蘋果花期至幼果期花朵和果實(shí)對(duì)低溫的敏感性研究

楊永娥,張曉煜,3*,梁小娟,馬夢瑤,衛(wèi)建國

(1 寧夏大學(xué) 葡萄酒與園藝學(xué)院,銀川 750021;2 中國氣象局 旱區(qū)特色農(nóng)業(yè)氣象災(zāi)害監(jiān)測預(yù)警與風(fēng)險(xiǎn)管理重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室,銀川 750002;3 寧夏氣象科學(xué)研究所,銀川 750002)

中國蘋果種植面積和產(chǎn)量均居世界首位,全國蘋果種植區(qū)域已擴(kuò)大到25個(gè)省(區(qū)、市)[1]。在蘋果生產(chǎn)優(yōu)勢地區(qū),蘋果產(chǎn)業(yè)作為經(jīng)濟(jì)發(fā)展的支柱產(chǎn)業(yè),為當(dāng)?shù)剞r(nóng)業(yè)增效、農(nóng)民增收做出了巨大貢獻(xiàn)[2]。隨著全球氣候變暖,由春季低溫引發(fā)的蘋果萌芽期、花期凍害在中國蘋果主栽區(qū)頻繁發(fā)生。近20年來,中國蘋果主產(chǎn)區(qū)每2～3年遭受1次輕度花期霜凍災(zāi)害,每3～5年遭受1次重度花期霜凍災(zāi)害[3]。山西呂梁吉縣境內(nèi)在2018年4月6日至4月7日凌晨遭受到了極其嚴(yán)重的倒春寒,蘋果比2017年減產(chǎn)80%,損失5億元以上[4]。陜西30個(gè)縣域近40年蘋果發(fā)生霜凍災(zāi)害的平均概率達(dá)29.72%[5]。由春季低溫引發(fā)的蘋果花期凍害在中國蘋果生產(chǎn)區(qū)頻繁發(fā)生,觀測的數(shù)據(jù)表明,早春的霜凍和寒流之間有更強(qiáng)的相關(guān)性,使得蘋果栽培的總體霜凍風(fēng)險(xiǎn)將保持在溫暖的氣候中,甚至可能增加[6]。

不同蘋果品種的抗寒性存在顯著差異[7-9];而10個(gè)蘋果品種連續(xù)物候期花的抗寒性研究結(jié)果表明,隨著物候過程的推進(jìn),花抗凍性逐漸降低,與品種和年份無關(guān)[10]。蘋果作為易受春季晚霜凍害的仁果類樹種之一,在蘋果花期霜凍發(fā)生規(guī)律、霜凍調(diào)查以及霜凍防御方面研究較多[11-13]。寧夏地處中國西北地區(qū)東部季風(fēng)邊緣,對(duì)全球氣溫變化響應(yīng)敏感。氣溫是影響評(píng)估產(chǎn)業(yè)發(fā)展、降低經(jīng)濟(jì)產(chǎn)量和效益及限制蘋果栽培區(qū)域擴(kuò)大的一個(gè)重要因素。據(jù)氣象資料記載,寧夏地區(qū)蘋果花期通常在 4 月中下旬,晚霜凍的發(fā)生時(shí)間有時(shí)會(huì)延遲至 5 月上旬,會(huì)對(duì)蘋果花芽和果實(shí)造成嚴(yán)重凍害?；ㄑ渴軆鰰?huì)表現(xiàn)為內(nèi)部鱗片褐變,花原基或部分花原基受凍害,柱頭變黑干枯,嚴(yán)重時(shí)整個(gè)花芽干枯死亡,從而導(dǎo)致僅開花不結(jié)果;果實(shí)受凍表現(xiàn)為從果核到果肉變黑、果實(shí)脫落等現(xiàn)象,對(duì)寧夏蘋果產(chǎn)業(yè)造成了巨大的危害,成為限制蘋果產(chǎn)業(yè)發(fā)展的重要因素[14-15]。然而,關(guān)于蘋果品種在花期不同階段對(duì)低溫的敏感性研究還很薄弱。離體試驗(yàn)因破壞了植物自身的抗逆途徑,打破抗逆機(jī)制,以離體抗凍性試驗(yàn)取得的研究結(jié)果能否直接用于指導(dǎo)霜凍防御工作還頗受爭議。因此,本試驗(yàn)以 ‘嘎啦’和‘富士’蘋果品種為研究對(duì)象,以原位試驗(yàn)為基礎(chǔ),確定不同蘋果品種在連續(xù)物候期(花蕾期、盛花期、坐果期和幼果期)的抗凍性變化類型,為建立精準(zhǔn)蘋果晚霜抗凍性評(píng)價(jià)方法提供參考。

