高溫脅迫下獼猴桃幼苗相關(guān)生理指標(biāo)的變化

鐘敏 張文標(biāo) 黃春輝 陶俊杰 曲雪艷 吳寒 徐小彪

摘要：以獼猴桃屬毛花獼猴桃和中華獼猴桃幼苗為材料，采用不同高溫處理，探明高溫脅迫對(duì)獼猴桃幼苗耐熱性相關(guān)生理指標(biāo)的影響。結(jié)果表明，兩種獼猴桃幼苗隨高溫脅迫處理溫度的升高，其葉綠素含量均表現(xiàn)出持續(xù)降低的趨勢(shì)；脯氨酸（Pro）含量隨溫度升高呈先下降再上升的規(guī)律；丙二醛（MDA）含量則持續(xù)增加；過氧化物酶（POD）、超氧化物歧化酶（SOD）和過氧化氫酶（CAT）活力均呈現(xiàn)出先小幅度波動(dòng)再增加的規(guī)律。在高溫脅迫下，獼猴桃幼苗會(huì)隨溫度的變化產(chǎn)生相應(yīng)生理適應(yīng)變化，植物的耐熱性是各耐熱生理指標(biāo)綜合作用的結(jié)果，且在38～40℃高溫條件下，毛花獼猴桃幼苗各項(xiàng)耐熱指標(biāo)綜合表現(xiàn)優(yōu)于中華獼猴桃幼苗。

關(guān)鍵詞：毛花獼猴桃；中華獼猴桃；耐熱性；生理指標(biāo)

中圖分類號(hào)：S663.4 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：0439-8114（2018）07-0096-04

DOI：10.14088/j.cnki.issn0439-8114.2018.07.022

Effects of High Temperature Stress on Related Heat-resistance Index

in Kiwifruit Seedlings

ZHONG Mina，b，ZHANG Wen-biaob，HUANG Chun-huib，TAO Jun-jieb，QU Xue-yanb，WU Hanb，XU Xiao-biaoa，b

（a.College of Agronomy；b.Kiwifruit Institute，Jiangxi Agricultural University，Nanchang 330045，China）

Abstract： In order to elucidate the influences of high temperature on the physiological and biochemical indexes of the seedlings of kiwifruit，the seedlings of the A. eriantha and the A. chinensis were treated with different high temperature. The physiological and biochemical levels of The chlorophyll content（CC），proline content，malondialdehyde content（MDA），peroxidase activity（POD），superoxide dismutase activity（SOD） and catalase activity（CAT） were measured. The result indicated that the CC content of the two kiwifruit seedlings increased with the high-temperature stress. The proline content decreased with the lower temperature then increased with higher temperature. The MDA increased continuously； The activity of POD，SOD and CAT showed a small fluctuation before increasing. Under high-temperature stress，the kiwifruit seedlings have physiological and biochemical responses to adapt the change of temperature. Under the condition of 38～40 ℃，the resistance of A. eriantha and seedlings was better than the A. chinensis seedlings.

Key words： A. chinensis；A. eriantha；heat resistance；physiological and biochemical indexes

隨著工業(yè)的迅速發(fā)展，甲烷、CO2等溫室氣體的排放量增加，使全球氣溫呈逐步上升態(tài)勢(shì)。相關(guān)研究表明，全球平均溫度將每10年升高0.3 ℃[1]。近幾年，由于溫室效應(yīng)現(xiàn)象的加劇，全球氣溫不斷上升，高溫脅迫已影響到許多地區(qū)的農(nóng)業(yè)產(chǎn)業(yè)[2，3]，研究植物在受到高溫脅迫時(shí)的生理變化和抗逆性機(jī)制具有重大意義。近年來，植物抗熱性研究已成為植物生理研究的熱點(diǎn)之一，學(xué)者在甘藍(lán)[4]、芍藥[5]、蘋果[6]等植物上的研究表明，在受到熱脅迫時(shí)，植物體內(nèi)的生理指標(biāo)如葉綠素、脯氨酸（Pro）、丙二醛（MDA）含量和抗逆相關(guān)酶活性都會(huì)發(fā)生變化，可以作為耐熱性研究的指標(biāo)。

獼猴桃（Actinidia）是一種不耐高溫的藤本果樹，氣溫達(dá)35 ℃時(shí)，葉片和果實(shí)就極易發(fā)生灼燒而遭受高溫傷害[7]。高溫可造成枝、葉和莖灼傷，使葉片衰老脫落，抑制芽和根的生長(zhǎng)，嚴(yán)重時(shí)影響到果實(shí)的顏色，甚至導(dǎo)致產(chǎn)量降低。已有研究者對(duì)美味獼猴桃進(jìn)行熱處理，探尋高溫脅迫對(duì)美味獼猴桃的生理效應(yīng)[8]，但未見對(duì)其他獼猴桃種類的耐熱性研究。為此，本試驗(yàn)探討了不同高溫脅迫處理對(duì)毛花獼猴桃和中華獼猴桃幼苗耐熱性相關(guān)生理指標(biāo)的影響，旨在為獼猴桃抗熱栽培及耐熱機(jī)理研究提供理論依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 材料

