軟棗獼猴桃表型性狀與植物保護(hù)系統(tǒng)對海拔的響應(yīng)

金花林， 王子博， 賈佳林， 樸一龍， 冉麗萍

(延邊大學(xué)農(nóng)學(xué)院，吉林 延吉 133000)

軟棗獼猴桃(ActinidiaargutaSieb.et Zucc.)屬于獼猴桃科、獼猴桃屬多年生落葉藤本植物[1]，因其果實(shí)光滑無毛，食用方便，口感營養(yǎng)俱佳，在市場上深受消費(fèi)者青睞。長白山野生軟棗獼猴桃自然分布海拔范圍為25～1 320 m，但在海拔400～800 m較集中分布[2-3]。

植物生長離不開自然環(huán)境這一生長因子，并且每一種自然環(huán)境中都存在其特有的植物類型。影響植物生長的環(huán)境因素包括溫度、水分、光照及土壤等。海拔影響植被群落結(jié)構(gòu)[4]、林分因子[5]、次生代謝物含量[6]及土壤理化性質(zhì)[7]等。不同海拔地區(qū)的生長環(huán)境導(dǎo)致植物生長表現(xiàn)不同，海拔高度不僅影響果樹的葉片形態(tài)大小、光合效率，而且影響果實(shí)的品質(zhì)及抗逆性。前人針對海拔高度對蘋果光合作用及果實(shí)品質(zhì)影響[8-9]、藍(lán)莓和藍(lán)靛果植物保護(hù)系統(tǒng)的反應(yīng)[10-11]、獼猴桃的貯藏性[12]等進(jìn)行過研究。近幾年，軟棗獼猴桃作為一個新興起的漿果種類得到了長足的發(fā)展，但是因?qū)ζ渖沉私馍跎俣鴮?dǎo)致栽培過程中不少損失。并且前人調(diào)查取樣多為低海拔范圍，對軟棗獼猴桃在高海拔的生長分布并沒有系統(tǒng)性的調(diào)查研究。為了掌握軟棗獼猴桃表型性狀與保護(hù)酶系統(tǒng)對海拔的響應(yīng)，該文調(diào)查研究了不同海拔野生軟棗獼猴桃生長發(fā)育表現(xiàn)及抗逆反應(yīng)，以期獲得軟棗獼猴桃最佳生長海拔區(qū)段，為軟棗獼猴桃區(qū)域化栽培提供理論依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 材料

試驗(yàn)于2019—2020年進(jìn)行。在吉林省八家子林業(yè)局先鋒林場(北緯42°，東經(jīng)128°)老爺嶺坡體處選取不同海拔段軟棗獼猴桃集群進(jìn)行標(biāo)記、定位和掛牌，同時從海拔600 m起每隔400 m設(shè)置1個溫度自動記錄儀，每隔1 h記錄1次溫度數(shù)據(jù)。從老爺嶺山體的自然形態(tài)出發(fā)，從海拔600 m開始，每隔200 m為1個海拔段，共分3個海拔段，即600～800 m(700±50)m、800～1 000 m(900±50) m、>1 000 m(1 100±50) m。在每個海拔段軟棗獼猴桃集群中隨機(jī)選擇樹勢中庸、無病蟲害的軟棗獼猴桃10株采集葉片和果實(shí)，每株至少采集10片葉和10個果實(shí)。利用裝入冰袋的保溫箱把葉片和果實(shí)迅速運(yùn)回試驗(yàn)室進(jìn)行一般形態(tài)學(xué)和品質(zhì)調(diào)查，然后在-40 ℃低溫冰箱冷凍保存。葉片經(jīng)調(diào)查后直接冷凍貯藏，而果實(shí)經(jīng)軟化后熟后進(jìn)行品質(zhì)調(diào)查并冷凍貯藏，以備各種生理生化指標(biāo)分析。

