6—8月份不同時段棗根系生理生化變化與產(chǎn)量關系的研究

鄭燕萍，劉 嶧，梁發(fā)輝，史滟滪，楊靜慧，劉曉龍

（1.天津農(nóng)學院 園藝園林學院，天津 300384；2.天津興寧實業(yè)股份有限公司，天津 301500）

棗（Ziziphus jujubaMill.）又稱棗子、大棗、刺棗、貫棗，鼠李科棗屬植物。棗樹被譽為“鐵桿莊稼”，有固沙、減輕干熱風、防風等作用，深受廣大人民喜愛[1]。棗具有非常重要的營養(yǎng)用價值與藥用價值，有“大補丸”與“活性維生素丸”的美譽，是十分理想藥食兼用果品，它含有極其豐富的Vc、維生素P、鉀、鈉、鐵等多種微量元素，可保持毛細血管暢通，防止血管壁脆性增加，營養(yǎng)價值為百果之冠，有“百果王”之稱[2]。俗話說“一日吃三棗，終身不顯老”，棗作為重要的中藥之一，它所含的抗氧化維生素與大量糖類和礦質(zhì)元素等能夠對抗自由基的侵襲，增強機體抗脂質(zhì)過氧化作用的能力，具有延緩衰老、養(yǎng)血美顏的功效。此外，棗還含有抗癌作用的三萜類化合物和環(huán)-磷酸腺苷（CAMP）與黃酮類物質(zhì)等，CAMP作為重要的生理活性物質(zhì)，可以調(diào)節(jié)免疫系統(tǒng)。有降壓、降血脂、增強抗病能力與提高免疫力等功效[3]。

作物根系在農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中有著主要核心之稱，它是水分和營養(yǎng)吸收的主要器官，也是合成植株生長所必須的多種氨基酸和某些重要激素的重要場所[4]。根系形態(tài)與其生理特性與地上部的生長發(fā)育、產(chǎn)量和品質(zhì)緊密聯(lián)系[5]。隨著環(huán)境、土壤、氣候等外界因素的影響，棗根系體內(nèi)的可溶性蛋白含量、丙二醛、過氧化物酶（POD）、過氧化氫酶（CAT）等生理指標也會發(fā)生不同程度的改變。

棗樹在6月下旬進入花期，此時棗樹對養(yǎng)分的需求較大，從花期到果實膨大這一過程一般需要60 d的時間，且在6月份會對棗樹進行開甲技術[6]。即7月份與8月份則是最為關鍵的時段，為棗開甲后冬棗果實膨大期，是棗發(fā)育最為活躍的時段，為細胞分裂和迅速生長期，又正值甲口愈合時，需要較多營養(yǎng)物質(zhì)，以抵御外界不良因素的傷害，且7月時棗樹已經(jīng)坐果。在6—8月份，從開甲到甲口愈合，為保持從花期坐果到幼果迅速膨大期這一段時間內(nèi)開甲部位以上產(chǎn)生的光合產(chǎn)物得到充分供應，為保證冬棗的座果率的提高，且滿足了對棗果的膨大的供應，確保甲口愈合良好，對營養(yǎng)物質(zhì)的需求很大，根系相互吸取營養(yǎng)，使其體內(nèi)生理特性變化多端，更是取決于產(chǎn)量的關鍵[7]，所以選取6—8月份3個時段進行研究。

近年來，許多種植者大量種植棗樹，對棗的研究報道也頗多。目前，國內(nèi)外有關棗的研究報道主要集中在棗樹的栽培管理、水鹽脅迫及施肥量、病蟲害防治等方面對棗產(chǎn)量與品質(zhì)產(chǎn)生的影響[8]。鮮見根系生理特性變化對產(chǎn)量造成影響的研究，通過此試驗，研究在不同時段下、不同產(chǎn)量棗根系的生理特性變化以及二者之間存在的關系。了解高產(chǎn)棗與低產(chǎn)棗的區(qū)別，為今后能夠收獲更好的棗果實提供理論依據(jù)。

