早熟油桃品種的抗寒性對(duì)比試驗(yàn)

尤超　沈虹　郭世榮

摘要：以早紅珠等6個(gè)油桃品種為試材，研究自然降溫條件下植株的田間耐寒性及低溫脅迫下花器官的生理生化變化。結(jié)果表明，油桃花蕾的抗寒性強(qiáng)弱順序?yàn)橹杏?號(hào)>早紅珠>黃九>東方紅>金碩>靈寶，花朵的抗寒性強(qiáng)弱依次為中油9號(hào)>早紅珠>黃九>金碩>靈寶>東方紅；經(jīng)主成分分析和隸屬函數(shù)分析法綜合評(píng)價(jià)，抗寒性強(qiáng)的油桃品種為早紅珠、中油9號(hào)，抗寒性弱的油桃品種為靈寶、東方紅；評(píng)價(jià)油桃耐寒性的最佳處理溫度為-2 ℃。

關(guān)鍵詞：低溫脅迫；油桃；早熟；生理指標(biāo)；抗寒性

中圖分類號(hào)： S662.101文獻(xiàn)標(biāo)志碼： A

文章編號(hào)：1002-1302（2017）14-0119-04

適宜溫度是植物生長(zhǎng)所必需的環(huán)境條件，低溫卻是限制地球上植物分布與生長(zhǎng)的重要因素，而低溫傷害是全世界農(nóng)林生產(chǎn)中損失巨大的一種自然災(zāi)害[1]。在果樹生產(chǎn)中，低溫傷害也是主要的自然災(zāi)害之一，特別是對(duì)早花果樹，常因遭受早春寒潮襲擊而影響果樹生產(chǎn)。果樹一般是多年生的，一旦受害將比其他作物產(chǎn)生的后果更為嚴(yán)重[2-4]。我國(guó)的棚室結(jié)構(gòu)一般較為簡(jiǎn)單，再加上溫室的低溫逆轉(zhuǎn)現(xiàn)象，果樹花期的正常發(fā)育和生長(zhǎng)往往會(huì)受到影響，低溫傷害造成的果樹減產(chǎn)或栽培失敗是設(shè)施生產(chǎn)中一個(gè)突出的問(wèn)題。

目前，學(xué)者們對(duì)果樹的耐寒性進(jìn)行了大量研究，但對(duì)油桃（Prunus persica var.nectarina）的耐寒性研究鮮見報(bào)道。油桃是重要的多年生果樹，經(jīng)濟(jì)、社會(huì)及生態(tài)價(jià)值較高，而很多地區(qū)的霜凍現(xiàn)象則嚴(yán)重制約了當(dāng)?shù)赜吞耶a(chǎn)業(yè)的發(fā)展[5-7]。為此，研究油桃在低溫脅迫條件下各生理指標(biāo)的響應(yīng)情況，探討油桃在低溫脅迫時(shí)主要的生理變化狀況，為油桃的耐寒性進(jìn)一步研究提供參考依據(jù)。

1材料與方法

1.1試劑和儀器

三氯乙酸、乙酸乙酯、濃硫酸、脯氨酸（Pro）、硫代巴比妥酸、葡萄糖、蒽酮、甲苯、茚三酮、磺基水楊酸、冰醋酸、蒸餾水、L-蛋氨酸、氮藍(lán)四唑、核黃素、磷酸、磷酸二氫鈉、愈創(chuàng)木酚等試劑藥品，由國(guó)藥集團(tuán)化學(xué)試劑有限公司提供。HH4型恒溫水浴鍋，國(guó)華電器有限公司生產(chǎn)；TPY-6A型土壤養(yǎng)分速測(cè)儀，浙江托普儀器有限公司生產(chǎn)；Orion 3-Star 310C-01/310C-06型電導(dǎo)率測(cè)量?jī)x，上海納锘實(shí)業(yè)有限公司生產(chǎn)；FW177型粉碎機(jī)，天津泰斯特儀器有限公司生產(chǎn)、PHS-3C型pH計(jì)，上海精密科學(xué)儀器有限公司生產(chǎn)；分析天平，北京賽多利斯科學(xué)儀器有限公司生產(chǎn)；BioPhotometer型分光光度計(jì)等。

