飼草型小黑麥品種（系）的抗寒生理生化指標(biāo)評價

摘 要 為篩選適應(yīng)低溫環(huán)境的抗寒飼用型小黑麥新品種（系），以‘石大1號’小黑麥（CK1）和‘中飼1048’小黑麥（CK2）為對照，研究‘甘農(nóng)4號’‘甘農(nóng)7號’‘藏飼1號’小黑麥品種，以及C5、C23和C25小黑麥品系在不同低溫脅迫（0 ℃，-10 ℃，-20 ℃，-30 ℃）下的抗寒生理反應(yīng)。結(jié)果表明：隨著低溫脅迫加劇，6 個小黑麥品種（系）葉片的平均相對含水量（RWC）和葉綠素（Chl）含量逐漸降低，脯氨酸（Pro）、可溶性糖（SS）、可溶性蛋白（SP）、丙二醛（MDA）含量，以及過氧化物酶（POD）活性均表現(xiàn)為先增高后降低，并在-20 ℃達(dá)到最大；超氧化物歧化酶（SOD）活性先降低后升高，但過氧化氫酶（CAT）活性逐漸升高。從品種（系）間的差異看，不同低溫脅迫下‘甘農(nóng)7號’葉片的RWC平均值最高，C25的Pro含量平均值最高，C5的SS含量平均值最高，‘甘農(nóng)4號’的MDA含量平均值最低?；疑P(guān)聯(lián)度綜合評價結(jié)果表明，8個小黑麥品種（系）抗寒性強弱為C25 gt;‘甘農(nóng)4號’gt;CK1 gt;CK2 gt;C5 gt;‘甘農(nóng)7號’gt;C23 gt;‘藏飼1號’。

關(guān)鍵詞 小黑麥品種（系）；低溫脅迫；抗寒性；灰色關(guān)聯(lián)度

隨著中國畜牧業(yè)的快速發(fā)展，飼草供應(yīng)的季節(jié)不平衡及種植面積受限等問題日益突出^[1]。在保證優(yōu)質(zhì)農(nóng)田全部發(fā)展糧食作物的前提下，青藏高原等高寒地區(qū)及隨國家經(jīng)濟結(jié)構(gòu)調(diào)整而增多的冬閑田，為飼草種植地的選擇提供了新方案。作為冬閑田種植的飼草，要求其抗寒性強，以適應(yīng)低溫脅迫。研究表明，低溫會引起植物細(xì)胞脫水，使其水勢降低，進而導(dǎo)致葉片相對含水量（relative water content，RWC）降低^[2]；葉綠體及多種細(xì)胞內(nèi)膜系統(tǒng)結(jié)構(gòu)易受低溫影響而受損，導(dǎo)致葉綠素（chlorophyll，Chl）含量減少，植物光合作用受阻^[3-4]；此外，低溫作用下植物體內(nèi)產(chǎn)生大量活性氧自由基，誘導(dǎo)膜脂過氧化產(chǎn)生丙二醛（malondialdehyde，MDA）^[5]。為降低低溫傷害，保證自身正常生長，植物會增強體內(nèi)的超氧化物歧化酶（superoxide dismutase，SOD）、過氧化物酶（peroxidase，POD）和過氧化氫酶（catalase，CAT）的活性以清除細(xì)胞內(nèi)多余活性氧^[6]；同時，植物體內(nèi)脯氨酸（proline，Pro）、可溶性糖（soluble sugar，SS）和可溶性蛋白（soluble protein，SP）的含量迅速上升，以維持植物體內(nèi)的滲透壓平衡，防止細(xì)胞質(zhì)過度脫水，從而提高植物抵抗凍害的能力^[7-8]。因此，要篩選適宜冬閑田種植的飼草品種，就有必要研究其抗寒機理。

