趙紅軍 歐歡 林敏娟 王建宇

摘? ? 要：為研究扁桃枝條在持續(xù)低溫下生理特性的變化，以本地12 a扁桃一年生枝條為試材，通過測定不同低溫 （-10，-15，-20，-25 ℃）和不同處理時間（CK，3，6，12，18，24 h）下的枝條電導率、保護酶、滲透調(diào)節(jié)等生理指標的變化情況，分析低溫和處理時間對扁桃枝條電導率、保護酶、滲透調(diào)節(jié)等生理指標的影響，并擬合應用Logistic方程計算枝條的半致死處理時間。結(jié)果表明，扁桃枝條電導率隨處理溫度的降低和處理時間的延長呈現(xiàn)逐漸上升的趨勢;保護酶（POD、CAT）、可溶性蛋白質(zhì)、可溶性糖在低溫和不同處理時間均呈先上升后下降的趨勢;脯氨酸呈下降-上升-下降的趨勢，而淀粉在處理下呈下降的趨勢。根據(jù)電導率在處理下呈上升趨勢，利用Logistic方程擬合不同溫度下枝條半致死時間，在-10 ℃下對枝條不造成傷害，枝條在-15 ℃可持續(xù)15.61 h，在-20 ℃可持續(xù)10.03 h，-25 ℃可持續(xù)3.55 h。

關(guān)鍵詞：扁桃枝條;生理指標;低溫脅迫;抗寒性

中圖分類號：S425? ? ? ? ? 文獻標識碼：A? ? ? ? ? DOI 編碼：10.3969/j.issn.1006-6500.2019.09.001

Abstract： In order to study the changes of physiological characteristics of almond branches at continuous low temperature， in this experiment， the annual branches of local 12 a almond were used as test materials. The changes of branch conductivity， protective enzyme and osmotic regulation at different low temperature intensities（-10，-15，-20，-25 ℃） and different treatment time （CK，3，6，12，18，24 h） were measured. The effects of low temperature and treatment time on the electrical conductivity， protective enzyme and osmotic regulation of almond branches were analyzed， and the half lethal treatment time of almond branches was calculated by Logistic equation. The results showed that the conductivity of almond branches increased gradually with the decrease of treatment temperature and the prolongation of treatment time. Protective enzyme （POD， CAT）， soluble protein and soluble sugar increased at low temperature and different treatment time and then decreased， the proline showed a downward-upward-downward trend， but the starch showed a downward trend under treatment. According to the upward trend of electrical conductivity under treatment， Logistic equation was used to fit the half lethal time of branches at different temperatures， and there was no damage to branches at -10 ℃. The branches could last 15.61 h at -15 ℃ and 10.03 h at -20 ℃， then at the -25 ℃ could last for 3.55 h.

Key words： almond branches; physiological indexes; low temperature stress; winter resistance

扁桃（Amygdalus communis L .）系薔薇科（Rosaceae）

桃屬（Amygdalus L.）落葉喬木，喜光熱，適應性強，比較耐貧瘠、耐旱、耐鹽堿[1]，因此適宜在新疆進行種植。目前，新疆扁桃栽培面積約為10 000 hm2[2]，但扁桃抗寒性較差，可忍耐溫度為 -18～-22 ℃，因受低溫影響，扁桃栽培受到限制，其產(chǎn)量、品質(zhì)受影響[3]。目前，國內(nèi)外對扁桃抗寒性研究主要集中在不同品種低溫脅迫下抗寒性研究，謝軍等[4]采取人工模擬外界環(huán)境的方法，以6種扁桃1a生休眠枝條為試材進行研究，發(fā)現(xiàn)新疆本地品種的扁桃枝條抗寒力大于美國品種。魏鈺等[5]通過對我國6類扁桃抗寒性研究，發(fā)現(xiàn)不同扁桃種的半致死溫度在 -19.24～-35.17 ℃之間。而有關(guān)扁桃在低溫脅迫下持續(xù)低溫抗寒性的研究較少，因此，本試驗以本地扁桃品種為試材，研究在持續(xù)低溫處理下扁桃枝條生理生化指標的變化，對其抗寒性進行初步分析，為扁桃抗寒性研究供理依據(jù)，為扁桃越冬保護栽培提供參考。

