樹(shù)莓莖對(duì)低溫脅迫的生理響應(yīng)

王鑫月，張立業(yè)，張雪梅

（河北農(nóng)業(yè)大學(xué)林學(xué)院，河北保定 071001）

0 引言

樹(shù)莓(Rubusidaeus)是一種多年生落葉小漿果類灌木，屬于薔薇科(Rosaceae)懸鉤子屬(Rubus)[1]，因含有豐富的礦質(zhì)元素、維生素且有較高的藥用價(jià)值，被廣泛應(yīng)用于醫(yī)藥、食品等領(lǐng)域[2]。低溫寒害是植物生長(zhǎng)過(guò)程中面臨的主要非生物脅迫因素之一，低溫寒害限制植物生長(zhǎng)，影響作物產(chǎn)量[3]。樹(shù)莓栽培品種地上部分（莖）耐寒性差，需采取保護(hù)措施才能正常越冬，致使中國(guó)北方地區(qū)樹(shù)莓越冬前必須埋土防寒。有些樹(shù)莓野生資源可以自然越冬，而導(dǎo)致兩者越冬性差異的原因尚未明確[4]。

在逆境條件下，脯氨酸既有滲透調(diào)節(jié)作用，還能保持膜結(jié)構(gòu)的完整性，植物會(huì)積累大量的脯氨酸來(lái)抵抗逆境帶來(lái)的損傷[5-8]?？扇苄缘鞍踪|(zhì)有較強(qiáng)的親水能力，可促進(jìn)細(xì)胞保水，進(jìn)而提高植物抗寒性[9]。在低溫脅迫下，植物通過(guò)積累可溶性糖，進(jìn)而增加細(xì)胞液濃度，延緩細(xì)胞結(jié)冰傷害[10-11]。植物體內(nèi)活性氧含量會(huì)因溫度降低而增加，當(dāng)積累量超過(guò)正常水平時(shí)，細(xì)胞內(nèi)產(chǎn)生和消除自由基的平衡便會(huì)遭到破壞。SOD、CAT和POD 3種酶緊密聯(lián)系成為植物體內(nèi)抗氧化防御系統(tǒng)的重要部分[5]，同時(shí)具有清除植物體內(nèi)活性氧的抗氧化能力[12-13]。低溫脅迫會(huì)導(dǎo)致植物細(xì)胞膜系統(tǒng)受損，引起細(xì)胞膜收縮不均勻，膜脂相變[14-15]。植物細(xì)胞膜質(zhì)過(guò)氧化和膜蛋白間會(huì)加速聚合，導(dǎo)致細(xì)胞內(nèi)MDA含量增加[16-17]。因此，植物在低溫脅迫下受到的傷害程度，可以通過(guò)測(cè)定電解質(zhì)滲出率和MDA含量變化來(lái)反映。樹(shù)莓在低溫逆境下是否有同樣的生理響應(yīng)需要進(jìn)一步研究。

為探究抗低溫野生樹(shù)莓資源牛疊肚與低溫敏感型樹(shù)莓栽培品種抗寒性產(chǎn)生差異的原因，本研究從生理特性角度開(kāi)展系統(tǒng)研究，以期為解析樹(shù)莓抗寒性突破樹(shù)莓栽培品種越冬障礙提供研究基礎(chǔ)，為農(nóng)業(yè)生產(chǎn)上選育樹(shù)莓抗寒品種提供理論指導(dǎo)。

1 材料與方法

1.1 試驗(yàn)材料

試驗(yàn)材料均為樹(shù)莓初生莖，野生資源牛疊肚包括牛疊肚1號(hào)和牛疊肚2號(hào)，栽培品種有‘波拉娜’、‘菲爾杜德’和‘海爾特茲’。牛疊肚1 號(hào)引自張家口市黑龍山林場(chǎng)(116°10′71′′E、41°28′58′′N)，牛疊肚2 號(hào)引自唐山市遷西縣(118°26′34′′E、40°15′38′′N)，栽培品種均產(chǎn)自保定市市區(qū)(115°45′23′′E、38°83′34′′N)。試材均于2016年移栽至試驗(yàn)田，株行距為1 m×2.5 m，冬季不做防寒處理，使其自然越冬。

1.2 試驗(yàn)設(shè)計(jì)