1 材料和方法

1.1 試驗(yàn)地概況

試驗(yàn)于2022年4-5月蘋果花蕾期、盛花期、坐果期和幼果期在寧夏銀川市河?xùn)|生態(tài)園藝試驗(yàn)中心進(jìn)行,試驗(yàn)地位于東經(jīng)106°27′41″,北緯38°22′51″,土壤類型為灌淤土,年平均氣溫9.5 ℃,年降水量183 mm左右,≥10 ℃活動(dòng)積溫3 858 ℃·d,年平均日照時(shí)間近2 942 h,全年無霜期166 d,試驗(yàn)期及蘋果花蕾期前每月平均氣溫及積溫情況見表1。

1.2 試驗(yàn)材料及儀器

1.2.1 試驗(yàn)材料

選用樹體健壯、生長狀況、園地土肥水管理、營養(yǎng)狀況均一致且無病蟲害的 12年生蘋果樹為研究對(duì)象,授粉方式均為人工授粉,在果樹開花期用小毛刷子、橡皮頭進(jìn)行點(diǎn)授。南北行向,株行距 3.0 m×4.0 m。所選蘋果品種為該區(qū)域主栽品種,分別是早熟蘋果品種‘嘎啦’(砧木為新疆野蘋果)和晚熟品種‘富士’(砧木為八棱海棠)。

1.2.2 儀器設(shè)備

原位試驗(yàn)采用寧夏回族自治區(qū)氣象科學(xué)研究所研發(fā)的野外霜凍試驗(yàn)箱,該試驗(yàn)箱使用液氮作為制冷劑,箱體使用絕熱泡沫材料,使用風(fēng)扇完成氣體對(duì)流循環(huán)。

溫度控制過程中,在2個(gè)內(nèi)部氣體循環(huán)和外部氣體循環(huán)控制下完成定時(shí)定溫自然霜凍過程模擬。集溫度采集、數(shù)據(jù)存儲(chǔ)、數(shù)據(jù)顯示、定時(shí)定溫的自然霜凍模擬控制系統(tǒng),測量精度達(dá)到±0.3 ℃,系統(tǒng)每秒鐘采集數(shù)據(jù)1次,每分鐘進(jìn)行數(shù)據(jù)保存,霜箱設(shè)計(jì)圖及實(shí)體圖見圖1。

圖1 野外霜凍試驗(yàn)箱設(shè)計(jì)圖與試驗(yàn)圖

1.3 霜凍處理

以‘嘎啦’和‘富士’為試驗(yàn)材料,依據(jù)文獻(xiàn)[6]和[10]在蘋果物候期花期至幼果期不同階段均設(shè)置4個(gè)不同低溫處理水平。其中,花蕾期分別為-2.0,-3.0,-4.0,-4.5 ℃;盛花期分別為-1.0,-2.0,-3.0,-4.0 ℃;坐果期分別為-1.0,-2.0,-2.5,-3.0 ℃;幼果期分別為-1.0,-1.5,-2.0,-2.5 ℃。在低溫處理過程中,先在1 h內(nèi)降至4.0 ℃,后以2.0 ℃/h降至設(shè)計(jì)的處理溫度,在達(dá)到每個(gè)處理溫度并持續(xù)1 h后,以2 ℃/h升溫至環(huán)境溫度,試驗(yàn)結(jié)束后,連續(xù)跟蹤調(diào)查蘋果幼果受凍率與坐果率。

