新疆地方棗種質(zhì)枝條抗寒性鑒定

陳燕 馬宏玉 余榮榮 陳小藝 包建平

摘要：以二年生新疆地方棗（Ziziphus jujuba Mill.）為研究對象，設置不同低溫脅迫處理，測定一年生枝條內(nèi)的相對電導率、可溶性糖和可溶性蛋白質(zhì)含量及保護酶（SOD、POD、CAT）活性的變化，比較棗的抗寒性差異。結果表明，隨著處理溫度的降低，各品種棗枝條的相對電導率逐漸升高;可溶性糖和可溶性蛋白質(zhì)含量在5～-10 ℃略微上升，隨后其含量較對照有明顯提高，直至后期-25 ℃一直保持在較高水平;枝條中的SOD、POD和CAT活性均呈先上升后下降的變化趨勢。在5～-25 ℃，庫爾勒小棗的相對電導率始終低于其他品種，而可溶性糖和可溶性蛋白質(zhì)含量、保護酶（SOD、POD和CAT）活性在整個處理期間高于其他品種。6 個棗抗寒性比較結果表明，庫爾勒小棗抗寒能力最強，喀什葛爾小棗抗寒能力最弱。

關鍵詞：棗（Ziziphus jujuba Mill.）;抗寒性;鑒定

中圖分類號：S665.1? ? ? ? ?文獻標識碼：A

文章編號：0439-8114（2019）06-0097-04

DOI：10.14088/j.cnki.issn0439-8114.2019.06.021? ? ? ? ? ?開放科學（資源服務）標識碼（OSID）：

Abstract： Taking the two-year-old local jujube（Ziziphus jujuba Mill.） germplasm in south Xinjiang as test material，the relative conductivity rate， content of soluble sugar and soluble proteins and activities of SOD， POD， CAT of isolated brunches of two-year-old local jujube tree under different low temperature treatments were measured and identified. The result showed that with the decreasing temperature，the relative conductivity rate was rising. Content of soluble proteins and soluble sugar exhibited a slightly uptrend during 5～-10 ℃， subsequently there was a remarkable difference between treatment group and control in the content of soluble proteins and soluble sugar， when the treatment temperature adding to -25 ℃， its content still remained at this high level. After low temperature stress treatment， there was a remarkable difference between treatment group and control in the content of soluble sugar， and then exhibited a slightly uptrend as the treatment time going on. The activity of SOD， POD and CAT enhanced before it decreased under cold stress. During the whole process， the relative conductivity rate in Kuerlexiaozao jujube was lower than that of others during 5～25 ℃， while Content of soluble proteins and soluble sugar and activities of SOD， POD and CAT in Kuerlexiaozao jujube were higher than that of others. According to the comparation of the cold resistance of six local jujube germplasm in south Xinjiang，cold resistance of Kuerlexiaozao jujube was the strongest among the six apple cultivars，and Kashigeerxiaozao jujube was the weakest.

Key words： jujube（Ziziphus jujuba Mill.）; cold resistance; identification

新疆維吾爾自治區(qū)光照充足，熱量豐富，氣溫日較差大，降水稀少，空氣干燥，具有生產(chǎn)高檔紅棗（Ziziphus jujuba Mill.）的優(yōu)越自然條件，是中國優(yōu)質(zhì)紅棗的主要產(chǎn)區(qū)[1]，其面積和產(chǎn)量分別達到47.37萬hm2（含兵團）和145萬t（含兵團），超過傳統(tǒng)產(chǎn)棗大省而躍居全國第一[2]。紅棗產(chǎn)業(yè)在新疆社會經(jīng)濟發(fā)展、生態(tài)環(huán)境保護以及農(nóng)民脫貧致富奔小康中已占有舉足輕重的地位。然而，在新疆紅棗業(yè)迅猛發(fā)展的同時，由于肥水投入不合理、管理粗放、有機肥投入不足等原因，導致紅棗樹抗逆性減弱，加之連續(xù)遭遇冬季低溫和寒潮造成樹體發(fā)生凍害，樹勢減弱，產(chǎn)量下滑。關于棗樹抗寒性已有較多報道，研究發(fā)現(xiàn)，覆蓋方式、品種、枝條部位和年齡等都與棗樹枝條抗寒性關系密切[3-11]。研究棗樹抗寒機理，培育抗寒品種或耐寒砧木已成為棗樹生產(chǎn)上需要解決的突出問題。為解決新疆南疆地區(qū)棗樹凍害問題，筆者對來源于南疆本土的棗樹進行了抗寒性鑒定，尋找優(yōu)良的抗寒資源，力求為生產(chǎn)實際提供指導意見，同時也為紅棗育種篩選優(yōu)異的抗寒種質(zhì)。

