4個(gè)觀賞石榴品種抗寒性評價(jià)

趙麗娜，王慶軍，陳 穎，羅 華，馬 敏，李體松，趙亞偉

（棗莊市石榴研究中心，山東 棗莊277300）

石榴（Punica granatum L.）原產(chǎn)伊朗、阿富汗等地，在長期栽培以及傳播過程中形成了許多變異資源，極大豐富了石榴的遺傳多樣性[1]。而觀賞石榴是普通石榴的栽培變種，統(tǒng)稱花石榴，具有花色豐富、花朵艷麗、花期較長、果形奇特等諸多優(yōu)點(diǎn)，是公園、城市街道、社區(qū)、庭院等綠化，以及制作觀花觀果盆景的優(yōu)良樹種之一[2-3]。但最近幾年我國北方各石榴產(chǎn)區(qū)凍害頻繁發(fā)生，嚴(yán)重制約了我國石榴產(chǎn)業(yè)的發(fā)展[4-5]。目前，關(guān)于石榴抗寒性的研究主要集中于果用石榴[6-9]，而觀賞石榴抗寒性的研究少見報(bào)道。因此，對觀賞石榴品種抗寒性進(jìn)行系統(tǒng)性研究尤為重要。

植物抗寒性的研究，大多采用人工模擬冷凍環(huán)境對植物組織進(jìn)行低溫處理，進(jìn)而測定其相對電導(dǎo)率、可溶性糖、丙二醛、游離脯氨酸等與抗寒性相關(guān)生理指標(biāo)的變化來評價(jià)其抗寒性[10-12]。本研究以4個(gè)觀賞石榴品種1年生枝條為試材，采用人工模擬低溫環(huán)境的方法，檢測不同溫度下枝條相對電導(dǎo)率、丙二醛、游離脯氨酸含量的變化，對其抗寒性進(jìn)行評價(jià)，為觀賞石榴的推廣和抗寒育種提供參考依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 材料采集與處理

2017年2月中旬，于棗莊市石榴國家林木種質(zhì)資源庫內(nèi)，選擇生長良好，無病蟲害的4個(gè)石榴品種（‘嶧城重瓣粉紅甜’、‘嶧城重瓣白花酸’、‘嶧城重瓣瑪瑙’、‘洛陽白馬寺重瓣白’）各5個(gè)單株，從樹冠中部的4個(gè)不同方位采集生長一致的粗約3cm、長約40cm的1年生枝條，裝袋密封，迅速帶到實(shí)驗(yàn)室。

將供試1年生枝條先用自來水沖洗雜質(zhì)后，再用蒸餾水沖洗干凈，吸干水分，剪成15cm左右小段，用石蠟將剪口密封，每個(gè)品種分8份，每份約10段，將同一溫度處理的各品種枝條用干凈紗布包好，裝入自封袋，置于冰箱中。分別在4℃、0℃、-4℃、-8℃、-12℃、-16℃、-20℃、-24℃等不同溫度下模擬低溫處理。以4℃·h-1的速度降至所設(shè)溫度后維持24h，之后以相同速度升至室溫解凍，測定相關(guān)生理指標(biāo)。

1.2 指標(biāo)測定與數(shù)據(jù)分析

相對電導(dǎo)率用電導(dǎo)儀測定，丙二醛（MDA）含量采用硫代巴比妥酸法測定，脯氨酸含量采用茚三酮比色法測定[13]。試驗(yàn)重復(fù)3次。用Microsoft Excel軟件對數(shù)據(jù)進(jìn)行分析。