1.4 測定項(xiàng)目及方法

1.4.1 受凍率和坐果率

受凍率是蘋果花褐變數(shù)占開花總數(shù)的百分率,一般在試驗(yàn)結(jié)束24 h以后,統(tǒng)計(jì)蘋果各時(shí)期供試部位褐變情況。坐果率以蘋果結(jié)果數(shù)占開花總數(shù)的百分比來表示,在試驗(yàn)結(jié)束后,每隔7 d統(tǒng)計(jì)1次坐果情況,共統(tǒng)計(jì)3次,以最后一次為準(zhǔn)。

1.4.2 過冷卻點(diǎn)與結(jié)冰點(diǎn)

以供試樣品的子房作為測定部位。取蘋果花枝條置于人工霜箱(型號(hào)為SDX-20)內(nèi),將 TC-40C 型熱電偶溫度傳感器探頭固定在待測部位,設(shè)置溫度曲線模擬自然界霜夜降溫過程,先1 h降至4 ℃,再以2 ℃/h降至-10 ℃,采用自然升溫過程升溫,其原理與陳仁偉等[16]一致。

1.4.3 耐寒生理指標(biāo)

用高低溫交變?cè)囼?yàn)箱(型號(hào)為BC1300)對(duì)供試樣品進(jìn)行低溫冷凍處理,處理溫度同1.3節(jié)。相對(duì)電導(dǎo)率采用電導(dǎo)法測定[17];可溶性糖含量采用蒽酮-硫酸比色法測定,可溶性蛋白含量采用考馬斯亮藍(lán)法測定[18]。

1.5 數(shù)據(jù)分析

采用 Microsoft Excel 2010 對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行預(yù)處理,Logistic 方程采用 DPS 軟件進(jìn)行擬合,用SPSS進(jìn)行相關(guān)性和線性回歸分析,Origin 2018 64Bit制圖。

2 結(jié)果與分析

2.1 蘋果果實(shí)不同物候期、不同降溫梯度下受凍率與半致死溫度變化

‘嘎啦’和‘富士’蘋果花蕾期、盛花期、坐果期和幼果期各冷凍處理果實(shí)的平均受凍率調(diào)查結(jié)果如表2所示。首先,同一蘋果品種同一物候期的抗寒性隨著處理溫度的降低而逐漸下降。例如,花蕾階段,‘嘎啦’和‘富士’在-2.0 ℃處理下均未出現(xiàn)受凍情況,在-3.0 ℃處理下受凍率分別為7%和10%,在-4 ℃處理下受凍率分別為34%和47%,在-4.5 ℃時(shí)受凍率分別為58%和65%,說明2個(gè)蘋果品種花蕾期受凍臨界高溫為-2.0 ℃。其次,同一蘋果品種抗寒性隨著物候過程的推進(jìn)而逐漸下降。例如,在-1 ℃處理下,‘嘎啦’在花蕾階段未表現(xiàn)出受凍情況,而在幼果期受凍率達(dá)到9%。另外,兩品種間比較可以發(fā)現(xiàn),不同蘋果品種抗寒能力不同,無論處于哪種物候階段,‘嘎啦’的抗寒性均強(qiáng)于‘富士’。

表2 蘋果物候期不同階段果實(shí)的受凍率

考慮到蘋果在栽培中疏花疏果的處理,本研究將受凍率在20%以下作為自然疏花疏果過程,在20%～50%作為輕度受凍,在50%～80%作為中度受凍,在80%以上作為重度受凍。以表2中各時(shí)期的處理溫度為自變量(t),以相應(yīng)的受凍率為因變量(y),擬合出各品種不同時(shí)期的Logistic方程(表3),據(jù)此方程再分別計(jì)算出受凍率為20%、50%、80%時(shí)溫度。

表3 蘋果不同物候期受凍率與低溫之間的Logistic方程及致死溫度

由表3可知,蘋果輕度受凍時(shí)(20%受凍率),‘嘎啦’花蕾期、盛花期、坐果期、幼果期的受凍溫度分別為-3.6,-2.7,-1.3,-1.2 ℃,‘富士’則分別為-3.4,-2.1,-1.5,-0.4 ℃;蘋果中度受凍時(shí)(50%受凍率),‘嘎啦’各個(gè)時(shí)期受凍溫度分別為-4.3,-3.2,-1.8,-1.5 ℃,‘富士’則為-4.1,-3.1,-2.3,-1.4 ℃;蘋果重度受凍時(shí)(80%受凍率),‘嘎啦’各個(gè)時(shí)期受凍溫度分別為-5.1,-4.2,-2.8,-2.7 ℃,‘富士’則分別為-4.8,-3.8,-3.2,-2.2 ℃。