供試材料采自江西省奉新縣獼猴桃研究所內(nèi)的毛花獼猴桃品種贛獼6號(hào)和中華獼猴桃廬山香，種子采集后常規(guī)層積處理，苗床播種于2015年3月萌發(fā)，幼苗移栽于配有營(yíng)養(yǎng)土的花盆中，待盆栽苗長(zhǎng)至功能葉片成熟后，取生長(zhǎng)勢(shì)良好、長(zhǎng)勢(shì)一致的幼苗放入PGX-450C智能光照培養(yǎng)箱（上海谷寧儀器有限公司），在晝/夜12 h/12 h，25、30、35、38、40 ℃下的溫度梯度分別處理2 d，每個(gè)溫度梯度每個(gè)品種取6盆。不同溫度處理后取成熟一致的葉片為測(cè)定樣品，分為2份。一份立即測(cè)定脯氨酸、葉綠素含量，另一份用液氮處理作為測(cè)定MDA含量，過氧化物酶（POD）、超氧化物歧化酶（SOD）和過氧化氫酶（CAT）活性的試驗(yàn)材料，試驗(yàn)重復(fù)3次。

1.2 方法

1.2.1 葉片貯藏及處理 供試獼猴桃葉片分別用液氮處理后置于超低溫冰箱保存，試驗(yàn)時(shí)在冰浴條件下加緩沖液碾磨成勻漿，用低溫冷凍離心機(jī)離心，上清液為制備的粗提液。

1.2.2 各生理指標(biāo)測(cè)定方法 葉綠素含量測(cè)定參照Arnon法[9]；Pro含量測(cè)定選用酸性茚三酮法[10]；MDA測(cè)定參照高俊鳳的方法[11]；POD活性采用愈創(chuàng)木酚比色法測(cè)定[12]；CAT活性測(cè)定選用紫外吸收法[13]；SOD活性測(cè)定選用氮藍(lán)四唑（NBT）法[13]進(jìn)行測(cè)定。

2 結(jié)果與分析

2.1 不同溫度處理下獼猴桃幼苗葉綠素含量的變化

隨著溫度的升高，兩種獼猴桃幼苗葉綠素含量都表現(xiàn)出持續(xù)降低的趨勢(shì)（圖1）。贛獼6號(hào)和廬山香幼苗葉綠素含量從25～30 ℃，分別降低6.55 和13.83 mg/100 g；從30～35 ℃，分別降低11.06和11.36 mg/100 g；從35～38 ℃，分別降低4.07和9.74 mg/100 g；從38～40 ℃，分別降低12.73和19.65 mg/100 g。

2.2 不同溫度處理下獼猴桃幼苗Pro含量的變化

不同溫度處理后，獼猴桃葉片中脯氨酸含量變化見圖2。兩種獼猴桃幼苗的Pro含量都在25～30 ℃時(shí)下降，且廬山香幼苗下降更為明顯。溫度超過30 ℃之后，Pro含量隨著溫度的升高而增加，贛獼6號(hào)和廬山香葉片中Pro含量在30～35 ℃，分別增加25%和5%；35～38 ℃增幅分別為136%和227%；38～40 ℃增幅分別為221%和173%。

2.3 不同溫度處理下獼猴桃幼苗MDA含量的變化

從圖3可以看出，兩種獼猴桃幼苗的MDA含量都隨著溫度的升高持續(xù)增加，贛獼6號(hào)和廬山香葉片中的MDA含量從25～30 ℃增幅分別為22%和12%；從30～35℃增幅分別為2%和14%；從35～38 ℃增幅分別為77%和127%；從38～40 ℃增幅分別為86%和169%。

2.4 不同溫度處理下獼猴桃幼苗POD活性的變化

如圖4所示，兩種獼猴桃幼苗的POD活性隨溫度的變化趨勢(shì)都是先增加后降低再增加，且在25～30 ℃都大幅度增加；贛獼6號(hào)幼苗的POD活性在30～35 ℃繼續(xù)增加，在35～38 ℃降低；而廬山香幼苗的POD活性則在30～38 ℃持續(xù)降低。38～40 ℃時(shí)，兩者都增加，贛獼6號(hào)幼苗增加明顯，而廬山香幼苗較38 ℃略有增加。

2.5 不同溫度處理下獼猴桃幼苗CAT活性的變化

植物體內(nèi)的代謝以及抗性與其CAT活性有關(guān)[14]。CAT活性變化趨勢(shì)與可溶性蛋白質(zhì)含量變化相似，贛獼6號(hào)和廬山香幼苗的CAT活性變化如圖5所示。兩種獼猴桃幼苗的CAT活性都在25～30 ℃增加，在30～35 ℃降低，在35～38 ℃再增加，且增幅最大。贛獼6號(hào)葉片中CAT活性在38～40 ℃還在大幅度增加，而廬山香的CAT活性則在38～40 ℃開始急劇降低。

