自然降溫條件下不同產(chǎn)地酸棗抗性生理指標(biāo)綜合評價

鄭強(qiáng)卿 李鵬程 陳奇凌 王晶晶

摘要：比較不同產(chǎn)地酸棗的抗寒能力差異，為篩選優(yōu)良的棗樹砧木和選育新品種提供理論依據(jù)。在自然降溫條件下，對不同產(chǎn)地15種酸棗1年生枝條生理生化指標(biāo)進(jìn)行測定，將測定值換算成抗寒系數(shù)，再將抗寒系數(shù)換算成隸屬函數(shù)值，取各指標(biāo)隸屬度平均值對酸棗抗寒性強(qiáng)弱進(jìn)行綜合評定。在不同產(chǎn)地的15個酸棗類型中，屬于抗寒類型的有2個，占13.3%，中抗類型的有6個，占40%，低抗類型的有4個，占26.7%，其中無抗寒能力的只有3個，占20%。酸棗滲透調(diào)節(jié)物質(zhì)和抗氧化物酶各指標(biāo)的隸屬值與可溶糖含量、脯氨酸含量呈顯著相關(guān)，與超氧化物歧化酶（superoxide dismutase，簡稱SOD）活性和丙二醛含量呈極顯著相關(guān)。丙二醛含量和SOD活性無論在任何條件下均可作為植株抗寒性強(qiáng)弱評價或鑒定的指標(biāo)。陜西清澗鐵蓮溝和袁家溝的酸棗具備較強(qiáng)的抗寒能力，其次是陜西米脂張岔村和河北省內(nèi)丘縣。

關(guān)鍵詞：酸棗;抗寒;生理指標(biāo);綜合評價

中圖分類號： S665.101

文獻(xiàn)標(biāo)志碼： A

文章編號：1002-1302（2019）15-0154-05

棗（Ziziphus jujube Mill）是原產(chǎn)我國的特有果樹和主要經(jīng)濟(jì)林樹種，新疆是我國新興的優(yōu)質(zhì)干棗生產(chǎn)基地。棗樹在新疆豐富的果樹資源中所占比例最高、面積最大，是經(jīng)濟(jì)優(yōu)勢最凸顯的樹種。但在新疆紅棗產(chǎn)業(yè)快速發(fā)展過程中，尚未形成系統(tǒng)的栽培技術(shù)理論體系，如種植面積大、品種單一、抗逆性差等問題，是紅棗產(chǎn)業(yè)可持續(xù)發(fā)展的制約因素。棗樹抗逆能力強(qiáng)弱除與品種自身生物學(xué)特性相關(guān)之外，還與砧木酸棗（Zizphus spinosus Hu）的個體間差異和良種程度有關(guān)。尤其在冬季漫長且氣候嚴(yán)寒的新疆，選育抗寒的優(yōu)良砧木品系和棗樹品種對新疆紅棗產(chǎn)業(yè)的健康發(fā)展具有重要意義。果樹在遭受低溫脅迫時，最直接最直觀的表現(xiàn)就是自身生理生化的變化[1]。研究結(jié)果表明，丙二醛（malondialdehyde，簡稱MDA）含量﹑可溶性糖含量﹑可溶性蛋白含量﹑脯氨酸含量等指標(biāo)雖不能直接判斷植物的抗寒性強(qiáng)弱，但均與抗寒性有密切的關(guān)系[2-4]。果樹砧木抗寒性研究大多集中在蘋果[5-6]、葡萄[7]、櫻桃[8]、山楂[9]上，棗樹砧木酸棗的抗寒性亦有部分報道[10]，是通過人工模擬低溫對酸棗生長量以及部分生理指標(biāo)進(jìn)行對比研究。在新疆北部石河子市冬季漫長、氣溫較低的環(huán)境下，通過測試分析自然降溫過程中酸棗當(dāng)年生枝條生理生化指標(biāo)，研究不同產(chǎn)地酸棗抗寒能力的強(qiáng)弱。通過研究不同產(chǎn)地酸棗當(dāng)年生枝條的滲透調(diào)節(jié)物質(zhì)含量、過氧化物含量、抗氧化物酶活性及過氧化物酶活性等指標(biāo)在自然降溫過程中的變化規(guī)律，探討其與抗寒性的關(guān)系，旨在篩選出優(yōu)良的棗樹砧木，為培育高抗寒的棗樹品種提供理論依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 研究區(qū)概況

