外源水楊酸對(duì)越橘休眠期花芽抗寒性的影響

劉炳含 唐雪東 劉海瀛 范家赫 蔡佳欣 陳國(guó)雙

關(guān)鍵詞：越橘；休眠期；水楊酸（SA）；花芽；抗寒性

越橘為杜鵑花科（Ericaceae）越橘屬（Vaccini-um）植物，其藍(lán)果類(lèi)型俗稱藍(lán)莓（blueberry）。該屬植物種質(zhì)資源較為豐富，是一類(lèi)很有開(kāi)發(fā)利用前景的多年生灌木果樹(shù)，其黃酮類(lèi)化合物種類(lèi)很多，為本屬植物的主要活性成分。因其果實(shí)味道鮮美，藥用價(jià)值高，不僅可以直接食用，還可作為罐裝品及凍品進(jìn)行銷(xiāo)售，在釀酒和制作果醬方面得到廣泛應(yīng)用。因此近年來(lái)我國(guó)越橘產(chǎn)業(yè)發(fā)展較快，栽培面積不斷擴(kuò)大。

越橘喜愛(ài)涼爽濕潤(rùn)氣候及酸性且含水量稍高的土壤，適合東北地區(qū)栽植。但近些年來(lái)，吉林地區(qū)冬季嚴(yán)寒，降水量大幅下降，越橘極易在休眠期發(fā)生凍害，主要表現(xiàn)為越冬抽條，多表現(xiàn)在一年生枝條和多年生枝條全部干枯。而其花芽傷害率會(huì)隨著枝條的失水抽條而大幅上升，從而影響翌年的花芽分化，直接影響越橘產(chǎn)量。如何安全越冬成為越橘培育發(fā)展的一項(xiàng)重要研究。

近年來(lái)，外源物質(zhì)在緩解旱澇、鹽漬、寒冷、高溫、重金屬等非生物逆境對(duì)植物造成的毒害方面具有重要的應(yīng)用價(jià)值。應(yīng)用外源物質(zhì)來(lái)提高植物抵抗非生物逆境的方式，具有見(jiàn)效快、用量少、污染較少等特點(diǎn)，符合現(xiàn)代農(nóng)業(yè)綠色可持續(xù)發(fā)展理念。水楊酸（salicylic acid，SA）是植物界普遍存在的一種小分子酚類(lèi)物質(zhì)。1828年德國(guó)科學(xué)家Johann A．Buchner從柳樹(shù)皮中提取出少量淡黃色物質(zhì)，并命名為水楊苷。SA與植物的各種抵御脅迫的關(guān)系一直是研究的熱點(diǎn)，已經(jīng)明確的是，SA可作為植物抗病反應(yīng)所需的信號(hào)分子激活植物防御保護(hù)機(jī)制，在植物信號(hào)傳導(dǎo)和抗逆反應(yīng)中起著關(guān)鍵作用。

在寒冷逆境條件下，一般植物的生物膜結(jié)構(gòu)、滲透調(diào)節(jié)物質(zhì)、各種酶活性以及抗氧化物質(zhì)含量等均發(fā)生變化，從而影響植物的正常發(fā)育，同時(shí)低溫脅迫會(huì)促進(jìn)活性氧的產(chǎn)生。在越橘‘北陸休眠期花芽抗寒性的研究中發(fā)現(xiàn)，隨著溫度的降低，花芽可溶性糖含量總體呈上升趨勢(shì)，可溶性蛋白含量呈升一降一升的趨勢(shì)。而適宜濃度的SA可以通過(guò)促進(jìn)植物保護(hù)物質(zhì)積累、抑制電解質(zhì)外滲、提高植株體內(nèi)抗氧化酶活性以及減輕植物細(xì)胞結(jié)構(gòu)的變化來(lái)提高植物的抗寒性。在冷害條件下，王煜等發(fā)現(xiàn)0.05g．L-1SA能夠提高水稻種子發(fā)芽率和活性指數(shù)，降低低溫脅迫對(duì)細(xì)胞膜的傷害：同樣的結(jié)論在舒英杰等對(duì)黃瓜萌發(fā)種子抗冷性的研究中也有體現(xiàn)。藺經(jīng)等在對(duì)山桃幼苗耐冷性的研究中發(fā)現(xiàn)0～8.0mmol·L-1SA處理后，過(guò)氧化物酶和超氧化物歧化酶活性增加、丙二醛含量降低、脯氨酸含量增加，其中以8.0mmol·L-1的效果最佳。韓紅霞在對(duì)油桃自然休眠的研究中發(fā)現(xiàn)，不同時(shí)期不同濃度外源SA處理對(duì)芽休眠解除的影響效果不同，說(shuō)明SA對(duì)植物有濃度效應(yīng)。還有研究表明外源SA不僅能影響植物的酶促反應(yīng)機(jī)制，還可以同時(shí)參與調(diào)節(jié)抗壞血酸一谷胱甘肽循環(huán)這一非酶促反應(yīng)機(jī)制，以此來(lái)提高植物的抗寒性；適宜濃度的外源SA能顯著增強(qiáng)抗壞血酸過(guò)氧化物酶活性，提高抗壞血酸、谷胱甘肽、氧化型谷胱甘肽的含量。但目前關(guān)于外源SA對(duì)越橘抗寒性影響的研究尚鮮見(jiàn)報(bào)道。本試驗(yàn)以六年生半高叢越橘品種‘北陸為材料，研究噴施不同濃度SA對(duì)休眠期越橘枝條上花芽各項(xiàng)抗寒性生理指標(biāo)的影響，并進(jìn)行主成分分析，以期為越橘休眠期管理提供低成本的抗寒技術(shù)和方法。