小黑麥（×Triticosecale Wittmack）是以小麥屬（Triticum）和黑麥屬（Secale）作親本，經(jīng)屬間雜交和染色體加倍人工育成的新物種^[9]，結(jié)合了小麥的高產(chǎn)優(yōu)質(zhì)和黑麥的耐性強、適應(yīng)性廣等優(yōu)勢，可作為正季作物的填閑作物，在冬閑田種植^[10-11]。但由于遺傳特性的差異，不同品種的抗寒性差異較大^[12-13]。劉杰^[14]研究發(fā)現(xiàn)單一低溫脅迫下‘中飼1048’的POD、CAT活性的降幅和MDA、SP含量的增幅均小于‘中飼3241’，綜合評價認(rèn)為，‘中飼1048’對低溫環(huán)境的耐受能力強于‘中飼3241’。宋謙等^[15]通過研究小黑麥新品系在甘肅省高寒牧區(qū)的生產(chǎn)性能，發(fā)現(xiàn)小黑麥新品系P2（‘甘農(nóng)2號’）的抗寒性較強，適宜在高寒地區(qū)推廣種植。馬文馨等^[16]通過綜合評價不同小黑麥品種的SS、Pro和MDA含量等生理指標(biāo)在低溫環(huán)境下的變化趨勢，發(fā)現(xiàn)‘甘農(nóng)2號’小黑麥抗寒性較強。但目前國內(nèi)抗寒性強的小黑麥品種較少，無法滿足北方農(nóng)牧交錯區(qū)和青藏高寒牧區(qū)冬閑田種植需求。因此，本研究以甘肅農(nóng)業(yè)大學(xué)培育的小黑麥品種‘甘農(nóng)4號’‘甘農(nóng)7號’‘藏飼1號’，及小黑麥品系C5、C23、C25為試驗材料，以國家審定的‘石大1號’（CK1）和‘中飼1048’（CK2）為對照，研究各參試材料在不同低溫脅迫下生理生化指標(biāo)的變化，探討小黑麥抗寒機理，并篩選出抗寒性強的小黑麥品種（系），以滿足北方農(nóng)牧交錯區(qū)和青藏高寒牧區(qū)冬閑田種植需求。

1 材料與方法

1.1 試驗材料

小黑麥品種‘甘農(nóng)4號’‘甘農(nóng)7號’‘藏飼1號’，小黑麥品系C5、C23、C25，以‘石大1號’（CK1）、‘中飼1048’（CK2）為對照。以上參試小黑麥均由甘肅農(nóng)業(yè)大學(xué)草業(yè)學(xué)院提供。

1.2 試驗設(shè)計及方法

二因素隨機區(qū)組設(shè)計，A因素為8個小黑麥品種（系）：‘甘農(nóng)4號’‘甘農(nóng)7號’‘藏飼1號’、C5、C23、C25、CK1、CK2；B因素為低溫處理，設(shè)4個水平（0" ℃，-10" ℃，-20" ℃，-30" ℃）。試驗采用盆栽法，將8個小黑麥品種（系）種植于含 0.5 kg混合基質(zhì)（農(nóng)田土∶砂∶羊糞=7∶1∶1體積比）的花盆（直徑20 cm，深10 cm）內(nèi)，每盆定植10株，重復(fù)3次，采用常規(guī)管護措施，保證幼苗正常生長。待分蘗期時，將試驗材料連花盆一起置于人工培養(yǎng)箱進行低溫脅迫處理。低溫處理時，首先將供試材料在0" ℃培養(yǎng)箱中冷適應(yīng)24 h（16 h/8 h，光/暗），然后分別置于4個低溫水平下處理8 h，最后在0" ℃培養(yǎng)箱中緩苗2 h^[17]。低溫處理結(jié)束后立即采集同一處理、長勢良好的葉片20 g左右，利用蒸餾水沖洗干凈，并吸干水分后，剪碎、混勻、稱量，錫紙包裹。液氮迅速冷凍后于-80" ℃低溫冰箱保存，以備測定葉片的各項生理指標(biāo)。

1.3 測定項目與方法

小黑麥幼苗生理生化指標(biāo)的測定方法參照《植物生理學(xué)實驗指導(dǎo)》^[18]，具體見表1。

1.4 數(shù)據(jù)統(tǒng)計

1.4.1 數(shù)據(jù)處理 [HT]利用Excel 2019整理數(shù)據(jù)及作圖，SPSS 25.0進行方差分析，Duncan氏法進行多重比較，試驗結(jié)果均以“平均值±標(biāo)準(zhǔn)誤”的形式表示。