1? 材料與方法

1.1? 材料

將從新疆喀什、溫宿、庫爾勒等地區(qū)收集的棗種子播種在第一師六團試驗地內(nèi)，不同種質(zhì)單獨安排在相鄰的試驗小區(qū)，待幼苗出土后，保持正常、統(tǒng)一的田間管理。采2年生喀什葛爾小棗、溫宿1、溫宿2、庫爾勒小棗、庫爾勒1、庫爾勒2品種，且粗度、生長勢、成熟度一致的一年生棗枝條，用自來水和去離子水多次沖洗枝條，然后對剪口蠟封，用自封袋分裝好放置于4 ℃的冰箱中冷藏待處理。

1.2? 測定方法

1.2.1? 低溫脅迫? 將枝條放入低溫冰箱，進行0、-5、-10、-15、-20、-25 ℃及對照5 ℃處理，冷凍時溫度下降和解凍時的溫度回升幅度都為4 ℃/h，到達目標溫度后持續(xù)24 h，然后解凍測定相關指標。

1.2.2? 相對電導率測定? 將各處理后的枝條剪成厚薄均勻的2 mm薄片，避開芽眼，混合均勻，稱取2 g放入帶塞的試管中，加去離子水至20 mL，塞上試管塞，搖晃使樣品完全浸入水中，室溫浸泡45 h后，將浸泡液上下?lián)u勻，每處理重復5次。用 DDS-11A型電導率儀測定浸提液的初電導率，然后將試管置于恒溫水浴鍋中煮沸30 min，待浸提液溫度冷卻至室溫時，測定終電導率，計算相對電導率[5]。

相對電導率=初電導率/終電導率×100%

1.2.3? 生理指標測定? 可溶性糖含量測定采用蒽酮比色法[12]?？扇苄缘鞍踪|(zhì)含量的測定采用考馬斯亮藍G-250染色法[11]。超氧化物歧化酶（SOD）活性測定采用氯化硝基四氮唑藍（NBT）光化還原法[6]，過氧化物酶（POD）酶活性采用愈創(chuàng)木酚顯色法測定[13]，過氧化氫酶（CAT）酶活性采用紫外吸收法[14]測定。

1.3? 數(shù)據(jù)處理

采用Excel 2003和SPSS17.0軟件進行數(shù)據(jù)統(tǒng)計和分析。

2? 結果與分析

2.1? 低溫脅迫對棗樹枝條相對電導率的影響

如圖1所示，不同棗種質(zhì)枝條經(jīng)低溫處理后，相對電導率變化趨勢大體一致，表現(xiàn)為隨著溫度的降低呈上升的趨勢，即相對電導率與溫度變化呈反比。在5～-10 ℃，相對電導率上升相對緩慢，表明此溫度階段離子滲透差異小，低溫對細胞膜的影響不大;在-10～-20 ℃，相對電導率快速升高，表明離體組織受到傷害加重，膜透性遭到破壞;隨后在-20～-25 ℃，相對電導率變化又趨于緩慢，說明在此時植物細胞已受到嚴重傷害，細胞內(nèi)的電解質(zhì)大量外滲。在5～? -25 ℃，相對電導率的總體變化小大為喀什葛爾小棗>溫宿1>溫宿2>庫爾勒2>庫爾勒1>庫爾勒小棗。