試驗(yàn)地位于保定市河北農(nóng)業(yè)大學(xué)實(shí)驗(yàn)基地(115°25′3.98′′E、38°49′32.33′′N)，海拔14.3 m，溫帶大陸性季風(fēng)氣候。1、2月氣溫最低，1月日均最高氣溫為2℃，日均最低氣溫為-9℃，極低溫度可達(dá)-22℃左右。越冬期平均氣溫以及平均空氣濕度如表1所示。在表2中的10 個(gè)時(shí)期，分別選取長(zhǎng)勢(shì)一致、生長(zhǎng)健壯的不同品種樹(shù)莓3株，每株取中部莖用于測(cè)定生理指標(biāo)。

表1 試驗(yàn)地越冬期平均氣溫及平均濕度

表2 采樣時(shí)間及溫度 ℃

1.3 測(cè)定指標(biāo)及方法

相對(duì)含水量采用烘干稱重法[18]。

滲透調(diào)節(jié)物質(zhì)脯氨酸含量采用磺基水楊酸法，可溶性糖和淀粉含量采用蒽酮比色法，可溶性蛋白質(zhì)含量采用考馬斯亮藍(lán)G-250染色法測(cè)定[19]。

超氧化物歧化酶(SOD)、過(guò)氧化物酶(POD)、過(guò)氧化氫酶(CAT)活性測(cè)定，分別采用氮藍(lán)四唑(NBT)光還原法、愈創(chuàng)木酚法、過(guò)氧化氫法[19]。

相對(duì)電導(dǎo)率用電導(dǎo)儀測(cè)定，丙二醛含量采用硫代巴比妥酸法測(cè)定[19]。

1.4 數(shù)據(jù)處理及分析

數(shù)據(jù)分析及作圖應(yīng)用Microsoft Excel，采用Duncan 新復(fù)極差法對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行方差分析，并應(yīng)用SPSS 26.0 軟件進(jìn)行各指標(biāo)的相關(guān)性分析及主成分分析，運(yùn)用主成分分析法對(duì)10個(gè)生理指標(biāo)進(jìn)行樹(shù)莓莖抗寒能力綜合評(píng)價(jià)。

2 結(jié)果與分析

2.1 低溫對(duì)樹(shù)莓莖相對(duì)含水量的影響

在自然越冬條件下樹(shù)莓莖的相對(duì)含水量變化整體呈先下降后上升趨勢(shì)（圖1）。各品種在1月11日出現(xiàn)低峰值，較10 月17 日牛疊肚1 號(hào)、2 號(hào)和栽培品種‘波拉娜’、‘菲爾杜德’和‘海爾特茲’分別減少了42.47%、41.11%、79.82%、82.41%和85.53%，其中‘海爾特茲’減少最多，牛疊肚2 號(hào)減量最少；1 月下旬，隨著氣溫回升，莖相對(duì)含水量呈上升趨勢(shì)。顯著性分析表明，從12月26日開(kāi)始，樹(shù)莓野生資源牛疊肚莖相對(duì)含水量均顯著高于栽培品種。越冬后（3月25日），牛疊肚1號(hào)、2號(hào)的相對(duì)含水量分別為76.34%、72.74%，比‘波拉娜’、‘菲爾杜德’和‘海爾特茲’分別高出了205%、221%、263%和190%、206%、246%。

圖1 越冬過(guò)程中樹(shù)莓莖相對(duì)含水量變化

2.2 低溫對(duì)樹(shù)莓莖滲透調(diào)節(jié)物質(zhì)含量的影響

隨著冬季溫度不斷降低，樹(shù)莓莖游離脯氨酸含量先增加后減少（圖2）。越冬初期除‘海爾特茲’外，其他品種莖中游離脯氨酸含量均無(wú)顯著差異，從11月初開(kāi)始野生資源游離脯氨酸含量顯著升高。其中牛疊肚1號(hào)莖游離脯氨酸含量在1月11日達(dá)到峰值(742.31 μg/g)；牛疊肚2 號(hào)、‘波拉娜’莖游離脯氨酸含量在1 月末達(dá)到峰值，分別為755.21、296.55 μg/g；‘菲爾杜德’、‘海爾特茲’莖游離脯氨酸含量在2 月18 日達(dá)到峰值，分別為349.08、159.24 μg/g。