1.4.2 灰色關(guān)聯(lián)度分析 [HT]記各小黑麥品種（系）的生理生化指標(biāo)組成的數(shù)列為（X_i（k）），其中i為各小黑麥品種（系），k為各生理生化指標(biāo)。篩選各指標(biāo)最優(yōu)值構(gòu)建小黑麥標(biāo)準(zhǔn)抗寒材料（X₀），并對所有數(shù)據(jù)初值進行歸一化處理，記為X_i（k）′。先通過計算差值矩陣（ρ=0.5），求取各指標(biāo)關(guān)聯(lián)度及權(quán)重系數(shù)，再利用各指標(biāo)關(guān)聯(lián)度及權(quán)重系數(shù)計算各品種（系）的加權(quán)關(guān)聯(lián)度，并根據(jù)各品種（系）加權(quán)關(guān)聯(lián)度的大小進行小黑麥抗寒性的評價。各計算公式如下：

歸一化處理：X_i（k）′=X_i（k）X₀（k）[FL）]

關(guān)聯(lián)系數(shù)：ζ_i（k）=min_imin_kX₀（k）′-X_i（k）′+ρ×max_imax_kX₀（k）′-X_i（k）′X₀（k）′-X_i（k）′+ρ×max_imax_kX₀（k）′-X_i（k）′

指標(biāo)關(guān)聯(lián)度：r（k）=∑m_k=1ζ_i（k）

指標(biāo)權(quán)重系數(shù)：w（k）=r（k）∑^m_k=1r（k）

加權(quán)關(guān)聯(lián)度：r_i=∑^m_k=1w（k）ζ_i（k）

公式中i=1，2，3，…，m；k=1，2，3，…，n。

2 結(jié)果與分析

表2表明，小黑麥品種（系）間除SP含量存在顯著性差異（Plt;0.05），CAT活性無顯著差異（Pgt;0.05）外，其他指標(biāo)均存在極顯著差異（Plt;0.01）；低溫脅迫間及不同小黑麥品種（系）與低溫脅迫互作間的各指標(biāo)均存在極顯著差異（Plt; 0.01），表明不同品種對低溫脅迫響應(yīng)的生理指標(biāo)間差異顯著。

2.1 低溫脅迫下小黑麥品種（系）間生理生化指標(biāo)的差異

如表3所示，‘甘農(nóng)4號’MDA含量的平均值最低且顯著低于‘甘農(nóng)7號’，SOD活性的平均值顯著高于除‘藏飼1號’和CK2外的其余品種（系），CAT活性平均值高于其他參試品種（系）；‘甘農(nóng)7號’葉片的相對含水量的平均值最高，且顯著高于除C23和CK1外的其他品種（系）（Plt;0.05），MDA含量平均值顯著高于其余各品種（系）（Plt;0.05）；‘藏飼1號’的相對含水量和POD活性的平均值最低，且各生理指標(biāo)與其他品種（系）間差異顯著；C5的SS含量的平均值最高，

顯著高于除‘甘農(nóng)4號’和C25外的其他品種（系）（Plt;0.05）；C23的各項生理指標(biāo)的平均值與CK1和CK2均無顯著性差異（Pgt; 0.05）；C25的Pro含量的平均值顯著高于其他品種（系），POD活性的平均值顯著高于除‘甘農(nóng)4號’外的其他品種（系）（Plt;0.05）。

2.2 不同低溫脅迫下小黑麥品種（系）生理生化指標(biāo)的變化

如表4所示，隨低溫脅迫加劇，8 個小黑麥品種（系）葉片相對含水量的平均值顯著降低（Plt; 0.05）；Pro、SS、SP和MDA含量的平均值均表現(xiàn)為先增高后降低的趨勢，且均在溫度為-20" ℃時達(dá)到最大值；Chl含量平均值逐漸降低，且0" ℃和-10" ℃處理下的Chl含量平均值顯著高于其他處理；SOD活性平均值先降低后逐漸升高；POD活性平均值表現(xiàn)為先增高后降低的趨勢，在 -20" ℃時達(dá)到最高活性并顯著高于其他低溫處理 （Plt;0.05）；CAT活性平均值逐漸升高。