1.2樣品低溫處理

2013年4月，自南京農(nóng)業(yè)大學(xué)（宿遷）設(shè)施園藝研究院油桃資源圃選取經(jīng)自然越冬的早紅珠、中油9號(hào)、靈寶、東方紅、黃九、金碩等6個(gè)油桃品種長(zhǎng)勢(shì)較好、無(wú)病蟲害的植株各18株，其中早紅珠、中油9號(hào)、靈寶等白肉品種4個(gè)，黃九、金碩等黃肉品種2個(gè)；每個(gè)品種采集萌芽期的花蕾、盛花期的花朵，連枝條一起采回，石蠟封住果枝兩端，保溫箱中保濕帶回實(shí)驗(yàn)室，每個(gè)品種采樣6份；自來(lái)水沖洗，分包于紙袋中；采用美國(guó)產(chǎn)低溫水浴進(jìn)行處理，設(shè)置5、2、0、-2、-5、-7 ℃等6個(gè)溫度梯度，降溫速度4 ℃/h，以田間常規(guī)溫度處理為對(duì)照（CK），每個(gè)溫度梯度處理30 min；1～2 ℃條件下緩慢解凍，將花芽或花從果枝上撥下，測(cè)定電導(dǎo)率；剩余材料過(guò)液氮，-80 ℃ 冰箱中保存，待用。

1.3測(cè)定內(nèi)容與方法

參照楊春祥的方法[8]觀察油桃植株花期凍害，參照趙紅星的方法[9]調(diào)查油桃田間耐寒性；參照孫群等的方法[10]測(cè)定丙二醛（MDA）含量，參照王學(xué)奎等的方法[11]測(cè)定相對(duì)電導(dǎo)率、可溶性糖含量；分別采用酸性茚三酮法[12]、氮藍(lán)四唑光還原法、愈創(chuàng)木酚法、紫外光吸收法[13]測(cè)定脯氨酸（Pro）含量、超氧化物歧化酶（SOD）活性、過(guò)氧化物酶（POD）活性、過(guò)氧化氫酶（CAT）活性。其中，在開展不同油桃抗寒性綜合評(píng)價(jià)中，所有生理生化指標(biāo)數(shù)據(jù)均為“1.2”節(jié)步驟中優(yōu)選油桃耐寒性最佳處理溫度的條件下測(cè)取。

1.4數(shù)據(jù)處理

采用Excel 2003、SPSS 18.0軟件對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析[14]，將各生理生化指標(biāo)整合為相互獨(dú)立的綜合指標(biāo)，求出綜合指標(biāo)得分值；根據(jù)得分值、貢獻(xiàn)率大小，求出各綜合指標(biāo)隸屬函數(shù)值、權(quán)重；計(jì)算各油桃品種抗寒性綜合評(píng)價(jià)值D，對(duì)其抗寒性進(jìn)行評(píng)價(jià)[15-16]。

2結(jié)果與分析

2.1油桃種質(zhì)資源田間耐寒性調(diào)查

2.1.1油桃受凍害癥狀表現(xiàn)受凍嚴(yán)重的當(dāng)年生油桃結(jié)果母枝皮層凍黑、干枯，皮層剝離，受凍害稍輕的當(dāng)年生結(jié)果母枝皮層褐變，芽眼和形成層變黑或變褐，生長(zhǎng)發(fā)育推遲，新生葉片扭曲或畸形；受凍害油桃對(duì)病害的抵抗力降低，易遭受炭疽病等病菌侵染，造成植株大枝枯死。

2.1.2不同油桃品種的受凍情況2014年5月、10月，分2次調(diào)查南京農(nóng)業(yè)大學(xué)（宿遷）設(shè)施園藝研究院油桃種質(zhì)資源圃栽植的6個(gè)油桃品種共200株經(jīng)長(zhǎng)時(shí)間低溫冷害后的植株受凍情況。由表1可見，2014年5月受凍害影響的植株有140株，占資源保存數(shù)的70%，其中凍枯死亡20株，占資源保存數(shù)的10%；2014年10月調(diào)查發(fā)現(xiàn)，因受凍而延遲生長(zhǎng)的資源均恢復(fù)正常生長(zhǎng)。