試驗(yàn)于2012年在新疆農(nóng)墾科學(xué)院林園研究所試驗(yàn)基地進(jìn)行，該基地位于43°20′～45°20′N，84°45′～86°40′E之間的新疆石河子市312國道旁，屬典型的溫帶大陸性氣候，冬季長而嚴(yán)寒，夏季短而炎熱，無霜期為168～171 d。年平均氣溫為 7.5～8.2 ℃，最高氣溫出現(xiàn)在7月，平均氣溫在25.1～26.1 ℃。年降水量為125.0～207.7 mm，一年中降水較多的月份出現(xiàn)在7、5、6、4月，降水量為13.0～20.0 mm。

1.2 試驗(yàn)材料與設(shè)計

于2011年9月，分別在河北省易縣（HB1）、內(nèi)邱縣（HB2），陜西省佳縣（SX11）、米脂涼水溝（SX10）、米脂呂家界（SX9）、米脂張岔村（SX8）、清澗任家洼（SX7）、清澗陳家坪（SX6）、清澗縣（SX5）、清澗袁家溝（SX4）、清澗鐵蓮溝（SX3）、清澗合口（SX2）、清澗陳家河（SX1）及河南省鶴壁市形盆村（HN1）、下槽村（HN2）等地共采集15種不同產(chǎn)地果實(shí)全紅的酸棗種子，于2012年開春在新疆農(nóng)墾科學(xué)院試驗(yàn)園通過播種建立試驗(yàn)區(qū)。

不同類型酸棗經(jīng)過11、12、1月3個月的-27～-8 ℃低溫脅迫之后，對其生理指標(biāo)進(jìn)行測試分析。在每種不同的砧木上選取4～6個枝條，分別剪取20～30 cm長的枝段，用水沖洗10 s，然后用蒸餾水沖洗干凈，用濾紙吸干，用石蠟封剪口后用聚乙烯袋包裹，帶回實(shí)驗(yàn)室測定。

1.3 測試方法

生理指標(biāo)脯氨酸含量、過氧化物酶（peroxidase，簡稱POD）活性、超氧化物歧化酶（superoxide dismutase，簡稱SOD）活性的測定參照李合生的方法[11]，丙二醛含量和過氧化氫酶活性的測定參照劉萍的方法[12]，其中過氧化氫酶活性的測定為紫外吸收法?？扇苄缘鞍缀康臏y定采用考馬斯亮藍(lán)G-250染色法，可溶性糖含量的測定采用蒽酮比色法。

1.4 數(shù)據(jù)處理與分析

試驗(yàn)數(shù)據(jù)采用Excel 2010進(jìn)行統(tǒng)計分析、制圖，用SPSS 17.0軟件中的LSD、Dancuns檢驗(yàn)對差異顯著指標(biāo)進(jìn)行方差分析。本試驗(yàn)以12月5日即第1次采樣后測得的理化指標(biāo)作為對照組，以1月3日最低溫度出現(xiàn)時，即第2次測得的指標(biāo)作為脅迫組，分別計算脅迫組和對照組各性狀的平均值，參考周廣生等的方法[13-14]，首先用公式（1）將原始數(shù)據(jù)進(jìn)行轉(zhuǎn)換，求得各理化指標(biāo)性狀的抗寒系數(shù)（a）。采用隸屬函數(shù)值法綜合評價該15種酸棗實(shí)生苗的抗寒性強(qiáng)弱，即將各指標(biāo)的抗寒系數(shù)換算成隸屬函數(shù)值，取各指標(biāo)隸屬度的平均值作為抗寒性強(qiáng)弱的綜合評定標(biāo)準(zhǔn)。