圖2 越冬過(guò)程中樹(shù)莓莖滲透調(diào)節(jié)物質(zhì)含量變化

可溶性蛋白質(zhì)含量變化整體呈先上升后下降趨勢(shì)。隨著溫度降低，樹(shù)莓莖可溶性蛋白質(zhì)含量均在10月中旬—翌年1 月中旬期間逐漸積累，并且在1 月11日達(dá)到最高值，牛疊肚1號(hào)、牛疊肚2號(hào)、‘波拉娜’、‘菲爾杜德’和‘海爾特茲’較10 月17 日分別增加了36.63%、27.35%、45.37%、34.16%和21.42%。此后，隨著溫度的回升，可溶性蛋白含量明顯下降。

牛疊肚1號(hào)、牛疊肚2號(hào)和‘波拉娜’莖可溶性糖含量均在10 月17 日—12 月26 日期間逐漸積累，并且在12 月26 日達(dá)到最高值，峰值分別為68.27、80.14 和82.06 mg/g。而‘菲爾杜德’和‘海爾特茲’莖可溶性糖含量在翌年1月11日達(dá)到最高值，較越冬初期分別增加了236%和383%。之后，隨著溫度的回升，可溶性糖含量呈波動(dòng)性變化，整體表現(xiàn)出降低趨勢(shì)。

淀粉含量和可溶性糖含量變化相反。樹(shù)莓莖淀粉含量在1月28日前均無(wú)顯著性差異，整體呈先下降后緩慢上升。除‘海爾特茲’品種外，其他品種莖淀粉含量均在10月17日—翌年1月28日期間逐漸下降，并且在1月末含量達(dá)到最低值，較上一年10 月中旬分別降低了80.91%、78.94%、78.68%和69.88%。而‘海爾特茲’莖淀粉含量在1月中旬達(dá)到最低值，最低值為4.86 mg/g。之后，隨著溫度的回升，淀粉含量緩慢上升。

2.3 低溫對(duì)樹(shù)莓莖抗氧化酶活性的影響

樹(shù)莓莖SOD 活性的變化呈先下降后上升再下降的趨勢(shì)（圖3）。牛疊肚SOD活性在越冬多數(shù)時(shí)期均顯著高于栽培品種。其中牛疊肚1號(hào)和2號(hào)在12月8日之前迅速下降，在12月8日達(dá)到第1個(gè)低峰值，分別為3.70 和3.50 U/g，隨后SOD 活性開(kāi)始上升，分別在2 月18 日和1 月11 日達(dá)到峰值。栽培品種樹(shù)莓莖SOD 活性在11月23日之前迅速下降，‘波拉娜’、‘菲爾杜德’、‘海爾特茲’莖SOD活性分別在1月11日、1月28日和11月23日到達(dá)第1個(gè)低峰，分別為1.14、1.45、0.91 U/g，隨后SOD活性有緩慢上升。

圖3 越冬過(guò)程中樹(shù)莓莖抗氧化酶活性變化

樹(shù)莓栽培品種莖POD活性在越冬期間變化明顯，而樹(shù)莓野生資源變化較小。在2月18日之前，牛疊肚莖POD活性顯著低于栽培品種。牛疊肚1號(hào)和2號(hào)莖POD活性分別在11月4日、11月23日達(dá)到第1個(gè)高峰值，分別為101.52、142.56 U/g，在1月11日達(dá)到了最低值50.75、65.84 U/g。‘菲爾杜德’莖POD活性在11月4日達(dá)到第1個(gè)低峰值251.23 U/g，‘波拉娜’和‘海爾特茲’在11月23日達(dá)到第1個(gè)低峰值220.13和147.06 U/g?！柼仄潯oPOD 活性在1 月11 日達(dá)到了最高值(348.70 U/g)，‘波拉娜’(391.51 U/g)和‘菲爾杜德’(377.54 U/g)在1月28日達(dá)到了最高值。