2.3 不同低溫脅迫下小黑麥品種（系）間生理生化指標(biāo)的比較分析

由圖1可知，0 ℃～-30 ℃時，‘甘農(nóng)7號‘的相對含水量均最高。0 ℃時，‘甘農(nóng)7號’ （95.20%）顯著高于‘藏飼1號’、‘甘農(nóng)4號’和CK2 （P＜ 0.05），其中‘藏飼1號’（76.20%）最低； -10 ℃時，‘甘農(nóng)7號’（86.19%）顯著高于‘藏飼1號’（68.83%）（P＜0.05），與其他品種（系）間差異不顯著；-20 ℃時，‘甘農(nóng)7號’" （82.40%）顯著高于C25、C5、‘藏飼1號’（P＜ 0.05），其中C25（62.00%）最低；-30 ℃時，‘甘[CM（21]農(nóng)7號’ （78.57%）顯著高于除CK1和C25外的其他品種（系）（P＜0.05），且‘藏飼1號’ （42.12%）最低。

0 ℃～-30 ℃，C25的Pro含量均為最高（60.34 μg·g^-1、88.15 μg·g^-1、137.62" μg·g^-1、64.45 μg·g^-1），且顯著高于其他品種（系）（P＜ 0.05）；‘甘農(nóng)4號’的Pro含量均為最低（14.02" μg·g^-1、28.12" μg·g^-1、31.11" μg·g^-1、14.88" μg·g^-1）（圖2）。

由圖3可知，除-20 ℃，其余3種溫度處理下，C5的SS含量均最高（0 ℃、-10 ℃、-30 ℃依次為6.72 mg·g^-1、7.92 mg·g^-1、8.05 " mg·g^-1）。0 ℃時，C5的SS含量顯著高于另外7個小黑麥品種（系），‘藏飼1號’的SS含量 （2.03 mg·g^-1）顯著低于除‘甘農(nóng)7號’外的其他品種（系）（P＜ 0.05）；-10 ℃時， C5的SS含量顯著高于除‘甘農(nóng)4號’外的其他品種（系），CK2的SS含量（3.84 mg·g^-1）最低且顯著低于除‘藏飼1號’和C25外的其他品種（系）（P＜ 0.05）；-20 ℃時，參試小黑麥品種（系）的SS含量均顯著高于CK1（5.59 mg·g^-1）和CK2（4.65 mg·g^-1）（P＜ 0.05），其中C25和‘甘農(nóng)4號’的SS含量最高（均為12.18 mg·g^-1），品系C23和C5次之（9.25 mg·g^-1、10.28 mg·g^-1）； -30 ℃時，C5的SS含量顯著高于除‘甘農(nóng)7號’外的其他品種（系）（P＜ 0.05），其中CK2的SS含量（3.68 mg·g^-1）最低，且除‘甘農(nóng)7號’、C5和CK2外，其余5種小黑麥品種（系）間的SS含量差異不顯著。

由圖4可知，0 ℃時， C25的SP含量（4.62 mg·g^-1）最高，顯著高于‘甘農(nóng)4號’、C5和CK2（P＜ 0.05），其中CK2的最低（1.47 mg·g^-1），并與其他品種（系）間差異不顯著；-10 ℃時， C25的SP含量（5.80 mg·g^-1）略低于CK1 （6.34 mg·g^-1），并顯著高于‘甘農(nóng)4號’‘藏飼1號’和C5（P＜ 0.05），‘甘農(nóng)4號’的SP含量 （3.14 mg·g^-1）最低；-20 ℃時，‘甘農(nóng)4號’的SP含量（7.48 mg·g^-1）最高且顯著高于‘藏飼1號’、C5和C23（P＜ 0.05），與其他品種（系）間無顯著性差異，其中C5和C23的SP含量（4.52" mg·g^-1、4.51 mg·g^-1）最低；-30 ℃時，CK2的SP含量（5.51 mg·g^-1）顯著高于除CK1外的其余參試小黑麥品種（系），‘甘農(nóng)4號’的SP含量（1.01 mg·g^-1）最低并顯著低于除C23的其余參試小黑麥品種（系）（P＜ 0.05）。