可見,2個(gè)蘋果品種的抗寒性均隨著物候期推進(jìn)表現(xiàn)為逐漸下降的趨勢,即生育期越往后越易遭受凍害;不同蘋果品種抗寒性存在差異,‘嘎啦’各時(shí)期的抗寒能力始終強(qiáng)于‘富士’。

2.2 蘋果不同物候期、不同降溫梯度下抗寒性指標(biāo)的變化特征

2.2.1 過冷卻點(diǎn)和結(jié)冰點(diǎn)

圖2顯示,兩蘋果品種過冷卻點(diǎn)隨著物候期而逐漸上升,但在同一蘋果品種不同物候期之間存在顯著差異(P<0.05)。

不同小寫字母表示品種及處理間差異顯著(P<0.05)。

其中,‘嘎啦’過冷卻點(diǎn)以花蕾期最低(-3.52±0.20) ℃,并與坐果期[(-3.26±0.10) ℃]、幼果期[(-3.15±0.20) ℃]存在顯著差異,而與盛花期之間無顯著差異;‘富士’不同物候期的過冷卻點(diǎn)表現(xiàn)與‘嘎啦’相同,但其花蕾期與盛花期間差異顯著。

2個(gè)蘋果品種間過冷卻點(diǎn)在花蕾期和盛花期均無顯著差異,而在坐果期和幼果期差異顯著(P<0.05),‘富士’坐果期和幼果期過冷卻點(diǎn)均顯著高于同期‘嘎啦’。同時(shí),兩蘋果品種結(jié)冰點(diǎn)隨著物候期先降后升,且變化幅度明顯比過冷卻點(diǎn)小,但在同一品種不同物候期間仍存在顯著差異(P<0.05)。其中,‘嘎啦’坐果期結(jié)冰點(diǎn)[(-2.37±0.23) ℃]顯著高于其它3個(gè)時(shí)期,‘富士’花蕾期和盛花期結(jié)冰點(diǎn)顯著低于其它時(shí)期,結(jié)冰溫度分別為(-2.97±0.45) ℃、(-3.03±0.16) ℃。不同品種同一物候期結(jié)冰溫度均無顯著差異,但‘嘎啦’結(jié)冰溫度在盛花期高于‘富士’,在坐果期低于‘富士’。

2.2.2 相對(duì)電導(dǎo)率

從表4可知,2個(gè)蘋果品種相對(duì)電導(dǎo)率在不同物候期均隨脅迫溫度的降低呈現(xiàn)逐漸上升的趨勢。在花蕾期時(shí),‘嘎啦’和‘富士’花器官的相對(duì)電導(dǎo)率在溫度從室溫下降至-3 ℃前均緩慢上升,但變化不顯著;在溫度下降至-3 ℃時(shí)分別達(dá)到37%和35%,當(dāng)溫度下降至-4 ℃后均迅速升高到55%～60%。在盛花期時(shí),‘富士’花器官相對(duì)電導(dǎo)率在溫度從室溫下降至-2 ℃前緩慢上升到45%,在-2 ℃之后迅速升高至78%;而‘嘎啦’花器官相對(duì)電導(dǎo)率上升速度較為穩(wěn)定,在-3 ℃達(dá)到50%。在坐果期時(shí),‘嘎啦’和‘富士’花器官相對(duì)電導(dǎo)率在-2.5 ℃時(shí)分別達(dá)到51%和79%。

表4 不同低溫脅迫下蘋果相對(duì)電導(dǎo)率變化

在幼果時(shí)期時(shí),在-2 ℃處理下,‘嘎啦’和‘富士’花器官相對(duì)電導(dǎo)率分別達(dá)到48%和80%。將蘋果不同物候期花器官的相對(duì)電導(dǎo)率(y)對(duì)相應(yīng)的脅迫溫度(t)作擬合方程,從而得各物候期的Logistic方程和半致死溫度(LT50),并將此半致死溫度與表3中50%受凍率時(shí)的致死溫度進(jìn)行比較(表5)可知,‘嘎啦’、‘富士’在4個(gè)物候期50%受凍率時(shí)致死溫度均高于由相對(duì)電導(dǎo)率擬合的半致死溫度。