1 材料和方法

1.1 試驗材料

試驗所用材料為不同時段下高產(chǎn)棗與低產(chǎn)棗的根系，棗根系為冬棗根系，由天津市靜海世峰冬棗合作社所提供。

選取6—8月份3個階段棗根系進行試驗，具體取材時間分別為2018年6月28日、7月22日、8月21日。

試驗所涉及藥品、試劑及分光光度計（Lambda 35）、離心機與電子天秤等由天津農(nóng)學院實驗室提供。

1.2 取樣及試驗方法

將所采取的每個階段高產(chǎn)棗與低產(chǎn)棗的根系，以棗主干為中心，分別將東、西、南、北4個方向上分為20 cm×20 cm×15 cm的小長方體，每個方向上隨機取3格小長方體，將取出的根系進行標記，從中挑出長度大于3 cm的側根，選出3個完好無損的根系，然后洗凈晾干，不要殘留泥土、碎石等物質(zhì)，避免雜質(zhì)的存在影響試驗結果。分別將高產(chǎn)棗與低產(chǎn)棗根系分開放置。然后選取所需用量，進行剪碎、稱量、充分研磨、離心等步驟。利用根系體內(nèi)的生理生化反應對高低產(chǎn)棗根系各生理指標進行測定，將每個月份所取根系分別重復3次記錄數(shù)據(jù)，計算出生理指標含量，進行各階段含量變化的比較，記錄分析。

1.3 測定指標與方法

可溶性蛋白含量測定采用考馬斯亮藍方法測定[9]；丙二醛含量（MDA）采用硫代巴比妥酸比色法（TBA）測定；過氧化物酶（POD）活性采用愈創(chuàng)木酚法測定[10]；過氧化氫酶（CAT）活性采用紫外吸收法測定[10]；根系活力采用TTC還原法測定[11]。

1.4 數(shù)據(jù)處理與分析

使用方差分析、t測驗，用Excel進行分析與繪圖。

2 結果與分析

2.1 不同時段下高產(chǎn)棗、低產(chǎn)棗根系中可溶性蛋白含量變化

由圖1得出，3個時段下高產(chǎn)棗根系與低產(chǎn)棗根系的可溶性蛋白含量呈逐漸上升趨勢。在8月份，高產(chǎn)棗根系的可溶性蛋白含量極顯著高于其他的可溶性蛋白含量；在6月份，低產(chǎn)棗根系的可溶性蛋白含量極顯著低于其他的可溶性蛋白含量，且高產(chǎn)棗根系體內(nèi)的可溶性蛋白含量顯著高于低產(chǎn)棗根系體內(nèi)的可溶性蛋白含量；在7月份與8月份，高產(chǎn)棗根系體內(nèi)的可溶性蛋白含量極顯著高于低產(chǎn)棗根系體內(nèi)的可溶性蛋白含量。

圖1 不同時段下高低產(chǎn)棗根系體內(nèi)可溶性蛋白含量變化

2.2 不同時段下高產(chǎn)棗、低產(chǎn)棗根系中丙二醛含量變化

圖2可以得出，3個時段下高產(chǎn)棗根系體內(nèi)的丙二醛濃度呈先上升后下降趨勢；低產(chǎn)棗根系的丙二醛濃度呈先下降后上升趨勢。在8月份，低產(chǎn)棗根系的丙二醛濃度極顯著其他幾個時期高低產(chǎn)棗的丙二醛濃度；高產(chǎn)棗根系體內(nèi)的丙二醛濃度極顯著低于其他丙二醛濃度。由圖中得出，6月份高產(chǎn)棗根系的丙二醛濃度顯著低于低產(chǎn)棗；7月份二者的丙二醛濃度不存在顯著差異；由結果表明，在8月份，高產(chǎn)棗根系的丙二醛濃度極顯著低于低產(chǎn)棗根系。