2.1.3不同油桃品種花器官的凍害情況褐變是組織受低溫傷害的直接表現(xiàn)。由表2可見，5 ℃低溫處理與對(duì)照（CK）6個(gè)油桃品種的花蕾、花朵褐變率均為0.0%； 2 ℃時(shí)， 金碩、黃九、靈寶、東方紅的花器官出現(xiàn)輕微褐變，褐變率在 0.3%～5.3%；-5 ℃時(shí)，6個(gè)油桃品種的花蕾和花朵均出現(xiàn)不同程度的褐變，東方紅的褐變率相對(duì)最高，花蕾、花朵的褐變率分別為67.3%、63.1%；-7 ℃時(shí)，東方紅花朵的褐變率相對(duì)最高，為92.1%，其后依次是靈寶、金碩、黃九、早紅珠、中油9號(hào)，這說(shuō)明花朵的抗寒性強(qiáng)弱依次為中油9號(hào)>早紅珠>黃九>金碩>靈寶>東方紅；靈寶的花蕾褐變率相對(duì)最高，為89.2%，其后依次為金碩、東方紅、黃九、早紅珠、中油9號(hào)，這說(shuō)明花蕾的抗寒性強(qiáng)弱依次為中油9號(hào)>早紅珠>黃九>東方紅>金碩>靈寶。因此，中油9號(hào)、早紅珠油桃的花器官抗寒性相對(duì)較強(qiáng)，東方紅、靈寶油桃的花器官抗寒性相對(duì)較差。

2.2低溫處理對(duì)油桃花器官電導(dǎo)率的影響

低溫脅迫下，油桃植株易脫水，質(zhì)膜部分Ca2+會(huì)被Na+競(jìng)爭(zhēng)性代替，導(dǎo)致質(zhì)膜透性變強(qiáng)，而相對(duì)電導(dǎo)率可反映植株的質(zhì)膜透性大小與膜脂過(guò)氧化程度，其數(shù)值大小往往與耐寒性成反比。不同凍害溫度下測(cè)定油桃植株的相對(duì)電導(dǎo)率，既可判斷其耐寒性，又可進(jìn)一步獲知評(píng)價(jià)耐寒性的最適處理溫度[17]。由表3可見，隨脅迫溫度的降低，油桃花器官的相對(duì)電導(dǎo)率整體呈增加趨勢(shì)；與對(duì)照相比，5、2、0 ℃低溫脅迫處理的油桃花器官，其相對(duì)電導(dǎo)率呈小幅緩慢上升，且波動(dòng)幅度較??；-2 ℃低溫脅迫時(shí)，各品種的相對(duì)電導(dǎo)率急劇增加，早紅珠、中油9號(hào)油桃的相對(duì)電導(dǎo)率明顯低于其他品種；-5、-7 ℃ 低溫脅迫時(shí)，各處理的相對(duì)電導(dǎo)率又逐步趨于穩(wěn)定，呈小幅波動(dòng)。該試驗(yàn)結(jié)果與油桃花器官的凍害情況基本吻合。結(jié)合油桃相對(duì)電導(dǎo)率變化情況，判斷油桃耐寒性的最佳處理溫度為-2 ℃。

2.3不同油桃品種的抗寒性綜合評(píng)價(jià)