2.3.2 過氧化氫酶（CAT） 研究表明，CAT活性在不同低溫處理呈“上升-下降”趨勢，酶活性在0.06～0.93 U·g-1·min-1之間，-15 ℃下的CAT活性在持續(xù)處理6，12，18，24 h后都顯著高于-10，-20和-25 ℃持續(xù)處理下CAT活性，而-25 ℃在每個時間處理下活性最低（P<0.05）。在不同處理時間下，-10 ℃、-20 ℃在持續(xù)時間下CAT活性呈先上升后下降的趨勢，-15 ℃處理在18 h時活性最高為0.93 U·g-1·min-1，較CK增加了70.16%，并與其它時間處理存在顯著性差異（P<0.05）;-20 ℃在處理12 h下酶活性最高0.64 U·g-1·min-1，較CK增加57.21%，并顯著高于其他時間處理，在3，6和18 h處理下CAT酶活性顯著高于CK和24 h處理（P<0.05）;-10 ℃、-25 ℃在不同時間處理下呈“下降-上升”趨勢，在3 h處理下酶活性降低，并顯著高于CK，隨后緩慢上升在12 h下酶活性最高，活性分別為0.5，0.45 U·g-1·min-1，分別較3 h增加58.48%和85%，與其他處理時間下的活性存在顯著差異，隨后CAT活性緩慢降低，處理18 h顯著高于處理24 h（P<0.05）（圖4）。

2.4 不同處理時間扁桃枝條滲透調(diào)節(jié)物質(zhì)的變化

2.4.1 可溶性蛋白質(zhì) 研究表明，可溶性蛋白質(zhì)含量在不同低溫處理下呈“上升-下降”趨勢，-20 ℃與-25 ℃在3，18和24 h處理下可溶性蛋白含量無差異，在6，12 h處理下差異顯著;-20 ℃和-25 ℃顯著高于-10 ℃和-15 ℃，但-15 ℃與-20 ℃在12 h處理下無差異，-10 ℃與-15 ℃在12 h差異顯著（P<0.05）。在不同處理時間下扁桃枝條的可溶性蛋白質(zhì)含量總體呈先上升后下降的趨勢，-10 ℃和-15 ℃在12 h處理下顯著高于其他持續(xù)低溫處理時間及CK的可溶性蛋白質(zhì)含量，分別為6 886.65，8 023.82，

8 233.61 μg·g-1，分別較CK增加了5.33%，18.74%和20.81%，而-20 ℃在12 h處理下顯著高于CK和處理24 h，-25 ℃在持續(xù)18 h處理下含量最高，為8 038.18 μg·g-1，較CK增加了18.89%，且與CK處理差異顯著（P<0.05）;-10 ℃和-15 ℃低溫在3 h處理下可溶性蛋白質(zhì)含量明顯下降，均顯著低于CK，分別下降了32.81%和18.43%，-10 ℃和-15 ℃在3～12 h可溶性蛋白質(zhì)含量變化趨勢較明顯，較處理3 h時增加了36.39%和37.19%，且存在差異顯著（P<0.05）（圖5）。

2.4.2 可溶性糖 研究表明，可溶性糖含量在不同低溫處理下呈“下降-上升”的趨勢，-10 ℃與-25 ℃可溶性糖含量較高，其平均含量分別為8.14%，7.7%，-10 ℃與-25 ℃處理下差異不顯著，而與-15 ℃和-20 ℃在持續(xù)低溫處理下均存在顯著性差異（P<0.05）。在不同處理時間下，在-10，-20與-25 ℃處理下扁桃枝條可溶性糖含量呈先上升后下降的趨勢，均在12 h處理時可溶性糖含量最高，其含量分別為8.82%，7.51%和8.97%，分較CK增加了2.47，1.16，2.62個百分點，-10 ℃、-20 ℃與-25 ℃在12 h處理下顯著高于CK，-10 ℃下6 h、18 h處理下顯著高于3 h和24 h處理，3 h處理顯著高于CK，-20℃下CK、3 h和6 h處理下顯著高于18 h和24 h處理，處理18 h顯著高于24 h，-25 ℃下CK、3 h、6 h、18 h和24 h處理下差異不顯著（P>0.05）。在-15℃處理下可溶性糖含量隨處理時間的延長呈“下降-上升-下降”趨勢，在3 h處理降低，較CK降低0.66個百分點，與CK處理存在顯著差異，隨后緩慢增高當處理12 h含量最高為7.02%，較3 h增加了10.09個百分點，并與3 h存在顯著差異，之后隨處理時間延長呈下降趨勢，其中CK、12 h和18 h處理顯著高于處理24 h（P<0.05）（圖6）。