圖2 不同時段下高低產(chǎn)棗根系體內(nèi)丙二醛濃度變化

2.3 不同時段下高產(chǎn)棗、低產(chǎn)棗根系中POD活性變化

根據(jù)圖3可以得出，3個時間段高產(chǎn)棗根系與低產(chǎn)棗根系體內(nèi)的POD活性變化均呈逐漸上升趨勢。8月份，高產(chǎn)棗根系的POD活性極顯著高于其他棗根系的POD活性。6月份，低產(chǎn)棗根系的POD活性極顯著低于其他棗根系的POD活性。從圖中得出，在這幾個時段里，高產(chǎn)棗根系的POD活性極顯著高于低產(chǎn)棗根系。

圖3 不同時段下高低產(chǎn)棗根系體內(nèi)POD活性變化

2.4 不同時段下高產(chǎn)棗、低產(chǎn)棗根系CAT活性變化

由圖4可以得出，在3個時段下高產(chǎn)棗根系與低產(chǎn)棗根系體內(nèi)的CAT活性均呈逐漸上升趨勢。6月份，高產(chǎn)棗和低產(chǎn)棗根系的CAT活性不存在顯著性差異；7月份和8月份，二者存在顯著性差異，即高產(chǎn)棗根系體內(nèi)的CAT活性顯著高于低產(chǎn)棗根系。

圖4 不同時段下高低產(chǎn)棗根系體內(nèi)CAT活性變化

2.5 不同時段下高產(chǎn)棗、低產(chǎn)棗根系活力變化

由圖5可知，高產(chǎn)棗與低產(chǎn)棗的根系活力在3個時段下均呈逐漸上升趨勢。8月份，高產(chǎn)棗根系活力極顯著高于其他根系活力；6月份，高產(chǎn)棗與低產(chǎn)棗的根系活力極顯著低于其他時段根系活力，且該時段的高產(chǎn)棗與低產(chǎn)棗的根系活力不存在顯著性差異；7月份，高產(chǎn)棗的根系活力極顯著高于低產(chǎn)棗根系活力；8月份，高產(chǎn)棗的根系活力顯著高于低產(chǎn)棗根系活力。結果表明，7、8月份高產(chǎn)棗的根系活力比低產(chǎn)棗的根系活力強。

圖5 不同時段下高低產(chǎn)棗根系活力變化

3 討 論

3.1 可溶性蛋白含量與棗產(chǎn)量的關系

可溶性蛋白作為植物體內(nèi)重要的滲透調(diào)節(jié)物質(zhì)和營養(yǎng)物質(zhì)，其增加與積累能提高細胞的保水能力，對細胞的生命物質(zhì)及生物膜起到保護作用，并參與植物的生長與發(fā)育，常被作為衡量植物衰老的重要指標之一[12]?？扇苄缘鞍撞粌H是了解植物總代謝的重要物質(zhì)，還是根系體內(nèi)起著必不可少的用途，即高含量的可溶性蛋白有利于維持細胞較低的滲透勢，能夠抵抗水分脅迫產(chǎn)生的傷害[13]。試驗表明，高產(chǎn)棗根系體內(nèi)的可溶性蛋白含量高于低產(chǎn)棗根系體內(nèi)的可溶性蛋白含量，則高產(chǎn)棗根系抗衰能力、抵抗外界傷害能力強于低產(chǎn)棗根系。即可溶性蛋白含量高，產(chǎn)量則高；反之，產(chǎn)量則低。