如圖5所示，0 ℃和-10 ℃時，所有參試品種（系）間的Chl含量差異不顯著（Pgt;0.05）；" -20 ℃時，C23的Chl含量（0.79 mg·g^-1）最高，且顯著高于‘甘農(nóng)4號’‘甘農(nóng)7號’‘藏飼1號’和C5；-30 ℃時，C23的Chl含量（0.74" mg·g^-1）最高，顯著高于除‘藏飼1號’、C25和CK2外的其他品種（系），其中‘甘農(nóng)7號’的Chl含量（0.41 mg·g^-1）最低，且顯著低于其他品種（系）（P＜ 0.05）。

如圖6所示，除-10 ℃時，‘甘農(nóng)7號’的MDA含量（2.87 μmol·g^-1）顯著高于‘甘農(nóng)4號’、‘藏飼1號’和CK2；-20 ℃時，甘農(nóng)7號 （3.76 μmol·g^-1）顯著高于其他材料（Plt; 0.05）；其余小黑麥品種（系）間的MDA含量均無顯著差異。

由圖7可知，0 ℃時，C23的SOD活性 （138.04 U·g^-1）最高，且顯著高于CK2（Plt; 0.05），與其他品種（系）無顯著性差異；-10 ℃時，CK1的SOD活性（176.55 U·g^-1）最高，‘甘農(nóng)4號’（170.66 U·g^-1）和C23（161.01" U·g^-1）次之，三者顯著高于‘甘農(nóng)7號’和C5 （Plt;0.05）；-20 ℃時，除‘甘農(nóng)4號’和‘藏飼1號’外，其余參試品種（系）的SOD活性均顯著低于CK2（286.44 U·g^-1）（Plt;0.05），其中‘甘農(nóng)7號’的SOD活性（153.74 U·g^-1）最低； -30 ℃時，‘甘農(nóng)4號’的SOD活性（279.12" U·g^-1）顯著高于所有品種（系）（Plt;0.05），C23的SOD活性（135.84 U·g^-1）最低。

由圖8可知，C25的POD活性在0 ℃、" -10 ℃、-20℃時均為最高（依次為：39.17" [CM（21] U·mg^-1·min^-1、45.18[KG*3]U·mg^-1·min^-1、" 58.21 U·mg^-1·min^-1），且均顯著高于CK2 （Plt;0.05）；-30 ℃時，‘甘農(nóng)4號’和C25的POD活性顯著高于除‘甘農(nóng)7號’和C23外的其余品種（系）（Plt;0.05），其中‘藏飼1號’的POD活性 （27.03 U·mg^-1·min^-1）最低。

由圖9可知，0" ℃和-10" ℃時，所有參試小黑麥品種（系）的CAT活性間均無顯著差異（Pgt; 0.05）；-20" ℃時，‘甘農(nóng)4號’的CAT活性 （97.50 U·g^-1·min^-1）最高，C23的CAT活性（67.78 U·g^-1·min^-1）最低，除兩者存在顯著性差異（Plt;0.05）外，其余小黑麥品種（系）間均差異不顯著；-30" ℃時，除‘甘農(nóng)7號’ （108.03" U·g^-1·min^-1）顯著高于‘藏飼1號’ （82.33"" U·g^-1·min^-1）（P＜ 0.05）外，其他品種（系）間差異不顯著。

2.4 小黑麥品種（系）抗寒性綜合評價

根據(jù)植物抗寒性機理，得出參試小黑麥品種（系）各生理生化指標(biāo)中除MDA含量為負(fù)向指標(biāo)，其余均為正向指標(biāo)，因此以MDA含量的最小值，其余指標(biāo)的最大值構(gòu)建小黑麥標(biāo)準(zhǔn)抗寒材料（X₀）（表5）。通過對各指標(biāo)數(shù)據(jù)進行初值化，計算得到其關(guān)聯(lián)度及權(quán)重值，各指標(biāo)權(quán)重占比依次為Chlgt;CATgt;RWCgt;SSgt;MDAgt;PODgt; SODgt;SPgt;Pro（表6）。依據(jù)灰色系統(tǒng)中，加權(quán)關(guān)聯(lián)度值越大越接近標(biāo)準(zhǔn)材料，對小黑麥各品種（系）的抗寒性進行綜合評價，結(jié)果表明：C25 gt;‘甘農(nóng)4號’gt;CK1 gt;CK2 gt;C5 gt;‘甘農(nóng)7號’gt;C23gt;‘藏飼1號’（表7）。