2.1 不同產(chǎn)地酸棗枝條滲透調(diào)節(jié)物質(zhì)、膜脂過氧化物含量的變化

隨著外界環(huán)境自然溫度的不斷降低，不同類型酸棗枝條的滲透調(diào)節(jié)物質(zhì)、膜脂過氧化物含量均發(fā)生了變化?？扇苄蕴呛砍齋X1、SX11有所降低外其他均增加（圖1），增幅最大，為80.49%，其次是 HN2，為77.55%，位居第3的是SX2為63.20%。可溶性蛋白含量隨溫度降低既有增加又有降低（圖2），HB1、HB2與SX4均明顯提高，分別提高 46.11%、32.06%和12.51%，其他均降低，降低幅度最小的SX9降低3.36%，其次是SX11降幅為4.28%，位居第3的SX8降幅為8.08%。另外，脯氨酸含量均有大幅度提高（圖3），SX8提高幅度最大的SX8為203.45%，其次是SX3、SX1，分別為14912%、 10479%， 提高幅度最小的是HB1， 為 28.04%。

丙二醛含量既有減少又有上升（圖4），SX1、SX2、SX6和HB1均減少，提高幅度最大的是SX3，為92.85%，其次，SX9、HN2，分別為50.54%、40.29%。

2.2 不同酸棗枝條中抗氧化物酶活性的變化

在自然條件下，供試不同類型酸棗隨著外界環(huán)境溫度的不斷降低，SOD活性均成下降趨勢（圖5），下降幅度最小的是SX5，為0.71%，其次是SX3，為1.04%，位居第3的是SX7，為 4.78%。1月3日HB2的過氧化物酶活性量較12月5日提高13.71%，其他均呈下降趨勢（圖6），下降幅度最小的是SX1，為14.33%，其次是SX5，為31.34%，位居第3的是SX3為37.87%。

2.3 不同類型酸棗枝條抗寒能力綜合評價及相關(guān)性分析

由表1可知，SX3和SX4的平均隸屬度分別為0.65、0.63，屬于抗性酸棗類型;SX7、SX5、SX9、HN2、HB2以及SX8的平均隸屬度均在0.42～0.58之間，均為中抗性類型;SX11、SX1、SX2以及HN1平均隸屬度均在0.32～0.39之間，均為低抗性酸棗類型;SX6、SX10、HB1的平均隸屬度為 0.19～0.27，屬于不抗酸棗類型。以酸棗生理生化指標(biāo)隸屬度的平均值和對應(yīng)指標(biāo)的抗寒系數(shù)進(jìn)行相關(guān)性分析，結(jié)果（表2）顯示，抗寒指標(biāo)的隸屬值與可溶糖含量、脯氨酸含量呈顯著相關(guān)，與SOD活性和丙二醛含量呈極顯著相關(guān)，與可溶性蛋白含量和POD活性均為不相關(guān)或者相關(guān)不顯著。以酸棗各項指標(biāo)的抗寒系數(shù)作為因變量，以抗性系數(shù)相應(yīng)的隸屬值為自變量，采用逐步回歸分析法所建立的回歸方程為y=-1.002+0.132x1+0.352x2+0.076x3+0.798x4+0.116x6，決定系數(shù)r2=0.966。