表5 蘋果不同物候期電導(dǎo)率與低溫的Logistic方程、半致死溫度和50%受凍率溫度比較

2.2.3 可溶性糖含量

可溶性糖是植物生長發(fā)育過程中所需要的主要營養(yǎng)物質(zhì),也是逆境脅迫下主要滲透調(diào)節(jié)物質(zhì)?？扇苄蕴呛侩S低溫脅迫的加劇而積累,到達(dá)一定脅迫程度后植物組織合成糖的水平逐步下降,這是植物在逆境狀態(tài)下的自我保護(hù)應(yīng)答機(jī)制[19-20]。

表6顯示,蘋果不同物候期可溶性糖含量隨溫度降低整體呈先上升后下降趨勢。其中,在花蕾期,‘嘎啦’和‘富士’花器官可溶性糖含量在溫度從室溫下降至-4 ℃之前均呈現(xiàn)上升趨勢,在-3 ℃時(shí)達(dá)到峰值(分別為28.96和21.24 mg/g),較室溫下分別增加78.1%和71.0%。在盛花時(shí)期,‘嘎啦’可溶性糖含量在-2 ℃最高(24.98 mg/g),而‘富士’可溶性糖含量在-2 ℃和-3 ℃時(shí)均達(dá)到最高(19.65 mg/g)。在坐果時(shí)期,‘嘎啦’和‘富士’可溶性糖含量均在-2.5 ℃時(shí)達(dá)到最高(分別為23.64和21.11 mg/g),較室溫分別增加32.2%和73.3%。在幼果期,‘嘎啦’和‘富士’可溶性糖含量在-1.5 ℃時(shí)達(dá)到峰值后,在-2.5 ℃時(shí)又呈現(xiàn)輕微的小范圍波動(dòng)上升趨勢,可能是由于幼果體內(nèi)其他物質(zhì)小范圍分解產(chǎn)生可溶性糖。

表6 不同低溫脅迫下蘋果可溶性糖含量變化

2.2.4 可溶性蛋白含量

可溶性蛋白作為植物體體內(nèi)主要的滲透調(diào)節(jié)物質(zhì),在其適應(yīng)逆境脅迫方面發(fā)揮著重要作用[21]。由表7知,隨脅迫溫度降低,兩蘋果品種花器官可溶性蛋白含量在花蕾期、盛花期、坐果期和幼果期整體均呈現(xiàn)先升高后降低的趨勢。

表7 不同低溫脅迫下蘋果可溶性蛋白含量變化

在花蕾期,‘嘎啦’花器官可溶性蛋白含量從室溫下降至-4 ℃之前整體呈上升趨勢,在-3 ℃時(shí)達(dá)到峰值(4.28 mg/g),此時(shí)較室溫(3.09 mg/g)增加38.5%,而‘富士’花器官可溶性蛋白含量在-4 ℃達(dá)到峰值(4.31 mg/g),較室溫增加20.7%。

在盛花期,‘嘎啦’和‘富士’花器官可溶性蛋白含量均在-3 ℃達(dá)到峰值,分別為4.11,4.09 mg/g。在坐果期, ‘嘎啦’可溶性蛋白含量在-2.5 ℃時(shí)達(dá)到峰值(2.78 mg/g),‘富士’可溶性蛋白含量-2 ℃時(shí)達(dá)到峰值(2.34 mg/g);‘嘎啦’和‘富士’可溶性蛋白含量在-3 ℃時(shí)與室溫下基本一致。在幼果時(shí)期,‘嘎啦’可溶性蛋白含量呈現(xiàn)升高-降低-升高的趨勢,在-1 ℃最高(2.86 mg/g),較室溫下增加14.3%,而‘富士’可溶性蛋白含量在-1.5 ℃達(dá)到最高,較室溫下僅增加4.7%。同時(shí),隨著物候期的后延,兩品種可溶性蛋白含量呈現(xiàn)下降的趨勢,后2個(gè)時(shí)期明顯低于前2個(gè)時(shí)期,并且不同蘋果品種應(yīng)對(duì)逆境的反應(yīng)程度不同,‘富士’變化幅度更大。