1材料與方法

1.1供試材料及試驗(yàn)處理

本試驗(yàn)在吉林農(nóng)業(yè)大學(xué)東山C03冷棚內(nèi)選擇六年生半高叢越橘成年植株‘北陸作為供試材料，選取發(fā)育良好、長(zhǎng)勢(shì)相同且無(wú)病蟲(chóng)害的一年生休眠期枝條上的飽滿花芽，于休眠前期（2021年11月21日）、休眠中期（2021年12月21日）、休眠后期（2022年1月21日）分3次分別向樹(shù)體均勻噴布SA。設(shè)3個(gè)SA濃度梯度處理，分別為0.1mmol·L-1（A1）、1.0mmol·L-1（A2）、10.0mmol·L-1（A3），以清水為對(duì)照（CK）。每處理2株樹(shù)，設(shè)置3次重復(fù)。每次噴施水楊酸7d后進(jìn)行花芽取樣，用于各項(xiàng)生理生化指標(biāo)測(cè)定，共取樣3次。

1.2測(cè)定項(xiàng)目及方法

各項(xiàng)生理生化指標(biāo)測(cè)定均參考張治安等的方法，即可溶性糖（SS）含量用蒽酮比色法測(cè)定，可溶性蛋白（SP）含量用考馬斯亮藍(lán)染色法測(cè)定，脯氨酸（Pro）含量用茚三酮染色法測(cè)定，丙二醛（MDA）含量用硫代巴比妥酸（TBA）顯色法測(cè)定，抗壞血酸（AsA）含量用二聯(lián)吡啶顯色法測(cè)定，谷胱甘肽（GSH）含量用硝基苯甲酸（DTNB）顯色法測(cè)定，超氧化物歧化酶（SOD）活性用氮藍(lán)四唑（NBT）顯色法測(cè)定，過(guò)氧化物酶（POD）活性用愈創(chuàng)木酚比色法測(cè)定，抗壞血酸過(guò)氧化物酶（APX）活性用過(guò)氧化氫顯色法測(cè)定。

1.3數(shù)據(jù)處理與分析

采用Microsoft Excel 2016進(jìn)行數(shù)據(jù)分析及作圖，SPSS21.0軟件進(jìn)行數(shù)據(jù)的顯著性分析（Dun-can's法）。

2結(jié)果與分析

2.1不同濃度外源SA對(duì)休眠期越橘花芽滲透調(diào)節(jié)系統(tǒng)的影響

2.1.1對(duì)花芽可溶性糖含量的影響 由圖1可以看出，在整個(gè)休眠過(guò)程中，隨休眠深度的變化，花芽可溶性糖含量整體呈先上升后下降的趨勢(shì)。噴施不同濃度SA后，休眠前期花芽可溶性糖含量與對(duì)照（CK）相比，均有不同幅度的上升，A2、A3處理可溶性糖含量分別為4.97%、4.74%，均顯著高于CK（3.49%）。休目民中期，CK可溶性糖含量比休眠前期上升53%，A1高于CK但差異并不顯著，A2顯著高于其他各處理，A3顯著低于其他各處理。休眠后期，CK可溶性糖含量比休目民前期上升22%，比休眠中期下降20%; A1顯著高于CK，比休眠前期上升50%，比休眠中期下降5%；A2顯著高于其他各處理，比休眠前期上升17%，比休眠中期下降17%；A3顯著低于其他各處理，比休眠前期下降27%，比休眠中期下降24%。