2.4.3 脯氨酸 研究表明，在-25 ℃處理下脯氨酸含量均高與其它低溫處理，平均含量為0.16%，與-10，-15和-20 ℃在持續(xù)低溫處理下存在顯著性差異;-20 ℃與-10 ℃和-15 ℃在持續(xù)低溫處理3，6，18 h存在顯著性差異，-10 ℃在持續(xù)低溫處理6，12，18和24 h顯著高于-15 ℃（P<0.05）。不同低溫在不同處理時間下扁桃枝條脯氨酸含量變化不同，-10 ℃和20 ℃呈先下降后上升趨勢，在持續(xù)處理12 h時脯氨酸的含量最低，其脯氨酸含量分別為0.07%，0.056%，較CK分別下降了0.15和0.16個百分點，且均與CK處理存在差異顯著，-10 ℃下6，18，24 h處理高于3，12 h處理，-15 ℃下3，24 h處理顯著高于6 ，12，18 h（P<0.05）;-20 ℃和-25 ℃在隨溫度降低呈“下降-上升-下降”趨勢，在持續(xù)處理12 h脯氨酸的含量最低，含量分別為0.062%和0.101%，較CK分別下降了0.158和0.119個百分點，與CK處理存在顯著差異，其中-20 ℃低溫在3，24 h處理下顯著高于6，12，18 h，-25 ℃低溫在3 h處理下顯著高于6，12，18，24，6，18 h處理顯著高于12，24 h（P<0.05）（圖7）。

2.5 不同處理時間扁桃枝條淀粉含量的變化

研究表明，在不同低溫處理下，-20 ℃下淀粉含量相對較高，淀粉含量為1.58%，在-20 ℃與-10 ℃和-25 ℃低溫處理時間下淀粉含量存在顯著差異，-20 ℃與-15 ℃在低溫處理3，6，12 h下淀粉含量無差異，而在18，24 h處理下差異顯著（P<0.05）。不同低溫在不同處理時間變化不同，在-10 ℃和-15 ℃持續(xù)低溫處理下扁桃淀粉含量的變化呈下降趨勢，在24 h處理下淀粉含量最低，其含量分別為1.22%和1.06%，較CK處理下下降了1.14和1.3個百分點，且與CK、3 h處理下差異顯著（P<0.05）;-20 ℃和-25 ℃持續(xù)低溫處理下扁桃淀粉含量的變化呈先上升后下降趨勢，-20 ℃在12 h處理下淀粉含量最低，含量為1.09%，較CK降低了1.25個百分點，且與CK處理下差異顯著，并在12 h處理下與其他持續(xù)低溫處理差異顯著，處理18 h后淀粉含量升高，較12 h處理下增高了36.34%，并與12 h處理下存在顯著差異，-20 ℃處理3 h顯著高于6，18，24 h（P<0.05）;-25 ℃在6 h處理下淀粉含量顯著低于其他時間處理，較CK降低了0.62個百分點，在12 h處理下緩慢增高，到處理24 h時淀粉含量較6 h時增加了0.23個百分點（P<0.05）（圖8）。

2.6 不同溫度處理下扁桃枝條耐受時間

扁桃在低溫處理下電導率呈上升趨勢，因此可根據(jù)Logistic方程，擬合出不同低溫處理下的扁桃枝條可耐持續(xù)時間的回歸方程，如表1所示，其方程擬合程度較好，擬合度在0.91～0.99之間，并發(fā)現(xiàn)在扁桃枝條在-10 ℃處理下可長時間維持，-10 ℃處理下對枝條影響不大;在-15 ℃處理下可持續(xù)忍耐15.61 h，在-20 ℃處理下扁桃枝條可持續(xù)忍耐10.03 h，而在-25 ℃處理下僅能持續(xù)忍耐3.61 h，超過持續(xù)忍耐時間扁桃枝條結(jié)構(gòu)將受到破壞，抗寒力降低，影響翌年扁桃枝條的生長。

2.7 生理指標與抗寒性的關(guān)系

通過不同時間低溫處理發(fā)現(xiàn)電導率與處理時間呈正相關(guān)，持續(xù)低溫時間越長，電導率越大，對扁桃枝條的傷害越大。如表2所示，在不同時間低溫處理下電導率與脯氨酸呈極顯著正相關(guān)，與MDA、可溶性糖呈顯著正相關(guān)，而與POD呈顯著負相關(guān)，說明扁桃枝條在低溫不同時間處理下電導率增大脯氨酸含量、MDA含量和可溶性糖含量增加，POD酶活性降低;MDA與淀粉呈顯著正相關(guān)，說明低溫處理下MDA含量的變化與淀粉的變化有關(guān);POD與可溶性糖和脯氨酸含量呈顯著性負相關(guān)，說明低溫處理下枝條內(nèi)POD酶活性降低與可溶性糖和脯氨酸增加有關(guān);CAT活性與可溶性蛋白質(zhì)含量呈極顯著正相關(guān)，說明在處理時間下CAT活性變大與可溶性蛋白增加有關(guān)。