2.3 蘋果物候期致死溫度及各抗寒指標(biāo)之間的相關(guān)性

2個(gè)蘋果品種物候期致死溫度及各抗寒指標(biāo)之間的相關(guān)分析結(jié)果(表8)顯示,花器官半致死溫度與受凍率呈極顯著正相關(guān)(r= 0.909**),與過冷卻點(diǎn)溫度、結(jié)冰點(diǎn)溫度呈顯著正相關(guān)(r= 0.746*,0.796*);受凍率與過冷卻點(diǎn)溫度、結(jié)冰點(diǎn)溫度均呈顯著正相關(guān)(r= 0.741*,0.715*),與可溶性蛋白含量呈顯著負(fù)相關(guān)(r= -0.874*);過冷卻點(diǎn)溫度、結(jié)冰點(diǎn)溫度均與可溶性蛋白含量顯著負(fù)相關(guān)(r= -0.896*,-0.939*);而可溶性糖含量與其余指標(biāo)均無顯著性相關(guān)。

表8 抗寒性指標(biāo)相關(guān)系數(shù)矩陣

以上結(jié)果說明半致死溫度、過冷卻點(diǎn)和結(jié)冰點(diǎn)溫度越高,受凍率越高,抗寒性越差;而可溶性蛋白含量越高,供試部位受凍程度越低。

2.4 蘋果不同物候期抗寒能力判斷指標(biāo)解析

采用多元線性回歸分析法,將2個(gè)蘋果品種4個(gè)時(shí)期子房受凍率作為因變量(y),將同時(shí)期相對(duì)電導(dǎo)率(x1)、過冷卻點(diǎn)(x2)、結(jié)冰點(diǎn)(x3)、可溶性蛋白(x4)和可溶性糖(x5)作為自變量,構(gòu)建多元線性回歸模型(表9)。結(jié)果表明,調(diào)整后R2=0.714,說明模型解釋度較好;方差分析中,F=16.480,P=0.000<0.01,說明此模型具有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義。同時(shí),從不同自變量的標(biāo)準(zhǔn)化系數(shù)及顯著性P值發(fā)現(xiàn),本研究涉及的4個(gè)物候期的相對(duì)電導(dǎo)率和可溶性蛋白含量是造成子房受凍率差異的主要因素,其次為結(jié)冰點(diǎn)溫度,而過冷點(diǎn)溫度和可溶性糖含量的影響相對(duì)較小。以上研究結(jié)果表明,衡量蘋果花期、果期抗寒性的最主要指標(biāo)是子房的相對(duì)電導(dǎo)率和可溶性蛋白含量,但結(jié)冰點(diǎn)溫度、過冷點(diǎn)溫度、可溶性糖含量等生長發(fā)育指標(biāo)也是衡量蘋果花蕾期至幼果期抗寒性的重要指標(biāo)。

表9 多元線性回歸模型

3 討 論

本研究以原位試驗(yàn)為基礎(chǔ),運(yùn)用野外霜凍試驗(yàn)箱對(duì)2個(gè)蘋果品種花期至幼果期做降溫處理,模擬自然界霜凍過程,在試驗(yàn)處理1周后統(tǒng)計(jì)各物候期子房受凍率,從而更精準(zhǔn)地反映不同物候期抗寒能力。結(jié)果表明:不同蘋果品種抗寒能力不同,‘嘎啦’抗寒能力強(qiáng)于‘富士’。 李曉龍等[22]研究不同品種蘋果花期抗寒能力結(jié)果表明,‘嘎啦’過冷卻點(diǎn)溫度較低,其開花持續(xù)時(shí)間、花量及全開花比率與其他紅色品種相比并無差異,說明其單個(gè)花朵自身的抗寒性較強(qiáng),樹體花期抗寒能力也較強(qiáng)。