3 討" 論

3.1 不同小黑麥品種（系）在低溫脅迫下生理生化指標(biāo)的變化

通常RWC較高的植物具有較高的滲透調(diào)節(jié)功能和較強的抗逆性^[19-20]。本試驗中，不同低溫處理后，‘甘農(nóng)7號’葉片的RWC的平均值最高。說明‘甘農(nóng)7號’是通過維持較高的RWC以適應(yīng)低溫迫害，與黃相玲等^[21]的研究結(jié)果一致。植物在低溫環(huán)境中，體內(nèi)的Pro會大量積累，以降低細(xì)胞水勢，同時增強細(xì)胞的代謝作用，抵御凍害、冷害的能力增強^[22-23]。本研究中，C25的Pro含量的平均值顯著高于其他品種（系），表明C25體內(nèi)Pro含量的增加是其抗寒性強的重要原因。SS的積累有利于提高植物保水能力，并保護生物膜使其避免受損，以此緩解低溫逆境對其造成的危害^[24]，C5的SS含量的平均值最高且顯著高于對照，表明C5可以通過積累更多的SS來降低低溫危害。SP可以保護植物原生質(zhì)，避免其因低溫影響造成脫水^[25]。本試驗中，C25的SP含量平均值較高，說明低溫環(huán)境下C25可以通過提高SP含量來增強細(xì)胞保水能力，使其在低溫環(huán)境下能夠更好存活。受低溫作用，植物光合作用受阻，Chl含量下降，因此Chl含量的下降幅度成為衡量植物抗寒性的重要指標(biāo)^[26]。品系C23和C25的Chl含量的平均值較高，說明低溫對其Chl合成影響較小。低溫脅迫下，植物各器官經(jīng)膜脂過氧化產(chǎn)生MDA，MDA含量越高，對生物膜的破壞越大，植物的抗寒性越差^[27]?！兽r(nóng)7號’的MDA含量的平均值最高，且顯著高于其他品種（系），說明低溫環(huán)境對‘甘農(nóng)7號’的危害更大。李呈呈^[28]對彩葉桂的研究表明，抗寒性較好的植物葉片內(nèi)SOD、POD、CAT等抗氧化物酶活性較大。本試驗中C25的POD活性的平均值表現(xiàn)最好，‘甘農(nóng)4號’的SOD和CAT活性的平均值最高，說明‘甘農(nóng)4號’和C25在低溫環(huán)境下更容易激活抗氧化酶的活性。