1.2 方法

2019年9月5日，每株選取10個代表性葉片和10個代表性果實(shí)，用數(shù)顯游標(biāo)卡尺測量其葉長、葉寬、葉厚、葉柄長度及果實(shí)縱橫徑、果實(shí)扁徑、果柄長度；利用葉面積測定儀測定葉面積；用電子天平稱果實(shí)重量；用手持式糖度計(jì)測定其可溶性固形物含量，然后榨取2 mL果汁稀釋20倍，用0.1 mol/L的NaOH進(jìn)行酸堿滴定，換算可滴定酸含量。

總糖含量用苯酚-硫酸法測定；還原糖含量用DNS法測定；葉綠素含量和類胡蘿卜素含量用分光光度計(jì)法測定；超氧化物歧化酶(SOD)活性用氮藍(lán)四唑(NBT)法測定；多酚氧化酶(PPO)、過氧化氫酶(CAT)和抗壞血酸氧化酶(ASO)活性采用黃綿佳的方法測定[13]；過氧化物酶(POD)活性采用張志良的方法測定[14]；丙二醛(MDA)含量采用張憲政的方法測定[15]。

1.3 數(shù)據(jù)處理與分析

每個試驗(yàn)樣本重復(fù)3次取平均值，然后用Excel軟件繪制標(biāo)準(zhǔn)曲線與整理數(shù)據(jù)，利用SPSS軟件分析數(shù)據(jù)和處理數(shù)據(jù)。

2 結(jié)果與分析

2.1 不同海拔氣象因子調(diào)查

2.1.1 不同海拔高度有效積溫和無霜期變化

對不同海拔無霜期和有效積溫變化統(tǒng)計(jì)結(jié)果如表1所示。

表1 不同海拔高度有效積溫和無霜期比較

隨著海拔的升高無霜期變短，有效積溫減少，但無霜期和有效積溫的變化規(guī)律并不一致。無霜期隨海拔的升高變化不是很明顯，在海拔600～1 000 m無霜期沒有變化，在海拔1 400 m處無霜期縮短9 d；而有效積溫變化則較明顯，即低海拔區(qū)段(600～1 000 m)和高海拔區(qū)段(1 000～1 400 m)有效積溫分別下降461和244 ℃。由此可見，隨著海拔的升高，日最高溫變化幅度比日最低溫變化明顯。

2.1.2 不同海拔高度溫度變化

因此，中醫(yī)上的觀點(diǎn)是將氣虛，血瘀和痰這幾點(diǎn)作為VD的根本原因。發(fā)生癡呆的病人氣血會變得虛弱，腎氣也會減弱，然后大腦沒有得到營養(yǎng)，最終就是癡呆。還有長期勞作、情緒方面的不好讓身體里面的器官沒辦法正常運(yùn)作，然后導(dǎo)致了淤血，肝氣出現(xiàn)郁結(jié)，上火，心神就會失用，最終就是癡呆。因此，中醫(yī)里面說要想把病給治好，首先就是腦腑。大腦如果正常工作，那么記性也就不會受到影響?！叭酥浶?，皆在腦中”。

在不同海拔段記錄的溫度數(shù)據(jù)顯示(圖1、表2)，隨著海拔的升高，日最高溫和日最低溫均顯著下降，但在不同海拔區(qū)段的溫度下降幅度不同。低海拔區(qū)段最高溫變化幅度較大，相比之下，高海拔區(qū)段最高溫變化幅度較小，即海拔每提升100 m，在低海拔區(qū)段(600～1 000 m)日最高溫下降0.99 ℃,而高海拔段(1 000～1 400 m)日最高溫下降0.38 ℃。相反，低海拔區(qū)段日最低溫變化幅度較小，而高海拔區(qū)段日最低溫變化幅度相對較大，即海拔每提升100 m，在低海拔區(qū)段(600～1 000 m)日最低溫下降0.23 ℃,而高海拔段(1 000～1 400 m)日最低溫下降0.37 ℃。

表2 不同海拔區(qū)段日最高溫溫差和日最低溫溫差比較

2.2 海拔高度對軟棗獼猴桃生長發(fā)育的影響

2.2.1 海拔高度對軟棗獼猴桃葉形態(tài)的影響

不同海拔軟棗獼猴桃葉片形態(tài)數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)結(jié)果如表3所示。隨著海拔的升高，葉增厚、葉柄拉長，海拔1 000 m以上區(qū)段的葉比海拔1 000 m以下的葉顯著增厚；而海拔1 000 m以上區(qū)段的葉柄比海拔1 000 m以下的葉柄顯著拉長。在海拔800～1 000 m區(qū)段葉形指數(shù)較大，在海拔1 000 m及以上區(qū)段葉面積有變小的傾向。