樹(shù)莓莖CAT 活性變化大致呈升—降—升—降的趨勢(shì)。牛疊肚1 號(hào)莖CAT 活性在11 月23 日達(dá)到第1個(gè)高峰值，牛疊肚2 號(hào)、‘菲爾杜德’和‘海爾特茲’莖CAT 活性在12 月8 日達(dá)到第1 個(gè)高峰值?！ɡ取?1月23日達(dá)到第1個(gè)高峰值?！ɡ取汀柼仄潯oCAT 活性在1 月28 日達(dá)到第2 個(gè)高峰值，而牛疊肚1號(hào)、2號(hào)和‘菲爾杜德’莖CAT活性在2月18日達(dá)到第2 個(gè)高峰值，分別為8.76、11.38、5.49、6.59 和7.51 U/g。越冬過(guò)程中，‘海爾特茲’莖的CAT 活性增加幅度最大，牛疊肚1號(hào)莖的CAT活性增加幅度最小。

2.4 低溫對(duì)樹(shù)莓莖細(xì)胞膜系統(tǒng)的影響

樹(shù)莓莖相對(duì)電導(dǎo)率變化整體呈先上升后下降趨勢(shì)（圖4）。12 月8 日—1 月28 日，隨著溫度的降低，樹(shù)莓莖的相對(duì)電導(dǎo)率逐步增加，牛疊肚1 號(hào)、牛疊肚2 號(hào)、‘波拉娜’和‘海爾特茲’莖的相對(duì)電導(dǎo)率在1月28日出現(xiàn)峰值，其中增加最多的是‘海爾特茲’，牛疊肚1號(hào)的增量最少；1 月28 日后，隨著氣溫回升，莖相對(duì)電導(dǎo)率呈下降趨勢(shì)。

圖4 越冬過(guò)程中樹(shù)莓莖細(xì)胞膜系統(tǒng)變化

牛疊肚1號(hào)、牛疊肚2號(hào)和‘波拉娜’莖MDA含量在12月26日之前逐漸增加，并在12月26日達(dá)到最高值，峰值分別為4.37、3.97 和4.20 μmol/g；三者莖的MDA 含量在1 月開(kāi)始下降，1 月末后變化幅度較小?！茽柖诺隆汀柼仄潯oMDA含量在1月11日之前逐漸增加，并達(dá)到最高峰(6.02、8.44 μmol/g)，隨后急速下降，在1月末后處于穩(wěn)定階段。

2.5 抗寒性指標(biāo)相關(guān)性分析

由相關(guān)性分析（表3）可見(jiàn)，自然低溫脅迫下2個(gè)樹(shù)莓野生資源和3個(gè)樹(shù)莓栽培品種的10個(gè)生理指標(biāo)間均存在著一定的相關(guān)性。POD 活性與相對(duì)電導(dǎo)率顯著正相關(guān)(r=0.932)；與相對(duì)含水量、脯氨酸含量極顯著負(fù)相關(guān)，相關(guān)系數(shù)分別為-0.984 和-0.983；與可溶性蛋白含量、SOD 活性顯著負(fù)相關(guān)，相關(guān)系數(shù)分別為-0.895和-0.949。相對(duì)含水量與SOD 活性極顯著正相關(guān)(r=0.984)；與相對(duì)電導(dǎo)率顯著負(fù)相關(guān)(r=-0.897)。脯氨酸含量與相對(duì)含水量、SOD 活性極顯著正相關(guān)，相關(guān)系數(shù)分別為0.922 和0.978。相對(duì)電導(dǎo)率與MDA 含量顯著正相關(guān)(r=0.917)。

表3 樹(shù)莓莖抗寒生理指標(biāo)相關(guān)系數(shù)