本研究以受凍率建立 Logistic 方程,統(tǒng)計(jì)2個(gè)蘋果品種輕度、中度、重度受凍臨界溫度,結(jié)果表明:隨著物候期的推進(jìn),2個(gè)蘋果品種輕、中、重度受凍臨界溫度呈現(xiàn)升高的趨勢。Proebsting等[23]研究了‘紅美味’蘋果生殖器官的抗凍性,并確定了 LT50值,發(fā)現(xiàn)隨著物候期推移,其耐寒性逐漸惡化,有輕微波動(dòng);紅花期 LT50值為-4.4 ℃,球囊期為-3.4 ℃,開花期為-3.3 ℃,盛花期為-3.7 ℃,末花期為-2.7 ℃。本研也發(fā)現(xiàn),同一蘋果品種不同物候期抗寒能力不同,并表現(xiàn)為花蕾期>盛花期>坐果期>幼果期。有學(xué)者研究不同蘋果品種在花期不同階段的晚春抗寒性也表明,隨著物候期推進(jìn),蘋果抗寒能力表現(xiàn)出逐漸下降的趨勢[24]。在蘋果開花至幼果時(shí)期,花蕾期最耐寒,在開花時(shí)只能忍受零下幾度的低溫,因?yàn)榇藭r(shí)雌蕊和胚珠是最敏感的部分,其他器官也會(huì)不同程度受損[25]。

相對(duì)電導(dǎo)率作為衡量植物抗寒性的重要指標(biāo),研究表明,果樹根系、花朵、枝條等的抗寒性與電導(dǎo)率密切相關(guān)[26-28]。本研究中,抗寒性強(qiáng)的‘嘎啦’花器官的相對(duì)電導(dǎo)率值在各時(shí)期、不同低溫處理下均低于‘富士’,其變化范圍為 23.32%～70.21%,且變化趨勢較為平緩,而抗寒性弱的‘富士’相對(duì)電導(dǎo)率值較高,并且在(-2)～(-4) ℃處理時(shí)急劇上升,說明其此時(shí)細(xì)胞膜便開始嚴(yán)重受損,穩(wěn)定性變差。楊豫等[29]利用電導(dǎo)率建立的Logistic 方程和半致死溫度可快速評(píng)價(jià)不同葡萄品種枝條抗寒性。本研究測定了蘋果花期至幼果期在不同溫度下的相對(duì)電導(dǎo)率,探究其對(duì)逆境的適應(yīng)性和抵抗能力。結(jié)果顯示,在逆境初期,花器官相對(duì)電導(dǎo)率呈緩慢上升趨勢,隨著溫度降低達(dá)到一定值后顯著增加,隨后趨于穩(wěn)定,呈現(xiàn)“S”形曲線。低溫處理結(jié)果顯示,蘋果花期至幼果期對(duì)輕度逆境具有一定的適應(yīng)過程,溫度下降至-4 ℃時(shí),蘋果花期至幼果期相對(duì)電導(dǎo)率均超過50%,說明蘋果花器官和幼果的膜系統(tǒng)在低溫脅迫下遭受了一定的傷害,而且蘋果花器官和幼果的傷害程度表現(xiàn)出顯著的差異,后期相對(duì)電導(dǎo)率增加緩慢,證明在重度逆境條件下細(xì)胞膜已經(jīng)完全破損,電解質(zhì)完全外流。根據(jù)低溫下等溫差處理運(yùn)用Logistic 方程擬合,結(jié)果得出‘嘎啦’花蕾期、盛花期、坐果期、幼果期半致死溫度(LT50)分別為-4.6 ℃,-4.1 ℃,-2.8 ℃,-2.6 ℃,‘富士’各時(shí)期半致死溫度分別為-4.2 ℃,-2.9 ℃,-2.3 ℃,-1.8 ℃,進(jìn)一步印證了隨著物候期推移,蘋果供試部位抗寒能力逐漸變?nèi)酢?/p>