表3 不同海拔軟棗獼猴桃葉形態(tài)特征比較

2.2.2 海拔高度對軟棗獼猴桃果實(shí)形態(tài)及品質(zhì)的影響

果形指數(shù)是指果實(shí)縱橫徑之比,扁平度是指果實(shí)橫徑與扁徑之比，兩者都是反映果實(shí)基本形狀的重要指標(biāo)。不同海拔高度軟棗獼猴桃果實(shí)形態(tài)和品質(zhì)分析結(jié)果如表4所示。低海拔區(qū)段的軟棗獼猴桃果實(shí)重量、果形指數(shù)和扁平度顯著大于中高海拔的軟棗獼猴桃果實(shí)，說明中高海拔段生長的軟棗獼猴桃果實(shí)顯著變小，果實(shí)變短且趨向于筒狀；高海拔區(qū)段的軟棗獼猴桃果實(shí)可溶性固形物和可滴定酸含量顯著下降；而果柄長度變化不明顯。

表4 不同海拔軟棗獼猴桃果實(shí)性狀比較

2.3 海拔高度對軟棗獼猴桃果實(shí)碳水化合物含量的影響

不同海拔軟棗獼猴桃果實(shí)碳水化合物含量測定結(jié)果(圖2)顯示，隨著海拔升高總糖含量升高，在海拔800～1 000 m區(qū)段總糖含量達(dá)峰值，但在海拔1 000 m以上區(qū)段總糖含量顯著下降,而還原糖含量則隨海拔的升高顯著下降。總體來講，高海拔區(qū)段生長的軟棗獼猴桃果實(shí)糖積累少。

2.4 海拔高度對軟棗獼猴桃葉片色素含量的影響

葉綠素是植物進(jìn)行光合作用的主要色素，植物在進(jìn)行光合作用時，通過葉綠素吸收光能，并轉(zhuǎn)化成化學(xué)能，再通過一系列的反應(yīng)，將其轉(zhuǎn)化為原初物質(zhì)。由圖3可以看出，高海拔區(qū)段色素含量有減少的傾向，但總體各海拔段軟棗獼猴桃葉片色素含量差異不顯著。

2.5 不同海拔高度軟棗獼猴桃果實(shí)抗氧化能力比較

2.5.1 海拔高度對軟棗獼猴桃果實(shí)保護(hù)酶活性的影響

通過檢測不同海拔高度軟棗獼猴桃果實(shí)保護(hù)酶類活性，判斷其抗氧化能力。由圖4可以看出，隨著海拔的升高SOD和CAT活性增加，而且高海拔區(qū)段這2種酶活性顯著高于低海拔區(qū)段；PPO活性也隨海拔升高而顯著增加，在中海拔區(qū)段達(dá)峰值，然后再顯著下降。而POD和ASO活性則在中高海拔區(qū)段顯著下降。

2.5.2 海拔高度對軟棗獼猴桃果實(shí)丙二醛(MDA)含量的影響

丙二醛(MDA)含量高低可以作為考察細(xì)胞受到脅迫嚴(yán)重程度的指標(biāo)之一，它的主要傷害是導(dǎo)致膜脂過氧化，損傷生物膜結(jié)構(gòu)，主要是細(xì)胞質(zhì)膜，使得細(xì)胞膜結(jié)構(gòu)和功能上受到損傷，改變膜的通透性，從而影響一系列生理生化反應(yīng)的正常進(jìn)行。由圖5可以看出，隨著海拔的升高，MDA含量先升高后降低，在中海拔段MDA含量達(dá)峰值，高海拔段MDA含量顯著低于低中海拔段。