2 結(jié)果與分析

2.1 低溫脅迫下觀賞石榴枝條相對電導(dǎo)率的變化

如圖1所示，各觀賞石榴品種枝條的相對電導(dǎo)率隨溫度的降低總體呈“S”形增加趨勢，說明低溫脅迫使細(xì)胞膜受損，膜內(nèi)電解質(zhì)滲出，電導(dǎo)率增加。在4℃～-12℃之間，相對電導(dǎo)率增加緩慢。隨著溫度的持續(xù)降低，在-12℃～-20℃之間，相對電導(dǎo)率迅速增加，說明這個(gè)范圍是細(xì)胞膜受損的敏感溫度。但不同品種電導(dǎo)率迅速增加的溫度段不同，其中，‘嶧城重瓣瑪瑙’在-12℃～-20℃相對電導(dǎo)率迅速增加，而其余3個(gè)品種電導(dǎo)率明顯增加是在-16℃～-20℃。可見，與其它觀賞石榴品種相比，‘嶧城重瓣瑪瑙’抗寒性較弱。在-20℃～-24℃之間，相對電導(dǎo)率緩慢升高并趨于平穩(wěn)，說明-20℃以下細(xì)胞膜已基本被完全破壞。

圖1 低溫處理后枝條相對電導(dǎo)率變化Fig.1 Changes of relative conductivity in branches after low temperature treatments

2.2 低溫脅迫下觀賞石榴枝條丙二醛含量的變化

由圖2可知，隨著脅迫溫度的降低，觀賞石榴枝條MDA含量總體呈上升趨勢。在低溫脅迫初期MDA含量有一個(gè)緩慢下降的階段，說明石榴通過自身調(diào)節(jié)能夠適應(yīng)稍低的溫度環(huán)境，而后期MDA含量的升高，可能與低溫脅迫的程度增加有關(guān)。不同溫度下，觀賞石榴品種MDA含量的增加程度不同。其中，在-12℃～-20℃，‘嶧城重瓣瑪瑙’MDA 含量增幅較大，其余三個(gè)觀賞石榴MDA含量在-16℃～-20℃開始明顯增加，說明‘嶧城重瓣瑪瑙’的抗寒性較低。在-16℃～-20℃，‘洛陽白馬寺重瓣白’的上升幅度最小，說明其抗寒性較強(qiáng)，其次是‘嶧城重瓣粉紅甜’，而‘嶧城重瓣白花酸’上升幅度較大，說明其抗寒性較低。因此，根據(jù)各觀賞石榴品種在-12℃～-20℃的增加趨勢，可將觀賞石榴品種的抗寒性順序排列為：‘洛陽白馬寺重瓣白’＞‘嶧城重瓣粉紅甜’＞‘嶧城重瓣白花酸’＞‘嶧城重瓣瑪瑙’。

圖2 不同低溫處理下枝條丙二醛含量變化Fig.2 Changes of MDA contents in branches atfer low temperature treatments

圖3 不同低溫處理下枝條脯氨酸含量變化Fig.2 Changes of free praline content in branches after low temperature treatments

2.3 低溫脅迫下觀賞石榴枝條游離脯氨酸含量的變化

如圖3所示，低溫脅迫下各觀賞石榴枝條脯氨酸含量呈先升后降的變化規(guī)律。表明，前期不同觀賞石榴品種通過體內(nèi)脯氨酸含量的增加應(yīng)對低溫環(huán)境，而后期其含量下降可能與過度脅迫有關(guān)。各觀賞石榴品種脯氨酸含量的峰值出現(xiàn)在不同溫度，其中‘嶧城重瓣瑪瑙’和‘嶧城重瓣白花酸’石榴的峰值出現(xiàn)在-8℃，而‘洛陽白馬寺重瓣白’和‘嶧城重瓣粉紅甜’的峰值出現(xiàn)在-12℃。表明與前兩者相比，‘洛陽白馬寺重瓣白’和‘嶧城重瓣粉紅甜’可以在更低溫度環(huán)境中通過保持較高的脯氨酸含量來保護(hù)細(xì)胞不受破壞。且‘洛陽白馬寺重瓣白’的脯氨酸含量增幅比‘嶧城重瓣粉紅甜’要高；‘嶧城重瓣白花酸’的脯氨酸增幅比‘嶧城重瓣瑪瑙’高。因此，依據(jù)脯氨酸峰值出現(xiàn)的溫度和脯氨酸含量的增幅不同，可對觀賞石榴抗寒性強(qiáng)弱進(jìn)行排序：‘洛陽白馬寺重瓣白’＞‘嶧城重瓣粉紅甜’＞‘嶧城重瓣白花酸’＞‘嶧城重瓣瑪瑙’。