隨著過冷卻點(diǎn)溫度的降低,植物能夠在較低的溫度下快速結(jié)冰,說明植株抗寒能力越強(qiáng)[30]。本研究發(fā)現(xiàn),‘嘎啦’蘋果花蕾期至幼果期過冷卻點(diǎn)溫度分別為-3.6,-3.5,-3.3,-3.2 ℃, 而‘富士’過冷卻點(diǎn)溫度分別為-3.6,-3.3,-2.8,-2.6 ℃,一旦溫度降至過冷卻點(diǎn),蘋果供試部位開始釋放熱量,導(dǎo)致溫度急劇上升達(dá)到峰值,此時(shí)的峰值為結(jié)冰點(diǎn)。值得注意的是,‘嘎啦’蘋果各個(gè)時(shí)期過冷卻點(diǎn)溫度均低于‘富士’,進(jìn)一步證明了‘嘎啦’蘋果相較于‘富士’具有更強(qiáng)的抗寒能力。此外,隨著物候期推進(jìn),‘嘎啦’蘋果過冷卻點(diǎn)溫度呈現(xiàn)升高的趨勢,這也表明果樹的抗寒性在物候期推進(jìn)的過程中逐漸降低。

本研究發(fā)現(xiàn),2 個(gè)蘋果品種、4 個(gè)物候期花器官可溶性糖含量隨低溫處理均呈先上升后下降趨勢,這與李呈呈等[31]對(duì)6個(gè)彩葉桂品種對(duì)低溫脅迫的生理響應(yīng)、Yan等[32]對(duì)苜?？购陨硖匦缘难芯恐锌扇苄蕴呛孔兓Y(jié)果一致。不同蘋果品種,在同一時(shí)期同一低溫處理下供試部位可溶性糖含量達(dá)到最大值的低溫不同,這可能與品種間特性不同有關(guān)。在達(dá)到一定低溫時(shí),可溶性糖含量與可溶性蛋白呈下降趨勢,可能是因?yàn)樘O果花器官或幼果遭受嚴(yán)重凍害脅迫后,細(xì)胞內(nèi)保護(hù)酶系統(tǒng)等遭到嚴(yán)重破壞。另外,本研究對(duì)蘋果各物候期霜凍指標(biāo)相關(guān)性與多元線性回歸表明,半致死溫度和可溶性蛋白含量與抗寒性高度相關(guān)。研究表明,結(jié)縷草[31]和棗樹[32]的可溶性蛋白含量與其抗寒性呈極顯著相關(guān)。本研究中‘嘎啦’各時(shí)期、不同溫度處理下可溶性蛋白含量均低于‘富士’,說明‘富士’的可溶性蛋白調(diào)節(jié)機(jī)制比‘嘎啦’對(duì)低溫更敏感,兩品種都以通過提高可溶性蛋白含量來抵御低溫脅迫。曹建東在葡萄砧木抗寒性生理指標(biāo)比較中也發(fā)現(xiàn)這一現(xiàn)象[33]。

4 結(jié) 論

2個(gè)蘋果品種開花物候期不同階段對(duì)低溫的敏感性鑒定結(jié)果表明:

(1)‘嘎啦’花蕾期、盛花期、坐果期、幼果期重度受凍溫度分別為-5.1,-4.2,-2.8,-2.7 ℃,‘富士’分別為-4.8,-3.8,-3.2,-2.2 ℃。

(2)不同蘋果品種抗寒能力不同,‘嘎啦’抗寒性強(qiáng)于‘富士’。

(3)同一蘋果品種隨著物候期推進(jìn),抗寒性逐漸下降,抗寒能力表現(xiàn)為花蕾期>盛花期>坐果期>幼果期。

(4)傳統(tǒng)抗寒生理指標(biāo)中,半致死溫度和可溶性蛋白更適用于表征受凍狀況,其次為過冷卻點(diǎn)和結(jié)冰點(diǎn)溫度等抗寒性指標(biāo)。

本研究僅從生理指標(biāo)方面對(duì)蘋果品種抗寒能力進(jìn)行評(píng)價(jià),而未考慮果樹抗寒機(jī)理研究,為了進(jìn)一步證實(shí)以上觀點(diǎn),今后將開展基于冷脅迫下不同蘋果品種、不同物候期各器官的轉(zhuǎn)錄組差異性研究,從分子角度探索抗寒機(jī)制,以期為蘋果栽培生產(chǎn)提供更科學(xué)指導(dǎo)。