3 結(jié)論與討論

低溫脅迫是北方果樹常見的一種自然災害，在長時間低溫脅迫下，植物細胞膜會發(fā)生機械損傷，導致枝條抽干或死亡。電導率是研究植物在脅迫下細胞電解質(zhì)外滲的重要指標，它能直觀反映植物在低溫脅迫下的受害程度[7]。本試驗研究表明扁桃枝條隨著持續(xù)溫度降低和處理時間的延長，電導率均呈上升趨勢，說明扁桃枝條在低溫處理下時間越長，溫度越低，電解質(zhì)外滲越大，對枝條的傷害越大。

同時在低溫脅迫下，植物會產(chǎn)生過氧化物等有害物質(zhì)如：丙二醛（MDA）[8]。但是在低溫脅迫下植物同樣會產(chǎn)生一些自我保護的物質(zhì)如：過氧化物酶（POD）、過氧化氫酶（CAT）等保護酶，它能將有害過氧化物分解掉，從而減輕對植物細胞的傷害[9]。本試驗研究發(fā)現(xiàn)，扁桃枝條MDA含量在不同低溫處理下隨著處理時間的延長呈先上升后下降的趨勢，其中MDA在-10 ℃下變化最大，在-25 ℃處理下變化最小。前者說明在低溫脅迫下枝條在-10 ℃下發(fā)生應激反應，當處理6 h后枝條細胞產(chǎn)生保護酶物質(zhì)來消除MDA對扁桃的傷害，因此在6 h其含量呈下降趨勢;而后者枝條在3 h處理時MDA呈緩慢上升趨勢，之后均呈緩慢下降趨勢，說明扁桃受低溫的影響，枝條細胞被破壞，枝條產(chǎn)生物質(zhì)的能力降低，因此呈緩慢增長的趨勢[10]。而保護酶POD、CAT活性根據(jù)MDA含量的變化，在持續(xù)低溫處理時間下也呈先上升后下降的趨勢，并在處理12 h下酶活性最高，前者說明扁桃枝條在前期處理時間較短，保護酶主要清除細胞內(nèi)的有害過氧化物，后者由于扁桃細胞達到耐受時間，細胞不能完成修復，導致細胞死亡，指導保護酶形成的蛋白質(zhì)降低[11]，因此扁桃酶活性降低。

可溶性蛋白質(zhì)、可溶性糖及脯氨酸是植物低溫脅迫下重要的滲透調(diào)劑物質(zhì)，它能在低溫脅迫下提高植物的適應性，以提高植物的抗寒性。大量學者研究發(fā)現(xiàn)，植物在低溫脅迫下，細胞含水量降低，植物細胞不能正常維持，為適應生存環(huán)境，植物會自身產(chǎn)生滲透調(diào)節(jié)物質(zhì)，以提高細胞內(nèi)電解平衡，降低細胞的滲透勢[12]。在低溫脅迫下淀粉發(fā)生水解，主要參與可溶性糖形成[13]。本試驗研究發(fā)現(xiàn)在持續(xù)低溫脅迫下，可溶性蛋白質(zhì)、可溶性糖均呈先上升后下降的趨勢，且均在處理12 h時含量最高。說明受低溫脅迫產(chǎn)生應激反應，可溶性蛋白質(zhì)及可溶性糖參與抵御低溫脅迫的反應，且可溶性蛋白質(zhì)指導保護酶的形成，因此可溶性蛋白質(zhì)和可溶性糖含量增高。而脯氨酸含量呈“下降-上升-下降”的趨勢，說明脯氨酸在前期參與指導蛋白質(zhì)的合成因此下降，在處理12 h后呈上趨勢主要為抵御低溫傷害，后期因受持續(xù)低溫影響，扁桃枝條細胞結(jié)構(gòu)被破壞，因此呈下降趨勢。淀粉含量在持續(xù)低溫處理（除-25 ℃）呈下降的趨勢，主要是由于提供充足可溶性糖，增強扁桃適應性;而在-25 ℃處理12 h下淀粉含量升高，說明扁桃枝條細胞破壞嚴重，可溶性糖不參與細胞滲透物的供應，淀粉不發(fā)生水解，因此淀粉含量增高。

本試驗結(jié)合低溫脅迫下電導率的增長形式擬合出不同低溫處理下不同持續(xù)時間的Logistic方程，并估算出不同溫度處理下的半致死時間，就結(jié)果發(fā)現(xiàn)在冬季溫度在-10 ℃下扁桃枝條能正常越冬，在-15 ℃下能持續(xù)15.61 h，持續(xù)15.9 h后扁桃枝條將發(fā)生凍害，在-20 ℃下能持續(xù)10.03 h，在-25 ℃能持續(xù)3.55 h。

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