榴葉片生理生化變化的探討[J].林業(yè)科學(xué)，2003，39（1）：38-41.

[11]張基德，李玉梅，陳艷秋，等.梨品種枝條可溶性糖、脯氨酸含量變化規(guī)律與抗寒性的關(guān)系[J].延邊大學(xué)農(nóng)學(xué)學(xué)報，2004，12（4）：281-285.

[12]王麗雪，李榮富，張福仁.葡萄枝條中蛋白質(zhì)（過氧化物酶活性）變化與抗寒性的關(guān)系[J].內(nèi)蒙古農(nóng)牧學(xué)院學(xué)報，1996，17（1）：45-49.

[13]姚勝蕊，曾驤，簡令成.桃花芽越冬過程中糖積累和質(zhì)壁分離動態(tài)與品種抗寒性的關(guān)系[J].果樹科學(xué)，1991，8（1）：13-18.

[14]周碧燕，陳杰忠，季作梁，等.香蕉越冬期間SOD活性和可溶性蛋白質(zhì)含量的變化[J].果樹科學(xué)，1999，16（3）：192-196.

[15]劉艷，趙虎成.梨枝條中淀粉（還原糖及脂類物質(zhì)的動態(tài)變化與抗寒性關(guān)系[J].內(nèi)蒙古農(nóng)業(yè)大學(xué)學(xué)報，2002，23（1）：57-60.

[16]何開躍，李曉儲，黃利斌，等.冷凍脅迫對福建柏苗可溶性糖和丙二醛（MDA）含量的影響[J].江蘇林業(yè)科技，2000（6）：6-8.

[17]武維華.植物生理學(xué)[M].北京：科學(xué)出版社，2003.

[18]謝曉金，李映雪，張耀鴻.園林植物抗寒性測定技術(shù)的研究[J].福建林業(yè)科技，2008（9）：244-247.

[19]李登科.SH系蘋果矮化砧的主要性狀及其利用技術(shù)[J].北方果樹，1994（1）：8-10.

[20]林鳳起.蘋果矮化砧GM-256經(jīng)濟(jì)性狀的研究[J].北方園藝，1993（2）：5-8.

[21]楊廷楨.早果矮化蘋果矮化砧木Y系選育研究初報[J].中國農(nóng)學(xué)通報，2006，22（6）：273-276.

[22]張志良.植物生理學(xué)實驗指導(dǎo)（第二版）[M].北京：高等教育出版社，1990.160-162.

[23]上海植物生理學(xué)會.植物生理學(xué)實驗手冊[M].上海：上?？茖W(xué)技術(shù)出版社，1985.134-136.

[24]張殿忠，汪沛洪，趙會賢.測定小麥葉片游離脯氨酸的方法[J].植物生理學(xué)通訊，1990，26（4）：62-65.

[25]高俊鳳.植物生理學(xué)實驗技術(shù)[M].西安：世界圖書出版公司，2000.

[26]趙世杰，史國安，董新純.植物生理學(xué)實驗指南[M].北京：中國農(nóng)業(yè)科學(xué)技術(shù)出版社，2002.

[27]高建社，王軍，周永學(xué)，等.5個楊樹無性系抗旱性研究[J].西北農(nóng)林科技大學(xué)學(xué)報：自然科學(xué)版，2005，33（2）：112-116.

[28]武媛林.酸棗種質(zhì)資源的評價及選優(yōu)[D].保定：河北農(nóng)業(yè)大學(xué)，2008.

[29]粟本文.茶樹抗寒性研究概況[J].茶樹科學(xué)簡報，1991（4）22-28.

[30]孫昌祖，劉家琪.低溫脅迫對青楊葉片O2、MDA、膜透性、葉水勢及保護(hù)酶的影響[J].內(nèi)蒙古林學(xué)院學(xué)報，1998，20（3）：32-36.

[31]Lindén L.Measuring cold hardiness in woody plants[D]. Doctorial Thesis，2002.

[32]Zhang G.A review of methods for measuring frost hardiness in woody plants abroad[J].World Forest Science and Research，2005，18（5）：14-20.

[33]鄧雪柯，喬代蓉，李良，等.低溫脅迫對紫花首蓓生理特性影響的研究田[J].四川大學(xué)學(xué)報：自然科學(xué)版，2005，42（1）：190-194.

2016—10—11