2.3.1低溫脅迫對(duì)油桃各生理生化指標(biāo)的影響由表4可知， 低溫脅迫處理的6個(gè)油桃品種花器官各生理生化指標(biāo)存在明顯的差異，MDA、Pro、可溶性糖含量分別在0.071～0.104 μmol/g、264～386 μg/g、1.36%～2.56%之間，SOD、POD、CAT活性分別在144～348 U/g、9.45～24.6 U/（g·min）、17.9～42.0 U/（g·min）之間；東方紅油桃花器官的MDA含量相對(duì)最高，極顯著高于其他油桃品種（P<0.01）；金碩、早紅珠、黃九油桃之間的花器官M(fèi)DA含量差異不顯著（P>0.05），顯著高于中油9號(hào)，低于靈寶（P<0.05）；東方紅花器官的Pro含量相對(duì)最低，極顯著低于其他品種（P<0.01），黃九與靈寶間的花器官Pro含量差異不顯著（P>0.05）；早紅珠、中油桃9號(hào)花器官的可溶性糖含量極顯著高于其他品種（P<0.01），靈寶花器官的可溶性糖含量相對(duì)最低，但黃九與東方紅間的花器官可溶性糖含量差異不顯著（P>0.05）；6個(gè)油桃品種花器官的SOD活性相互間差異極顯著（P<0.01），中油9號(hào)的SOD活性極顯著高于其他品種（P<0.01）；除黃九、金碩之間的花器官POD活性差異顯著（P<0.05）外，POD活性變化趨勢(shì)與SOD大致相同；早紅珠、中油桃9號(hào)的花器官CAT活性相對(duì)較高，相互之間差異不顯著（P>0.05），極顯著高于其他品種（P<0.01），靈寶、黃九間的花器官CAT活性差異不顯著（P>0.05）。CAT活性高的油桃品種其可溶性糖、Pro含量并不一定同時(shí)都高或MDA含量低，而MDA含量高的品種也并非CAT活性、可溶性糖含量、Pro含量都低，各生理指標(biāo)變化幅度有所不同，相互之間存在信息重疊，這說(shuō)明抗寒性可能是一個(gè)受多因素影響的數(shù)量性狀，僅用單項(xiàng)指標(biāo)無(wú)法準(zhǔn)確反映油桃的抗寒性。

2.3.2主成分分析對(duì)不同油桃品種的生理生化指標(biāo)進(jìn)行主成分分析。由表5可見，第1個(gè)綜合指標(biāo)的貢獻(xiàn)率達(dá) 89.647%，即該指標(biāo)代表了所測(cè)6個(gè)單項(xiàng)生理生化指標(biāo) 89.647% 的信息。因此，可將相互影響的6個(gè)單項(xiàng)生理生化指標(biāo)轉(zhuǎn)換為1個(gè)新的相互獨(dú)立的綜合指標(biāo)，即1個(gè)主成分。經(jīng)統(tǒng)計(jì)分析，可得1個(gè)主成分分析因子的載荷矩陣，MDA含量、Pro含量、可溶性糖含量、SOD活性、POD活性、CAT活性的系數(shù)分別為-0.937、0.971、0.871、0.978、0.994、0.925，則可知這個(gè)主成分包含Pro含量、SOD活性、POD活性3個(gè)生理生化指標(biāo)，并得出公因子權(quán)重為0.944 4。

2.3.3綜合評(píng)價(jià)綜合評(píng)價(jià)值D的大小反映植物綜合抗寒能力的大小，其值越大表明越抗寒。由表6可見，中油桃9號(hào)的綜合評(píng)價(jià)值D相對(duì)最大，為1.903 0；東方紅相對(duì)最小，為1.023 7；6個(gè)油桃品種中，抗寒性強(qiáng)的品種有中油9號(hào)、早紅珠，抗寒性中等的品種有黃九、金碩，抗寒性弱的品種有靈寶、東方紅。

3結(jié)論與討論

在自然降溫條件下，對(duì)資源圃保存的油桃品種進(jìn)行田間耐寒性調(diào)查，結(jié)果表明，油桃的凍害程度與其品種密切相關(guān)，白肉品種的抗寒性強(qiáng)于黃肉品種。通過(guò)對(duì)低溫脅迫下油桃品種的花朵及花蕾等進(jìn)行抗寒性綜合評(píng)價(jià)發(fā)現(xiàn)，花蕾的抗寒性強(qiáng)弱順序?yàn)橹杏?號(hào)>早紅珠>黃九>東方紅>金碩>靈寶，花朵的抗寒性強(qiáng)弱依次為中油9號(hào)>早紅珠>黃九>金碩>靈寶>東方紅。測(cè)定低溫脅迫下油桃花器官的相對(duì)電導(dǎo)率，結(jié)果表明，隨脅迫溫度的降低，油桃花器官的相對(duì)電導(dǎo)率整體呈增加趨勢(shì)；早紅珠、中油9號(hào)油桃的相對(duì)電導(dǎo)率明顯低于其他品種；判斷油桃耐寒性的最佳處理溫度為-2 ℃。測(cè)定低溫脅迫下不同油桃花器官的生理生化指標(biāo)分析發(fā)現(xiàn)，產(chǎn)于河南省、北京市等地的中油9號(hào)、早紅珠等油桃品種抗寒性強(qiáng)，產(chǎn)于山東省、江蘇省等地的靈寶、東方紅等油桃品種抗寒性相對(duì)較弱。