3.2 不同低溫脅迫對小黑麥生理生化指標(biāo)的 影響

抗寒性是指植物通過自身遺傳和變異以適應(yīng)和抵抗長期的低溫環(huán)境，并健康生長的能力，是牧草種質(zhì)資源評價的重要指標(biāo)^[29]。本試驗中，隨著低溫脅迫的加劇，參試小黑麥品種（系）的RWC和Chl含量的平均值均表現(xiàn)為逐漸降低。這與王偉強等^[22]的研究結(jié)果一致，說明低溫環(huán)境下，小黑麥會降低RWC以提高細(xì)胞液濃度，維持植物生長，同時也會使得Chl的分解加快，吸收轉(zhuǎn)運速率下降，造成小黑麥Chl合成受阻，Chl含量隨之降低^[30]。在本研究中，隨低溫脅迫的加劇，小黑麥葉片的Pro、SS、SP、MDA含量平均值和POD活性的平均值均表現(xiàn)為先增高后降低，并在 -20 ℃時達(dá)到最大值。出現(xiàn)此現(xiàn)象的原因是一定程度的低溫脅迫有利于小黑麥通過提高Pro、SS和SP含量來調(diào)節(jié)滲透平衡，然而隨著脅迫程度加劇，小黑麥組織細(xì)胞受損，Pro、SS和SP含量開始下降，這與張基德等^[31]的研究結(jié)果一致，表明植物有一定的耐受域值。其次，低溫環(huán)境容易造成植物細(xì)胞內(nèi)的過氧化自由基代謝失衡，引起膜脂過氧化，細(xì)胞膜滲透性變大，MDA含量上升^[32]。而本研究中小黑麥體內(nèi)的平均MDA含量在-20" ℃后開始降低，與李菡等^[33]的研究結(jié)果相似，其原因是過度低溫引起細(xì)胞內(nèi)氧化壓力持續(xù)增加，造成細(xì)胞膜質(zhì)過氧化加重，小黑麥的生長也嚴(yán)重受損。此外，植物細(xì)胞內(nèi)的POD可以通過增強其活性來清除體內(nèi)的有害物質(zhì)，使細(xì)胞免于低溫傷害，但長期重度低溫脅迫也會使POD活性降低，甚至失活^[34]，這與本試驗所得結(jié)論一致。低溫處理下小黑麥葉片的SOD活性的平均值在-10 ℃降為最低值，后隨溫度降低逐漸升高，說明-10 ℃是小黑麥葉片SOD活性的臨界值，即溫度低于-10 ℃時，小黑麥葉片SOD活性增強以清除體內(nèi)的有害物質(zhì)，這與謝婉瑩等^[35]的研究結(jié)果相似。低溫處理下，植物葉片的CAT活性會持續(xù)上升以降低逆境傷害^[36]。本研究也得出同樣結(jié)論，即隨低溫脅迫的加劇，小黑麥品種（系）的CAT活性的平均值呈上升趨勢。

3.3 低溫脅迫×品種（系）間小黑麥生理生化指標(biāo)的變化

通過低溫脅迫×小黑麥品種（系）間相關(guān)抗寒性生理生化指標(biāo)可知，0 ℃～-30 ℃時，‘甘農(nóng)7號’的RWC均為最高。說明低溫脅迫下，‘甘農(nóng)7號’的保水能力強，能更好適應(yīng)低溫環(huán)境。各參試小黑麥品種（系）的Pro含量在0" ℃～-30" ℃時，均為 C25表現(xiàn)最好，說明C25在低溫環(huán)境下的Pro含量較多，可供其維持細(xì)胞平衡，以避免細(xì)胞受損^[22]。C5的SS含量在0 ℃～-30 ℃時均顯著高于CK2，說明C5更容易在低溫逆境中通過積累SS含量來提高細(xì)胞的滲透調(diào)節(jié)能力，以增強原生質(zhì)體與環(huán)境間的滲透平衡。0" ℃～ -30" ℃時，各參試小黑麥品種（系）的SP含量表現(xiàn)不穩(wěn)定，其原因一方面是不同的低溫處理誘導(dǎo)小黑麥體內(nèi)產(chǎn)生不同的SP（如冷響應(yīng)蛋白），且各小黑麥品種（系）對不同的低溫處理適應(yīng)程度不同，SP增加量也不同，另一方面，低溫環(huán)境會迫使小黑麥產(chǎn)生自溶水解酶或溶酶體，使得體內(nèi)的蛋白質(zhì)分解速度加快，導(dǎo)致SP含量降低^[37]。0" ℃和-10" ℃時，所有參試品種（系）間的Chl差異不顯著，說明各品種（系）的Chl對低程度的低溫脅迫反應(yīng)不突出。-20 ℃和-30" ℃時，C23的Chl含量最高，表明低溫脅迫下其Chl的合成受阻程度較低?！兽r(nóng)7號’的MDA含量在-10" ℃和-20" ℃時較高，說明‘甘農(nóng)7號’因低溫脅迫產(chǎn)生的活性氧自由基更多，受損程度更大。SOD、POD、CAT可以保護植株免受低溫產(chǎn)生的活性氧對膜脂的傷害^[38]。本試驗中，C25的POD活性在各低溫階段均顯著高于對照，原因可能是低溫環(huán)境激活了其抗氧化酶基因，使得POD活性升高。各品種（系）在不同低溫階段的SOD和CAT活性表現(xiàn)不穩(wěn)定，可能與其體內(nèi)的SOD和CAT酶含量及對溫度的適應(yīng)范圍有關(guān)。由于本研究中不同品種（系）的小黑麥在不同低溫處理下對同一生理生化指標(biāo)的反應(yīng)各不相同，即單一指標(biāo)不能評價某一品種（系）的抗寒性強弱。因此通過灰色關(guān)聯(lián)度分析法對各參試品種（系）進行綜合性評價，結(jié)果表明：Chl含量、CAT活性和RWC含量是小黑麥抗寒系統(tǒng)中的主要影響因子，即Chl含量、CAT活性和RWC含量越高，小黑麥抗寒性越強。其中C25和‘甘農(nóng)4號’的加權(quán)關(guān)聯(lián)度大于CK1，在參試小黑麥品種（系）中抗寒性較強。