2.6 生理指標(biāo)主成分分析

以測(cè)定的10個(gè)指標(biāo)為依據(jù)，應(yīng)用主成分分析法綜合評(píng)價(jià)低溫對(duì)不同品種樹(shù)莓莖相對(duì)含水量、滲透調(diào)節(jié)物質(zhì)、抗氧化酶活性及膜透性的影響，結(jié)果見(jiàn)表4。前3 個(gè)主成分的貢獻(xiàn)率分別為65.064%、19.417%、13.310%，累積貢獻(xiàn)率達(dá)到了97.791%。表明前3 個(gè)主成分反映了絕大部分信息，可以代替原來(lái)10個(gè)指標(biāo)對(duì)自然越冬過(guò)程中2個(gè)樹(shù)莓野生資源和3個(gè)樹(shù)莓栽培品種抗寒性的評(píng)價(jià)。第1 主成分特征值為6.506，其中POD活性的指標(biāo)系數(shù)最大，為-0.999；其次是相對(duì)含水量、相對(duì)電導(dǎo)率、SOD活性和脯氨酸含量，指標(biāo)系數(shù)分別為0.985、0.985、0.958 和-0.937。說(shuō)明第1 主成分與這幾個(gè)指標(biāo)關(guān)系最為密切，代表了更多的抗寒評(píng)價(jià)信息。結(jié)合相關(guān)性分析可知，第1 主成分中POD 活性、相對(duì)含水量、相對(duì)電導(dǎo)率和脯氨酸含量均與其他多個(gè)指標(biāo)有較大的相關(guān)性，代表了2個(gè)樹(shù)莓野生資源和3個(gè)樹(shù)莓栽培品種抗寒性的大部分信息。

表4 樹(shù)莓莖抗寒性指標(biāo)因子負(fù)荷

通過(guò)表4 所示主成分載荷矩陣，得到以每個(gè)載荷量來(lái)表示主成分與對(duì)應(yīng)變量的相關(guān)關(guān)系，通過(guò)計(jì)算得到主成分表達(dá)式[式(1)～(3)]。主成分綜合評(píng)價(jià)模型如式(4)。

式中，F(xiàn)1代表第1主成分，F(xiàn)2代表第2主成分，F(xiàn)3代表第3主成分。Zx1代表過(guò)氧化物酶活性標(biāo)準(zhǔn)化后的數(shù)值，Zx2代表相對(duì)含水量標(biāo)準(zhǔn)化后的數(shù)值，Zx3代表相對(duì)電導(dǎo)率標(biāo)準(zhǔn)化后的數(shù)值，Zx4代表超氧化物歧化酶活性標(biāo)準(zhǔn)化后的數(shù)值，Zx5代表脯氨酸含量標(biāo)準(zhǔn)化后的數(shù)值，Zx6代表可溶性蛋白含量標(biāo)準(zhǔn)化后的數(shù)值，Zx7代表丙二醛含量標(biāo)準(zhǔn)化后的數(shù)值，Zx8代表淀粉含量標(biāo)準(zhǔn)化后的數(shù)值，Zx9代表可溶性糖含量標(biāo)準(zhǔn)化后的數(shù)值，Zx10代表過(guò)氧化氫酶活性標(biāo)準(zhǔn)化后的數(shù)值。

根據(jù)主成分綜合評(píng)價(jià)模型即可計(jì)算2個(gè)樹(shù)莓野生資源和3 個(gè)樹(shù)莓栽培品種樹(shù)莓莖的綜合主成分值，并對(duì)其按綜合主成分值進(jìn)行綜合抗寒能力評(píng)價(jià)排序（表5），牛疊肚1 號(hào)、2號(hào)抗寒性較強(qiáng)，‘波拉娜’抗寒較弱，‘菲爾杜德’和‘海爾特茲’抗寒性最差。

3 結(jié)論

本試驗(yàn)通過(guò)對(duì)樹(shù)莓2 個(gè)野生資源和3 個(gè)栽培品種自然越冬過(guò)程中生理指標(biāo)的測(cè)定，結(jié)合主成分分析對(duì)其抗寒性進(jìn)行綜合評(píng)價(jià)，明確了不同品種的抗寒性強(qiáng)弱，其抗寒性由強(qiáng)到弱為牛疊肚2號(hào)、牛疊肚1號(hào)、‘波拉娜’、‘菲爾杜德’和‘海爾特茲’。不同樹(shù)莓品種對(duì)低溫脅迫的響應(yīng)機(jī)制不同，抗寒性產(chǎn)生差異的主要原因是牛疊肚1號(hào)和2號(hào)在越冬期莖保水能力更高，在低溫脅迫下誘導(dǎo)產(chǎn)生滲透調(diào)節(jié)物質(zhì)的水平較強(qiáng)，同時(shí)抗膜脂過(guò)氧化能力也發(fā)揮了重要作用。該研究為解析樹(shù)莓抗寒性提供研究基礎(chǔ)，為農(nóng)業(yè)生產(chǎn)上選育樹(shù)莓抗寒品種提供指導(dǎo)。