2.1.2對(duì)花芽可溶性蛋白含量的影響由圖2可以看出，在整個(gè)休眠過(guò)程中，隨休眠深度的變化，花芽可溶性蛋白含量整體呈先上升后稍微下降的趨勢(shì)。休眠前期，A1、A2、A3處理可溶性蛋白含量均顯著高于CK（0.53mg·g-1），A2與A3及A1與A3之間差異均不顯著。休眠中期，CK可溶性蛋白含量比休眠前期上升43%：A1高于CK但差異不顯著，比休眠前期上升25%：A2顯著高于CK和A3，比休眠前期上升32%：A3略低于CK，但差異不顯著，比休眠前期下降5%。休眠后期，CK可溶性蛋白含量比休眠前期上升11%，比休眠中期下降22%；A1高于CK但差異不顯著，比休眠前期變化不明顯，比休眠中期下降20%；A2顯著高于其他各處理，比休眠前期上升18%，比休眠中期下降10%;A3顯著低于A1、A2，比休眠前期下降25%，比休眠中期下降21%。

2.1.3對(duì)花芽脯氨酸含量的影響由圖3可知，在整個(gè)休眠過(guò)程中，隨休眠深度的變化，花芽脯氨酸含量整體呈先上升后下降的趨勢(shì)。休眠前期，A2脯氨酸含量顯著高于CK（8.39ug·g-1），A1、A3與CK差異不顯著。休眠中期，CK脯氨酸含量比休眠前期上升32%；A1與CK差異不顯著，比休眠前期上升37%; A2脯氨酸含量為13.89ug·g-1，顯著高于其他各處理，比休眠前期上升47%；A3顯著低于其他各處理，比休眠前期下降15%。休眠后期，CK脯氨酸含量比休眠前期上升13%，比休眠中期下降14%；A2顯著高于其他各處理，比休目民前期上升37%，比休眠中期下降6%；A3顯著低于其他各處理，比休眠前期下降34%，比休眠中期下降23%。

2.1.4對(duì)花芽丙二醛含量的影響由圖4可知，在整個(gè)休眠過(guò)程中，隨休眠深度的變化，花芽丙二醛含量整體呈先上升后稍微下降的趨勢(shì)。休目民前期，各處理花芽丙二醛含量均顯著低于CK（2.76umol·g-1）。休眠中期，CK花芽丙二醛含量比休眠前期上升27%：A1顯著低于CK，比休眠前期上升28%：A2顯著低于其他各處理，比休眠前期上升18%;A3顯著高于其他各處理，比休眠前期上升61%。休眠后期，CK花芽丙二醛含量比休眠前期上升6%，比休眠中期下降16%：A1顯著低于CK，比休眠前期上升12%，比休眠中期下降13%：A2顯著低于其他各處理，比休眠前期上升12%，比休眠中期下降4%：A3顯著高于其他各處理，比休眠前期上升32%，比休目民中期下降18%。

2.2不同濃度外源SA對(duì)休眠期越橘花芽酶促反應(yīng)機(jī)制的影響

2.2.1對(duì)花芽超氧化物歧化酶活性的影響由圖5可知，在整個(gè)休眠過(guò)程中，隨休眠深度的變化，花芽SOD活性整體呈先上升后稍微下降的趨勢(shì)。休眠前期，各處理花芽SOD活性與CK（244.80 U·g-1）相比均有提高，A1高于CK但差異不顯著，A2、A3均顯著高于CK。休目民中期，CK花芽SOD活性比休眠前期上升56%；A1顯著高于CK，比休眠前期上升58%;A2顯著高于其他各處理，比休眠前期上升68%;A3顯著低于其他各處理，比休目民前期上升5%。休眠后期，CK花芽SOD活性比休眠前期上升22%，比休眠中期下降22%：A1顯著高于CK，比休眠前期上升24%，比休眠中期下降22%;A2顯著高于其他各處理，比休眠前期上升27%，比休眠中期下降25%；A3顯著低于其他各處理，比休眠前期下降9%，比休眠中期下降14%。

2.2.2對(duì)花芽過(guò)氧化物酶活性的影響由圖6可知，在整個(gè)休眠過(guò)程中，隨休眠深度的變化，花芽POD活性整體呈先上升后稍微下降的趨勢(shì)。休眠前期，與CK（5.70 U·g-1）相比，噴施不同濃度SA各處理花芽POD活性均有提高，A1高于CK但差異不顯著，A2顯著高于其他處理，A3顯著高于CK和A1。休眠中期，CK花芽POD活性比休眠前期上升60%；A1顯著高于CK，比休眠前期上升65%；A2顯著高于其他各處理，比休眠前期上升59%;A3顯著低于其他各處理，比休眠前期下降6%。休目民后期，CK花芽POD活性比休眠前期上升35%，比休眠中期下降16%；A1高于CK但差異不顯著，比休眠前期上升32%，比休眠中期下降20%；A2顯著高于其他各處理，比休眠前期上升35%，比休眠中期下降15%;A3顯著低于其他各處理，比休眠前期下降28%，比休眠中期下降24%。