3.2 丙二醛含量與棗產(chǎn)量的關系

丙二醛（MDA）是細胞質(zhì)膜過氧化的最終產(chǎn)物，通常利用它作為膜脂過氧化指標，MDA含量的高低可以反應細胞膜脂過氧化水平[14]。丙二醛含量的增加，會加劇對細胞膜的損傷及其他變化，對植物細胞產(chǎn)生毒害作用[15]，從而導致生長過程中受到威脅，影響產(chǎn)量。姜宗慶等[16]研究指出，丙二醛的持續(xù)積累，導致葉片細胞膜的損傷不可逆。當植物受到外界環(huán)境的影響，棗根系體內(nèi)的活性氧富集到一定程度，體內(nèi)細胞膜就會發(fā)生過氧化作用，即自由基的大量積累，會對細胞膜及許多大分子產(chǎn)生傷害，導致衰老[17]。試驗中，高產(chǎn)棗根系，MDA含量低；反之，則高；表明低產(chǎn)棗根系的細胞膜質(zhì)過氧化程度高于高產(chǎn)棗根系，即低產(chǎn)棗根系體內(nèi)的受損程度偏高。這與吳青霞等[18]研究結果，MDA含量變幅越大，植株受損的程度越大相似。但MDA不能單獨作為判斷產(chǎn)量高低的生理指標，但可與其他生理指標聯(lián)合，對棗的產(chǎn)量進行綜合性研究。

3.3 POD活性、CAT活性與棗產(chǎn)量的關系

當植株受到傷害，植物體則會調(diào)節(jié)保護酶活性來降低活性氧自由基帶來的傷害，提高植物抗逆性[19]。POD、CAT等則是植物受逆境脅迫時起防御作用的重要保護酶[16]。它們是植物體自身擁有活性氧清除系統(tǒng)的主要組成酶，與植物體各作用密切相關。POD是植物衰老保護系統(tǒng)中另一重要的酶，主要清除植物體內(nèi)的過氧化物；CAT是專一催化過氧化氫分解的酶，能消除過氧化氫對細胞膜以及其他生物活性物質(zhì)的毒害作用[20]。試驗結果中，高產(chǎn)棗根系體內(nèi)的POD活性、CAT活性顯著高于低產(chǎn)棗根系，即酶活性與棗的產(chǎn)量存在一定相關性，李昱等[21]研究表明，隨著POD、CAT等活性的逐漸增加，小麥產(chǎn)量也表現(xiàn)出相同變化。結果表明，POD活性、CAT活性強，產(chǎn)量則高；反之，產(chǎn)量則低。則POD與CAT活性的增加，產(chǎn)量也隨之增高，這與牛巧龍等[22]研究結果相似。

3.4 根系活力與棗產(chǎn)量的關系

作物根系活力水平在一定程度上能夠反映根系對養(yǎng)分吸收能力的強弱[23]。在研究進展中，國外已有大量對根系的研究，且大多集中在抗旱性以及提高水分利用等方面的研究[24]。目前，對根系活力與產(chǎn)量的研究有韭菜[25]、番茄[26]等，對棗根系活力的研究極少，深入了解棗根系活力與產(chǎn)量之間關系的研究也少。結果表明，高產(chǎn)量的棗根系活力高于低產(chǎn)量棗根系活力，則高產(chǎn)棗根系對養(yǎng)分的吸收能力在一定程度上強于低產(chǎn)棗根系活力，即提高根系活力，能夠促進產(chǎn)量的提升。這與姜佰文等[27]研究結果相似。

4 結 論

植物在自然界生長過程中，根系經(jīng)常會因為自然因素、人為因素的干擾，導致根系會產(chǎn)生一系列生理生化反應來抵抗不良因素對它的影響，以此適應或抵抗外界不良環(huán)境來維持自身正常的發(fā)育成長。其根系的變化影響著地上部的生長發(fā)育，對產(chǎn)量也有著一定程度的影響。試驗結果表明，高產(chǎn)棗根系體內(nèi)的可溶性蛋白含量、POD活性、CAT活性以及根系活力高于低產(chǎn)棗根系，MDA含量低于低產(chǎn)棗根系。

此試驗結果可以為今后提高棗產(chǎn)量提供參考，種植者可通過各種處理方式提高棗根系體內(nèi)的可溶性蛋白含量、POD活性與CAT活性以及根系活力，減少MDA含量的增加，使其更好地收獲高產(chǎn)棗。