3 結(jié)論與討論

林木抗寒性是林木在對低溫寒冷環(huán)境的長期適應(yīng)中，通過自身的遺傳變異和自然選擇獲得的一種抗寒能力[16]。結(jié)果表明，在自然降溫條件下不同產(chǎn)地酸棗隨著外界環(huán)境溫度的不斷降低，可溶性糖（除SX1、SX11外）、脯氨酸含量不同程度地增加，這與吳正保等在榛子、灰棗、核桃和扁桃上的研究結(jié)果[16-19]一致。研究中，低溫脅迫過程中部分產(chǎn)地的酸棗可溶性蛋白含量明顯上升，但也有一部分在減少，這與邱乾棟等的研究結(jié)果[20]不一致，一方面可能與酸棗承受的最低溫度有關(guān)，另一方面可能由于隨溫度降低枝條中膜脂過氧化程度加劇，丙二醛含量增加，蛋白合成受阻、含量降低;另外可能由于取樣的次數(shù)較少，未能準(zhǔn)確反映可溶性蛋白含量與低溫脅迫的關(guān)系，這有待進(jìn)一步驗(yàn)證。

研究中，隨著外界環(huán)境溫度的不斷降低，73%酸棗的丙二醛含量增強(qiáng)，提高幅度最大的是SX3，為92.85%。SOD、POD活性大多呈下降趨勢，下降幅度最小的分別為SX5 和SX1，就保護(hù)酶本身的特性而言，SOD和POD均能清除活性氧自由基，以減少對膜的傷害，且在低溫脅下其活性均會增強(qiáng)[20]，但本試驗(yàn)結(jié)果相反，僅能推測采樣時的外界溫度已經(jīng)成為酸棗二次枝所能承受的臨界溫度，但仍需進(jìn)一步研究證明。

林木經(jīng)歷逆境脅迫鍛煉時，其自身的滲透調(diào)節(jié)物質(zhì)和防御系統(tǒng)均會受到一定的破壞，用單一指標(biāo)很難客觀真實(shí)地反映其本質(zhì)[21-22]。本研究運(yùn)用隸屬函數(shù)法綜合評價篩選抗寒酸棗類型，結(jié)果表明，在不同產(chǎn)地的15個酸棗類型中，屬于抗寒類型的有2個，占13.3%，中抗類型的有6個，占40%，低抗類型的有4個，占26.7%，而無抗寒能力的只有3個，占20%。另外經(jīng)過酸棗抗寒系數(shù)與生理指標(biāo)平均隸屬度的相關(guān)性研究可知，在酸棗滲透調(diào)節(jié)物質(zhì)和抗氧化物酶的生理指標(biāo)中，抗寒指標(biāo)的隸屬值與可溶糖含量、脯氨酸含量呈顯著相關(guān)，與SOD活性和丙二醛含量呈極顯著相關(guān)，與可溶性蛋白含量和POD活性均為不相關(guān)或者相關(guān)不顯著，丙二醛含量和SOD活性無論在任何條件下均可作為植株抗寒性強(qiáng)弱評價或鑒定的指標(biāo)。

本試驗(yàn)在年度氣溫最低的時節(jié)，對不同類型酸棗進(jìn)行了自然抗寒試驗(yàn)，通過對自然降溫條件下酸棗當(dāng)年生二次枝生理生化指標(biāo)的測定以及運(yùn)用隸屬函數(shù)法綜合評價參試酸棗抗寒能力，結(jié)果表明，在15個不同產(chǎn)地酸棗中，抗寒性由強(qiáng)到弱依次為SX3>SX4>SX8>HB2>HN2>SX9>SX5>SX7>HN1=SX2>SX1>SX11>SX10=HB1>SX6，其中具備Ⅱ級抗寒能力的有SX3（平均隸屬度0.65）和SX4（平均隸屬度063）。屬于Ⅲ級中抗寒能力的有6個，其中（平均隸屬度058）和HB2（平均隸屬度0.56）抗寒能力相對較強(qiáng)。這一結(jié)果能為培育適宜本土的棗樹新品種和推進(jìn)紅棗產(chǎn)業(yè)的健康持續(xù)發(fā)展提供參考依據(jù)。

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