2.3不同濃度外源SA對(duì)休眠期越橘花芽非酶促反應(yīng)機(jī)制的影響

2.3.1對(duì)花芽抗壞血酸含量的影響由圖7可以看出，在整個(gè)休眠過(guò)程中，隨休眠深度的變化，花芽抗壞血酸含量整體呈先上升后下降的趨勢(shì)。休眠前期，噴施不同濃度SA各處理花芽抗壞血酸含量與CK（44.59ug·g-1）相比均有不同幅度的上升；A2處理花芽抗壞血酸含量為56.19ug·g-1，顯著高于其他處理。休眠中期，CK花芽抗壞血酸含量比休眠前期上升53%：A1與CK無(wú)顯著性差異，比休眠前期上升44%；A2顯著高于其他各處理，比休眠前期上升39%；A3顯著低于其他各處理，比休眠前期下降10%。休眠后期，CK花芽抗壞血酸含量比休眠前期上升24%，比休眠中期下降19%;A1與CK無(wú)顯著差異，比休眠前期上升15%，比休眠中期下降20%：A2顯著高于其他各處理，比休眠前期上升25%，比休眠中期下降10%；A3顯著低于其他各處理，比休眠前期下降22%，比休眠中期下降13%。

2.3.2對(duì)花芽谷胱甘肽含量的影響由圖8可以看出，在整個(gè)休眠過(guò)程中，隨休眠深度的變化，花芽谷胱甘肽含量整體呈先上升后下降的趨勢(shì)。休眠前期，噴施不同濃度SA各處理花芽谷胱甘肽含量與CK（163.71ug·g-1）相比均有不同幅度的上升，A1與CK無(wú)顯著差異，A2顯著高于其他處理，A3顯著高于CK和A1。休眠中期，CK花芽谷胱甘肽含量比休眠前期上升43%：A1顯著高于CK，比休眠前期上升47%;A2顯著高于其他各處理，比休眠前期上升37%;A3顯著低于其他各處理，比休眠前期上升17%。休眠后期，CK花芽谷胱甘肽含量比休眠前期上升35%，比休眠中期下降5%;A1與CK無(wú)顯著差異，比休眠前期上升37%，比休眠中期下降7%；A2顯著高于其他各處理，比休眠前期上升32%，比休眠中期下降3%；A3顯著低于其他各處理，比休眠前期下降4%，比休眠中期下降18%。

2.3.3對(duì)花芽抗壞血酸過(guò)氧化物酶活性的影響

由圖9可知，在整個(gè)休眠過(guò)程中，隨休眠深度的變化，花芽APX活性整體呈先急劇上升后稍微下降的趨勢(shì)。休眠前期，噴施不同濃度SA處理中A1、A2花芽APX活性與CK（1508.33 U.g-1）相比均有提升，但A1與CK差異不顯著：A2顯著高于其他處理；A3顯著低于其他處理。休眠中期，CK花芽APX活性比休眠前期上升247%：A1顯著高于CK，比休眠前期上升271%：A2顯著高于其他各處理，比休眠前期上升405%；A3顯著低于其他各處理，比休眠前期上升130%。休目民后期，CK花芽APX活性比休眠前期上升72%，比休眠中期下降50%；A1與CK無(wú)顯著差異，比休眠前期上升96%，比休眠中期下降47%；A2顯著高于其他各處理，比休眠前期上升362%，比休眠中期下降8%：A3顯著低于其他各處理，比休眠前期上升67%，比休眠中期下降27%。

3討論

當(dāng)植物進(jìn)入休眠期，其體內(nèi)各滲透調(diào)節(jié)系統(tǒng)、抗氧化系統(tǒng)均會(huì)隨著冬季溫度的變化發(fā)生變化，植物通過(guò)自身形成的滲透調(diào)節(jié)能力抵御嚴(yán)寒。噴施適宜濃度的水楊酸（SA）能夠提高植物對(duì)低溫的抵抗能力，幫助植物更安全地度過(guò)休眠期。