4 討論

水分是植物生長(zhǎng)過(guò)程中控制植物生命活動(dòng)的重要組成成分，植物的含水量與其代謝活動(dòng)有著密切的關(guān)系。本試驗(yàn)研究發(fā)現(xiàn)，野生資源牛疊肚和樹(shù)莓栽培品種莖的相對(duì)含水量在低溫期（2021 年1 月11 日）前呈下降趨勢(shì)，說(shuō)明隨著溫度降低，樹(shù)莓莖不斷失水而抗寒性下降，經(jīng)過(guò)低溫期后野生資源牛疊肚莖相對(duì)含水量又恢復(fù)到越冬期之前水平，但是栽培品種莖相對(duì)含水量越冬期后一直處于較低水平，低溫敏感型樹(shù)莓在越冬過(guò)程中相對(duì)含水量的變化趨勢(shì)與姜蓓蓓[20]的研究結(jié)果一致。

植物能利用自身防御系統(tǒng)，通過(guò)調(diào)節(jié)代謝物質(zhì)來(lái)降低逆境傷害[21]。脯氨酸含量增加可以幫助細(xì)胞保水，逆境脅迫下積累脯氨酸含量，有利于細(xì)胞恢復(fù)生長(zhǎng)[22]。本試驗(yàn)結(jié)果表明，在越冬期樹(shù)莓莖游離脯氨酸含量呈先上升后下降趨勢(shì)，這是因?yàn)闃?shù)莓莖在受到低溫傷害時(shí)會(huì)促進(jìn)脯氨酸的合成，使脯氨酸含量累積并增加。而在低溫來(lái)臨前野生資源牛疊肚莖脯氨酸含量升高幅度遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過(guò)栽培品種，可以更好地應(yīng)對(duì)低溫傷害[23]。在自然越冬條件下樹(shù)莓各品種莖可溶性蛋白質(zhì)含量變化整體呈先上升后下降趨勢(shì)。1月11日前由于植株受到了持續(xù)低溫傷害，樹(shù)莓莖可溶性蛋白質(zhì)含量增加，從而增加細(xì)胞中束縛水含量，以減少原生質(zhì)體結(jié)冰，降低傷害[24]。而1 月11 日后隨著溫度的上升可溶性蛋白質(zhì)含量下降。但在3月25日樹(shù)莓莖可溶性蛋白質(zhì)含量又上升可能是由于春季溫度上升，樹(shù)莓莖水分喪失嚴(yán)重，植株受傷程度再次加重。這與自然越冬時(shí)姜花屬植物生理指標(biāo)變化及抗寒性評(píng)價(jià)結(jié)果一致[25]。同時(shí)在研究山西梨的抗寒性中發(fā)現(xiàn)，枝條可溶性糖含量越高其抗寒性越強(qiáng)[26]?？扇苄蕴欠e累使細(xì)胞中原生質(zhì)濃度增加，以防細(xì)胞液結(jié)冰，增強(qiáng)流動(dòng)性，是植物體內(nèi)重要的保護(hù)物質(zhì)[27]。本研究表明，越冬期樹(shù)莓莖可溶性糖含量先上升后下降，1 月11 日前可溶糖含量逐漸增加，是由于隨著溫度降低，細(xì)胞通過(guò)積累可溶糖含量來(lái)減少低溫對(duì)細(xì)胞的傷害；1 月11 日—3 月25 日環(huán)境溫度逐漸上升，樹(shù)莓莖可溶糖含量降低，而此時(shí)‘波拉娜’莖可溶性糖含量較高可能是由于其低溫期后恢復(fù)能力較差。樹(shù)莓莖淀粉含量與可溶性糖含量變化趨勢(shì)相反，是由于淀粉轉(zhuǎn)化為可溶性糖來(lái)抵抗低溫[28]。