3 討論與結(jié)論

同一山體無霜期隨海拔的升高而縮短，有效積溫隨海拔升高而減少，無霜期的變化不是很明顯，而有效積溫變化則較明顯，而且低海拔區(qū)段變化幅度大于高海拔區(qū)段。按照一般規(guī)律，海拔每升高100 m，氣溫下降0.5～0.6 ℃[16]，但是，不僅在不同海拔區(qū)段海拔每升高100 m氣溫下降幅度有所不同，而且日最高溫和日最低溫變化幅度也不同。海拔每提升100 m，在低海拔區(qū)段日最高溫下降0.99 ℃，而高海拔區(qū)段日最高溫下降0.38 ℃；相反，海拔每提升100 m，在低海拔區(qū)段日最低溫下降0.23 ℃；而高海拔區(qū)段日最低溫下降0.37 ℃。

不同海拔高度，諸多環(huán)境因子皆有一定的差異，而植物的不同生長性狀、生理指標(biāo)是對不同環(huán)境因子的響應(yīng)。隨著海拔的升高，軟棗獼猴桃葉片顯著增厚、葉柄顯著拉長，中海拔區(qū)段葉形指數(shù)較大，高海拔區(qū)段葉面積有變小的傾向。這些變化體現(xiàn)了植物葉片對高海拔地區(qū)低溫環(huán)境的適應(yīng)性[17-18]，這個結(jié)果與羅旭[9]在金冠蘋果上、羅文文[19]在富士蘋果上的研究結(jié)果相似。中高海拔區(qū)段生長的軟棗獼猴桃果實(shí)顯著變小，果實(shí)變短且趨向于筒狀；高海拔區(qū)段的軟棗獼猴桃果實(shí)可溶性固形物含量和可滴定酸含量顯著下降。果實(shí)形態(tài)和品質(zhì)的這種變化似乎與羅旭(隨海拔升高單果重和可溶性固形物含先增加后下降)[9]的研究結(jié)果矛盾，但高海拔地區(qū)果實(shí)變小與可溶性固形物含量下降是一致的，至于在低海拔的這些指標(biāo)變化趨勢與選擇的海拔區(qū)段及地區(qū)經(jīng)緯度有關(guān)。隨著海拔升高總糖和還原糖含量下降，這個結(jié)果與孫國超等[20]在黃果柑上的研究結(jié)果矛盾，但考慮不同緯度地區(qū)同一海拔高度的環(huán)境條件不同這一點(diǎn)，不排除孫郭超界定的高海拔區(qū)段(四川石棉縣位于北緯29°23′，東經(jīng)102°37′)是黃果柑最佳生長環(huán)境?？傊?，高海拔地區(qū)葉面積變小、無霜期和有效積溫顯著減少會影響植物生長及光合作用，導(dǎo)致果實(shí)變小，糖積累減少，品質(zhì)下降。

隨著海拔的升高植物保護(hù)酶SOD、CAT和PPO活性顯著增加，其中，PPO活性在中海拔區(qū)段達(dá)峰值，在高海拔區(qū)段又顯著下降。而POD和ASO活性則在中高海拔區(qū)段顯著下降。雖然這些酶都是植物保護(hù)酶，但其作用和功能是不一樣的。POD可催化過氧化氫，氧化酚類和胺類化合物和烴類氧化產(chǎn)物，具有消除過氧化氫和酚類、胺類、醛類、苯類毒性的雙重作用，中高海拔區(qū)段POD活性顯著下降，可以理解為中高海拔區(qū)段上述毒性物質(zhì)生成減少。高海拔區(qū)段PPO活性的顯著下降，可以理解為高海拔區(qū)段致病威脅減少，因?yàn)镻PO活性與抗病性有關(guān)。隨著海拔的升高丙二醛(MDA)含量先升高后降低也間接說明了這個問題。藍(lán)莓品種SOD和POD活性隨著海拔的升高而升高，而CAT活性和MDA含量隨海拔的升高而下降[10]；而藍(lán)靛果POD、CAT、SOD 3種抗氧化酶的活性隨海拔升高而增加[11]，說明不同植物種類在高海拔環(huán)境下對脅迫的響應(yīng)機(jī)制是不同的。