4 結(jié)" 論

參試小黑麥品種（系）抗寒性強弱排名： C25 gt;‘甘農(nóng)4號’gt;CK1 gt;CK2 gt;C5 gt;‘甘農(nóng)7號’gt;C23gt;‘藏飼1號’，C25和‘甘農(nóng)4號’的抗寒性較強，適宜在高海拔溫度較低地區(qū)推廣種植，并為小黑麥抗寒分子育種提供基礎(chǔ)材料。

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ZHANG Yinxia，CHU Hongli，ZHAO" Fangyuan" and" DU Wenhua

（Pratacultural College，Gansu Agricultural University/Key Laboratory of Grassland Ecosystem of Ministry of"Education/Pratacultural Engineering Laboratory of" Gansu" Province/Sino-U.S.Centers for Grazing" Land Ecosystem" Sustainability，Lanzhou 730070，China）

Abstract To screen triticale varieties （lines） that are well-suited to the cold environment，triticale varieties ‘Shida No.1’ and ‘Zhongsi 1048’ were used as controls，we" investigated the physiological responses to cold resistance of triticale varieties ‘Gannong No.4’ ‘Gannong No.7’" and ‘Zangsi No.1’，as well as lines C5，C23，and C25，under different low temperature stresses （0" ℃，-10" ℃，-20" ℃， -30" ℃）.The results showed that with the intensification of low temperature stresses，the average contents of relative water content （RWC） and chlorophyll （Chl） in leaves of six triticale varieties （lines） decreased gradually，meanwhile，the average contents of proline （Pro），soluble sugar （SS），soluble protein （SP），malondialdehyde （MDA），and peroxidase （POD） increased first，then decreased，reaching their peak at the temperature of -20 ℃; The average activity of superoxide dismutase （SOD） decreased first and then increased，while the average activity of catalase （CAT） increased gradually.Based on the variations among triticale varieties （lines），‘Gannong No.7’" exhibited the highest average" RWC" under different low-temperature stresses.Variety C25 had the highest average" Pro" content，C5 showed the highest average" SS" content，and ‘Gannong No.4’" demonstrated the lowest average" MDA" content.The comprehensive evaluation results of grey correlation degree showed that the cold resistance ranking among eight triticale varieties （ lines ） is as follows： C25 gt;‘Gannong No.4’ gt;CK1 gt;CK2 gt;C5 gt;‘Gannong No.7’ gt;C23 gt;‘Zangsi No.1’.

Key words Triticale varieties （lines）; Low temperature stress; Cold resistance; Grey correlation degree

Received" 2023-07-01""" Returned 2023-10-13

Foundation item The National Natural Science Foundation of China （No.32260339）; Industrial Support Program of Colleges and Universities in Gansu Province （No.2022CYZC-49）; Major Project of Gansu Province （No.21ZD4NA012）; Major Project of Xizang （No.XZ202101ZD003N）.

First author ZHANG Yinxia，female，master student.Research area：grass germplasm resources and breeding cultivation.E-mail：199087296@qq.com

Corresponding"" author DU Wenhua，female，professor，doctoral supervisor.Research area：grass germplasm resources and breeding cultivation.E-mail：duwh@gsau.edu.cn

（責(zé)任編輯：顧玉蘭 Responsible editor：GU Yulan）