2.6 不同溫度處理下獼猴桃幼苗SOD活性的變化

SOD的作用主要是把超氧陰離子轉(zhuǎn)化為H2O2和O2[15]。從圖6可以看出，兩種獼猴桃幼苗中SOD活性均隨溫度先下降后上升。在25～35 ℃，贛獼6號(hào)幼苗SOD活性隨溫度上升而降低，在35～40 ℃持續(xù)增加，在38 ℃后增幅最大，在40 ℃時(shí)SOD活性達(dá)到1 843.85 U/g，為38 ℃時(shí)的3.29倍；廬山香幼苗的SOD活性在25～30 ℃隨溫度上升而降低，在30～40 ℃隨溫度上升而增加，且增幅較為穩(wěn)定。

3 小結(jié)與討論

江西地處亞熱帶地區(qū)，耐熱性是獼猴桃品種在長(zhǎng)江流域適應(yīng)性組成的一個(gè)重要方面，本研究對(duì)毛花獼猴桃贛獼6號(hào)幼苗和中華獼猴桃廬山香幼苗的耐熱生理指標(biāo)進(jìn)行了分析。

由于光合作用對(duì)高溫最為敏感，而葉綠素是植物進(jìn)行光合作用的關(guān)鍵物質(zhì)，高溫脅迫會(huì)導(dǎo)致葉綠素含量明顯降低[16]，葉綠素含量下降幅度小的品種耐熱性較強(qiáng)[17-20]。獼猴桃幼苗葉片中葉綠素含量隨溫度的增加而降低，其中廬山香幼苗葉綠素含量下降幅度明顯大于贛獼6號(hào)。

高溫脅迫下，植物失水嚴(yán)重，可溶性蛋白質(zhì)具有滲透調(diào)節(jié)和防止細(xì)胞質(zhì)脫水的作用[21]，Pro能提高原生質(zhì)的親水性，利于保護(hù)細(xì)胞。多數(shù)學(xué)者認(rèn)為，耐熱性越好的品種，Pro含量上升幅度越明顯[22]。兩種獼猴桃幼苗中Pro含量隨溫度升高表現(xiàn)出先下降后上升的過程，這與辛雅芬等[23]在水稻上研究結(jié)果一致。

MDA是膜脂過氧化作用的最終產(chǎn)物，其含量高低標(biāo)志著膜脂過氧化程度，同時(shí)間接反映出植物組織抗氧化能力的強(qiáng)弱[24]。有研究表明，植物處于高溫脅迫下，體內(nèi)MDA含量隨溫度升高而增加，熱敏感品種MDA含量上升幅度明顯高于耐熱性好的品種[23，25]。試驗(yàn)結(jié)果表明，隨著溫度的增加，贛獼6號(hào)和廬山香幼苗中MDA的含量均增加，其中廬山香幼苗MDA含量上升幅度大于贛獼6號(hào)。

隨著脅迫溫度持續(xù)的增長(zhǎng)，兩種獼猴桃幼苗中POD、SOD和CAT活力均呈現(xiàn)出先小幅度波動(dòng)再增加的規(guī)律，這與在菊花[26]、觀賞鳳梨[27]、水稻幼苗[28]上的研究結(jié)果一致。植物一般在升溫時(shí)會(huì)通過提高自身抗氧化酶活性來減少或清除活性氧，使細(xì)胞盡量維持正常的生理功能，以適應(yīng)高溫逆境，這也被稱為植物的保護(hù)性應(yīng)激反應(yīng)[26，27]。在溫度達(dá)到38～40 ℃時(shí)，中華獼猴桃幼苗中CAT與SOD活力大幅下降，這可能是由于溫度過高，超過中華獼猴桃幼苗所能夠承受的極限時(shí)，酶活性也因活性中心被破壞而下降[28，29]。研究者通過對(duì)高溫脅迫下抗氧化酶活性來判斷植物耐熱性強(qiáng)弱，發(fā)現(xiàn)不同植物的抗氧化酶活性的變化趨勢(shì)表現(xiàn)不同[22，26，30-32]，耐熱性好的材料其抗氧化酶活性都明顯更高[31]。

綜合對(duì)耐熱性相關(guān)生理指標(biāo)的比較，毛花獼猴桃幼苗的耐熱性優(yōu)于中華獼猴桃幼苗。毛花獼猴桃幼苗在40 ℃時(shí)綜合表現(xiàn)更為優(yōu)異，所測(cè)各項(xiàng)耐熱性相關(guān)生理指標(biāo)除葉綠素外均隨著溫度的升高而增加，并且多項(xiàng)測(cè)試指標(biāo)都表明毛花獼猴桃幼苗可以承受更高溫度的高溫脅迫。有關(guān)獼猴桃幼苗的耐熱機(jī)理還有待進(jìn)一步研究。

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