植物受到低溫脅迫損傷往往膜透性會(huì)增大，因此細(xì)胞膜相對(duì)透性大小是植物抗寒力強(qiáng)弱的重要指標(biāo)。本試驗(yàn)結(jié)果表明，隨溫度的降低，不同油桃花器官相對(duì)電導(dǎo)率初期緩慢增加，達(dá)到一定低溫相對(duì)電導(dǎo)率急劇上升，之后又趨于穩(wěn)定，整個(gè)變化過(guò)程呈“S”形曲線。相對(duì)電導(dǎo)率前期平緩增加，表明油桃花器官對(duì)低溫具有一定適應(yīng)性，脅迫到一定程度相對(duì)電導(dǎo)率急劇上升，這是植物細(xì)胞膜遭受破壞的結(jié)果。

可溶性糖、脯氨酸（Pro）等為逆境下植物自身合成的滲透調(diào)節(jié)物，對(duì)質(zhì)膜完整性及質(zhì)膜透性有保護(hù)作用[18-20]。早紅珠等花芽分化早的品種其可溶性糖含量顯著高于靈寶等花芽分化稍晚的品種，這可能是因早熟品種油桃花器官自然休眠期短，低溫刺激淀粉酶，分解產(chǎn)生較多可溶性糖。Pro含量的變化趨勢(shì)與可溶性糖大致相同。有研究表明，膜脂過(guò)氧化可使植物細(xì)胞膜受損，膜脂過(guò)氧化產(chǎn)物丙二醛（MDA）會(huì)損傷其生物膜功能[21]。試驗(yàn)結(jié)果表明，低溫脅迫下，黃肉油桃花器官的MDA含量差異相對(duì)較小，東方紅等4個(gè)白肉油桃花器官的MDA含量差異相對(duì)較大，這種差異性有待于進(jìn)一步探索[22]。低溫脅迫可使植物細(xì)胞產(chǎn)生高濃度活性氧物質(zhì)，這些物質(zhì)會(huì)導(dǎo)致植物被氧化損傷，但活性氧過(guò)多積累的同時(shí)會(huì)增強(qiáng)植物體內(nèi)酶促保護(hù)系統(tǒng)酶的活性[23-28]。試驗(yàn)結(jié)果表明，不同油桃品種間的花器SOD活性差異顯著，而SOD活性在油桃抗寒性評(píng)價(jià)中起到重要的作用，一定程度上可以用這一指標(biāo)進(jìn)行油桃品種抗寒性評(píng)價(jià)。

在抗寒性研究中，以往多采用單一指標(biāo)進(jìn)行分析，而植物抗逆性受多種因素的影響[29]，用單個(gè)指標(biāo)評(píng)價(jià)植物抗寒性很難反映植物的抗寒實(shí)質(zhì)。研究油桃的抗寒能力宜采用生理生化及形態(tài)等綜合指標(biāo)進(jìn)行分析[30]。本研究通過(guò)對(duì)SOD等6個(gè)生理指標(biāo)進(jìn)行主成分分析，將其轉(zhuǎn)化成1個(gè)新的綜合指標(biāo)，并與田間耐寒性調(diào)查及組織褐變觀察結(jié)果進(jìn)行印證，綜合評(píng)價(jià)油桃抗寒性，結(jié)果表明，Pro含量、POD活性等指標(biāo)在油桃抗寒性綜合評(píng)價(jià)中作用明顯，田間耐寒性分析能直接反映各材料的抗寒性強(qiáng)弱；對(duì)花器官低溫冷凍處理，通過(guò)觀察其褐變情況也能反映油桃的抗寒性強(qiáng)弱。因此，可將田間耐寒性調(diào)查和組織褐變觀察作為油桃抗寒性鑒定評(píng)價(jià)的重要手段。

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