2.2? 低溫脅迫對棗樹枝條可溶性糖含量的影響

從圖2可以看出，在-5～-10 ℃，隨著處理溫度的下降，棗枝條可溶性糖含量逐漸增加，而后在-10～ -20 ℃，可溶性糖含量明顯增加，且變化最明顯;在 -20 ℃時，庫爾勒1、庫爾勒2、溫宿2、溫宿1和喀什葛爾小棗等棗樹枝條可溶性糖含量達到最大值，分別為25.45、23.94、22.45、21.67、21.11 mg/g;而庫爾勒小棗在-25 ℃時，枝條可溶性糖含量達到最大值，為27.38 mg/g。至-25 ℃時，庫爾勒1、庫爾勒2、溫宿2、溫宿1和喀什葛爾小棗枝條可溶性糖含量明顯下降。在5～-25 ℃，可溶性糖的總體變化小大為庫爾勒小棗>庫爾勒1>庫爾勒2>溫宿2>溫宿1>喀什葛爾小棗。

2.3? 低溫迫脅對棗樹枝條可溶性蛋白質(zhì)含量的影響

由圖3可見，5～-25 ℃，隨溫度的降低，除了庫爾勒小棗始終升高外，其他5種棗種質(zhì)資源均呈先升高后下降的趨勢，且其含量均明顯高于對照，其中庫爾勒1、庫爾勒2、溫宿2、溫宿1和喀什葛爾小棗在-20 ℃時可溶性蛋白質(zhì)含量達到最大值，庫爾勒小棗在-25 ℃時達到最大值。在整個降溫過程中，庫爾勒小棗的可溶性蛋白質(zhì)含量基本處于較高水平， 表明庫爾勒小棗耐寒性相對較強;而喀什葛爾小棗的可溶性蛋白質(zhì)含量較低，耐寒性較弱。

2.4? 低溫脅迫對棗樹枝條SOD活性的影響

在低溫梯度處理下，不同棗樹枝條中SOD活性的變化趨勢見圖4。從圖4可以看出，隨著溫度的降低，棗樹枝條中SOD活性總體增強，表現(xiàn)為先升高后降低的單峰變化曲線，但峰值出現(xiàn)的時期不同，其中，喀什葛爾小棗、溫宿1、溫宿2 SOD活性最大值出現(xiàn)在低溫脅迫-15 ℃，分別為173.31、189.29、217.84 U/g（FW）;庫爾勒2、庫爾勒1和庫爾勒小棗SOD活性最大值出現(xiàn)在低溫脅迫-20 ℃，分別為229.82、261.66、237.85 U/g（FW）。

2.5? 低溫脅迫對棗樹枝條POD活性的影響

如圖5所示，6種南疆棗種質(zhì)隨著溫度的降低，過氧化物酶活性逐漸上升;其中溫度從5 ℃降低到0 ℃時，過氧化物酶活性變化平穩(wěn)，到-5 ℃時開始小幅升高，溫度繼續(xù)降低至-15 ℃時，過氧化物酶活性開始快速增加，喀什葛爾小棗、溫宿1和溫宿2的過氧化物酶活性在-15 ℃達到最大值，而庫爾勒2、庫爾勒1和庫爾勒小棗則在-20 ℃時達到最大值。在整個低溫處理過程中，庫爾勒小棗的過氧化物酶活性均高于其他5個種質(zhì)材料，表明其抗寒性在6個種質(zhì)材料中是最強的;而喀什葛爾小棗的過氧化物酶活性低于其他5個種質(zhì)材料，表明其抗寒性在6個種質(zhì)材料中是最弱的。

2.6? 低溫脅迫對棗樹枝條CAT活性的影響

如圖6所示，隨著溫度的降低，紅棗樹枝條CAT活性表現(xiàn)為先上升后下降的趨勢。在5～-5 ℃，隨著處理溫度的下降，CAT活性緩慢增加，在-5～-15 ℃，CAT活性急劇增加;在-15 ℃時，喀什葛爾小棗、溫宿1、溫宿2、庫爾勒2和庫爾勒1達到最大值，分別為15.09、17.34、19.89、20.52、24.36 U/g（FW）;而庫爾勒小棗在-20 ℃時，達到最大值為32.42 U/g（FW）。與對照相比，喀什葛爾小棗在0、-5、-10、-15、-20、 -25 ℃低溫下，其CAT活性平均分別上升2.12、4.74、6.67、12.05、7.34、5.354 U/g（FW），庫爾勒小棗在0、-5、-10、-15、-20、-25 ℃低溫下，其CAT活性分別上升2.28、5.13、9.47、17.23、22.66、11.88 U/g（FW），說明棗種質(zhì)抗寒性越強，CAT活性越高。