3 討論

3.1 觀賞石榴枝條電導(dǎo)率變化與抗寒性的關(guān)系

相對電導(dǎo)率反映了細(xì)胞膜的受損程度，可作為抗寒性評價(jià)的指標(biāo)[8-10]。試驗(yàn)表明，隨著溫度的降低，枝條的相對電導(dǎo)率呈“S”曲線上升，這與前人研究結(jié)果一致[8-9]。根據(jù)在-12℃～-16℃時(shí)，‘嶧城重瓣瑪瑙’的增幅比其它品種較大，可得‘嶧城重瓣瑪瑙’的抗寒性較差。但是其余3個(gè)品種抗寒性強(qiáng)弱無法從圖中看出，這需要進(jìn)一步完善試驗(yàn)的溫度設(shè)計(jì)，并根據(jù)logistic方程，計(jì)算半致死溫度（LT50）才能評價(jià)其抗寒性。

3.2 觀賞石榴枝條丙二醛含量變化與抗寒性的關(guān)系

低溫脅迫使細(xì)胞膜受損，膜脂過氧化程度加重，膜脂過氧化產(chǎn)物MDA含量大量增加，使細(xì)胞代謝紊亂，最終導(dǎo)致植物死亡。低溫脅迫下4個(gè)觀賞石榴品種的MDA含量變化呈先稍微下降而后上升的變化規(guī)律，這與楊雪梅[12]等的研究結(jié)果略有不同。前期MDA含量的下降，可能是石榴自身調(diào)節(jié)對低溫的適應(yīng)過程，而之后其含量的上升則是低溫持續(xù)脅迫的結(jié)果。這與姚芳[9]對軟籽石榴、蘇李維[10]對葡萄的研究結(jié)果一致。

3.3 觀賞石榴枝條游離脯氨酸含量變化與抗寒性的關(guān)系

脯氨酸是細(xì)胞內(nèi)一種滲透調(diào)節(jié)物質(zhì)，當(dāng)植物受到低溫脅迫時(shí)，其含量會(huì)發(fā)生變化[14]。但脯氨酸與植物抗寒性的關(guān)系存在不同觀點(diǎn)，李建設(shè)等[15]發(fā)現(xiàn)茄子體內(nèi)脯氨酸含量與抗寒性成正相關(guān)，而有的學(xué)者認(rèn)為脯氨酸含量不能反映番茄的抗寒性[16]。本試驗(yàn)低溫脅迫下，4個(gè)觀賞石榴品種脯氨酸含量均呈先升后降的變化趨勢，前期脯氨酸含量的升高表明觀賞石榴枝條通過滲透調(diào)節(jié)來提高其抗寒性，后期隨著溫度的降低，其含量逐漸下降，這可能與低溫超過觀賞石榴枝條的承受范圍，造成其調(diào)節(jié)能力下降有關(guān)。脯氨酸峰值出現(xiàn)的溫度越低，表明該品種滲透調(diào)節(jié)能力越強(qiáng)，可以更有效的應(yīng)對低溫環(huán)境，因而其抗寒能力也越強(qiáng)，這與姚芳[9]對軟籽石榴、陳雅君等[17]對苜蓿的研究結(jié)果一致。

低溫脅迫下，觀賞石榴作為一個(gè)有機(jī)整體應(yīng)對低溫環(huán)境，其生理指標(biāo)的變化存在著內(nèi)在聯(lián)系，因此，運(yùn)用單一指標(biāo)很難反映觀賞石榴的抗寒性，也不能充分揭示其抗寒機(jī)理。為了更全面準(zhǔn)確的鑒定觀賞石榴的抗寒性，應(yīng)對其多個(gè)生理指標(biāo)，如半致死溫度、丙二醛、可溶性蛋白、可溶性糖、SOD等進(jìn)行測定，運(yùn)用主成成分分析、隸屬函數(shù)等統(tǒng)計(jì)分析方法，并結(jié)合田間試驗(yàn)，才能更好的評價(jià)石榴的抗寒性。

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