在低溫脅迫下，植物代謝失調(diào)會(huì)產(chǎn)生大量自由基，而SOD 可清除O2-來(lái)發(fā)揮保護(hù)酶的作用[29]。本試驗(yàn)結(jié)果表明，野生資源SOD 活性高于栽培品種，是由于野生樹(shù)莓利用高SOD 活性清除過(guò)剩的自由基來(lái)緩解低溫環(huán)境帶來(lái)的傷害。POD 在保護(hù)酶系統(tǒng)中主要的作用是降解過(guò)氧化物[30]。本研究發(fā)現(xiàn)，樹(shù)莓野生資源莖POD 活性低于栽培品種，可能原因是，樹(shù)莓栽培品種對(duì)低溫更敏感，在越冬初期便啟動(dòng)POD 降解過(guò)氧化物，之后隨低溫脅迫強(qiáng)度加大其活性逐漸增強(qiáng)，促進(jìn)細(xì)胞產(chǎn)生自我保護(hù)機(jī)制。而野生資源牛疊肚莖POD 活性在整個(gè)越冬期變幅不大，可能是牛疊肚含有較高的相對(duì)含水量及滲透調(diào)節(jié)物質(zhì)使得植株抗寒能力更強(qiáng)，在低溫脅迫下體內(nèi)過(guò)氧化物增幅較小，不足以激發(fā)POD的響應(yīng)。本研究結(jié)果與張玉霞等[31]對(duì)苜蓿抗寒性的研究結(jié)果一致。低溫脅迫促使植物產(chǎn)生H2O2，而CAT能將其分解成水以減緩植物受傷程度[32]。在越冬期樹(shù)莓莖CAT活性呈先上升后下降趨勢(shì)，說(shuō)明隨著低溫加劇，細(xì)胞內(nèi)氧化物增加，為保護(hù)細(xì)胞不受傷害，細(xì)胞內(nèi)CAT 酶活性增強(qiáng)，而后期氣溫回升，CAT 活性隨即降低。野生資源牛疊肚莖CAT活性變化幅度更小，同樣表明牛疊肚自身生理抗寒性更強(qiáng)，本結(jié)果與對(duì)葡萄砧木抗寒性結(jié)果一致[33]。

植物遭受低溫脅迫，最先受到傷害的是細(xì)胞膜[34]，破壞膜半透性，提高細(xì)胞膜通透性，致使膜內(nèi)溶質(zhì)外滲，最終引起植株死亡[35]。電導(dǎo)率能表征植物受低溫傷害的程度[36]。本研究表明，隨著自然低溫強(qiáng)度加大，樹(shù)莓栽培品種莖相對(duì)電導(dǎo)率急速增加，而野生資源牛疊肚莖相對(duì)電導(dǎo)率上升幅度不大。說(shuō)明栽培品種細(xì)胞膜受損比野生資源牛疊肚更加嚴(yán)重，細(xì)胞電解質(zhì)外滲程度更大，抗寒性更差。低溫期后相對(duì)電導(dǎo)率居高不下可能是因?yàn)镸DA 含量的積累損傷了生物膜[37]。MDA含量可以反映膜質(zhì)過(guò)氧化的程度，膜質(zhì)過(guò)氧化程度越低植物抗逆性就越強(qiáng)[38]。本試驗(yàn)表明，樹(shù)莓不同品種莖MDA 含量在12 月8 日之前呈上升趨勢(shì)，可能是越冬初期溫度逐漸降低增加了樹(shù)莓莖細(xì)胞膜脂過(guò)氧化程度；12月26日之后MDA含量有短暫的下降，可能是由于在低溫下細(xì)胞內(nèi)保護(hù)酶的應(yīng)激反應(yīng)，產(chǎn)生SOD、POD、CAT等物質(zhì)以清除MDA對(duì)植物的傷害。

在中國(guó)北方地區(qū)，樹(shù)莓栽培品種自然越冬十分困難。本研究主要是針對(duì)不同品種樹(shù)莓莖越冬過(guò)程中相對(duì)含水量、滲透調(diào)節(jié)物質(zhì)、抗氧化酶系統(tǒng)以及細(xì)胞膜系統(tǒng)的變化進(jìn)行研究，解析野生樹(shù)莓資源冬季抗寒的生理優(yōu)勢(shì)，為今后抗寒基因的篩選提供參考。然而，其他因素對(duì)樹(shù)莓莖抵御低溫是否有影響、如何影響需進(jìn)一步研究，同時(shí)相同低溫條件下，不同品種樹(shù)莓莖細(xì)胞結(jié)構(gòu)及潛在基因的研究應(yīng)作為今后研究的重點(diǎn)，以早日消除栽培品種自然越冬障礙。