可溶性糖、可溶性蛋白和脯氨酸作為植物體內(nèi)重要的滲透調(diào)節(jié)物質(zhì)，它們的含量與抗寒性之間有著密切關(guān)系。多數(shù)研究證明，植物在低溫期間，細(xì)胞內(nèi)滲透調(diào)節(jié)物質(zhì)含量與抵抗低溫能力之間存在明顯正相關(guān)。本試驗(yàn)中，越橘花芽中的Pro、SS、SP含量隨著休眠時(shí)間的變化呈先明顯上升后稍微下降的趨勢(shì)，休眠中期達(dá)到最高；外施適宜濃度的SA促進(jìn)這些物質(zhì)的積累，從而提高越橘花芽細(xì)胞膜的滲透保護(hù)能力，緩解低溫對(duì)越冬越橘的傷害：而過(guò)高濃度的外源SA會(huì)破壞植物的滲透調(diào)節(jié)系統(tǒng)，反而加重低溫傷害。韓紅霞對(duì)油桃休眠期以及張燁對(duì)低溫脅迫下玉米幼苗的研究中也得出相似結(jié)論。

植物在遭受低溫等非生物脅迫時(shí)會(huì)積累大量的活性氧，加速體內(nèi)0的產(chǎn)生速率，加快細(xì)胞膜脂過(guò)氧化過(guò)程，進(jìn)而增加MDA含量，使植物細(xì)胞膜結(jié)構(gòu)遭到嚴(yán)重破壞。SOD、POD等抗氧化酶可以維持膜結(jié)構(gòu)的完整性并且降低活性氧自由基對(duì)膜的攻擊。適宜濃度的SA可以通過(guò)誘導(dǎo)提升SOD和POD活性而提高植物的抗寒性。本試驗(yàn)中，越橘花芽SOD、POD活性休眠前期迅速上升，休眠中期活性達(dá)到最高，后緩慢下降，而韓紅霞在油桃試驗(yàn)中得出酶活性休眠中期最低，這可能是由樹(shù)種不同所導(dǎo)致：但適宜濃度SA處理下各時(shí)期花芽酶活性均高于對(duì)照組，所得結(jié)果與其具有相似性。適宜濃度的SA可以降低各時(shí)期花芽?jī)?nèi)的MDA含量，說(shuō)明抗氧化酶系統(tǒng)積極響應(yīng)低溫脅迫對(duì)越橘花芽的傷害：高濃度的SA使其MDA含量不降反增，細(xì)胞膜結(jié)構(gòu)破壞加重。這與樊國(guó)華等在外施SA對(duì)低溫脅迫下草莓抗寒性影響研究中所得的結(jié)果（各試驗(yàn)組MDA含量均高于對(duì)照組）不同，可能是由本試驗(yàn)所用材料處于休眠期且取樣時(shí)間也不同所致。

抗壞血酸一谷胱甘肽（AsA-GSH）循環(huán)系統(tǒng)是植物體內(nèi)清除活性氧自由基的重要途徑，谷胱甘肽（GSH）是植物體內(nèi)有效的非酶抗氧化劑，能使膜蛋白結(jié)構(gòu)穩(wěn)定，它通過(guò)Halliwell-Asada途徑清除過(guò)氧化氫，防止與修復(fù)膜脂過(guò)氧化造成的損傷；在防御自由基對(duì)膜脂的過(guò)氧化中起重要作用。APX是植物體內(nèi)清除過(guò)氧化氫的重要酶，在逆境脅迫中具有重要的抗氧化作用。SA能夠通過(guò)上調(diào)AsA-GSH循環(huán)，從而提高植物的抗逆性。本試驗(yàn)中，越橘花芽APX活性、GSH含量和AsA含量休眠前期均迅速上升，休眠中期達(dá)到最高值，后有所下降，A2處理（1.0mmol·L-1SA） APX活性更是在休眠中期成倍增加，說(shuō)明A2處理顯著增加越橘花芽的抗寒性；高濃度SA處理各時(shí)期AsA和GSH含量以及APX活性均低于對(duì)照，說(shuō)明AsA-GSH循環(huán)被抑制。這與李學(xué)玲、黃志等研究所得到的結(jié)果相同，即SA處理能提高低溫脅迫后李花與枇杷幼果的GSH和AsA含量并提高APX活性。

4結(jié)論

外施水楊酸（SA）可以有效緩解休眠期越橘所受到的低溫傷害，促進(jìn)滲透調(diào)節(jié)物質(zhì)含量增加，上調(diào)酶促反應(yīng)機(jī)制與非酶促反應(yīng)機(jī)制，從而提高越橘抗寒性，并且具有明顯的濃度效應(yīng)，以外施1.0mmol·L-1SA對(duì)緩解越橘休眠期低溫傷害的效果最好。