3? 小結與討論

溫度是果樹重要的生存因子之一，對果樹的生長發(fā)育起著重要作用。果樹遭遇低溫襲擊后，傷害細胞的正常結構和功能，細胞生物膜系統(tǒng)首先遭受損傷，通透性增強，細胞中的電解質(zhì)外滲[15]。因此，可以利用低溫脅迫后電解質(zhì)滲出率的變化情況來比較和鑒定果樹的抗寒能力。電導法是一種測量植物抗寒性的有效方法，通過測定經(jīng)低溫處理后植物離體組織細胞內(nèi)電解質(zhì)的滲出量而間接鑒定植物抗寒能力的高低，用相對電導率來表示[4-6]。前人研究發(fā)現(xiàn)，低溫脅迫條件下，棗樹相對電導率越高，細胞膜透性越強，受傷害程度越大，抗寒性越低[3，5，9]。本試驗結果表明，隨著溫度的降低，除庫爾勒小棗外，其他5種棗種質(zhì)材料均表現(xiàn)為先上升后下降趨勢。在相同溫度處理下，庫爾勒小棗相對電導率始終比其他5種棗種質(zhì)材料的低，表明在6種棗種質(zhì)材料中，庫爾勒小棗抗寒性最強;而喀什葛爾小棗則相反，其抗寒性最低，這與前人的研究結果一致[3，5，9]。

研究表明，低溫脅迫時可溶性糖的積累與植物的抗寒性呈正相關，即抗寒性強的品種可溶性糖含量高?？扇苄蕴强梢蕴岣呒毎臐B透能力、降低水勢、增加保水能力，從而使細胞內(nèi)液體的冰點下降[13-15]?？扇苄缘鞍踪|(zhì)能增強細胞的持水能力，保證水分聚合，防止水分喪失，提高抗寒性[14-16]。本研究中，在對棗進行低溫脅迫處理后，可溶性糖和可溶性蛋白質(zhì)含量均隨溫度降低呈遞增趨勢，大小順序為庫爾勒小棗>庫爾勒1>庫爾勒2>溫宿2>溫宿1>喀什葛爾小棗，在低溫的應激反應表現(xiàn)上，庫爾勒小棗比喀什葛爾小棗具有更強的耐受能力。前人研究發(fā)現(xiàn)，早實核桃[17]、釀酒葡萄[18]、柑橘[19]、仁用杏[20]、平歐榛[21]等樹種，抗寒性與可溶性蛋白質(zhì)、可溶性糖含量呈正相關，這與本研究結果一致。

在正常情況下，植物細胞中存在著活性氧的產(chǎn)生和清除的一種動態(tài)平衡。低溫脅迫時，植物會積累大量對膜有害的活性氧（AOS），通過增加體內(nèi)清除自由基的SOD、POD和CAT等保護酶活性，使自由基維持在一個較低的水平，從而防止自由基的毒害，以保護膜不受到傷害，降低低溫對植物的傷害[13-16]。高慶玉等[14]研究認為，葡萄砧木隨著低溫脅迫時間的延長，SOD、POD和CAT等保護酶活性呈先上升后下降的趨勢，抗寒性強的品種能保持較高的酶活性。本試驗結果表明，SOD、POD和CAT等保護酶活性隨著溫度的降低呈先上升后下降的變化趨勢，低溫下耐寒性強的庫爾勒小棗能保持較高的SOD、POD和CAT等酶活性，這與高登濤等[22]研究的葡萄砧木抗寒性中SOD、POD和CAT等酶活性的變化趨勢相同。

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