董夢(mèng)怡 ，楊植，王振磊，林敏娟 *

（1南疆特色果樹(shù)高效優(yōu)質(zhì)栽培與深加工技術(shù)國(guó)家地方聯(lián)合工程實(shí)驗(yàn)室/塔里木大學(xué)植物科學(xué)學(xué)院，新疆 阿拉爾 843300）

（2塔里木盆地生物資源保護(hù)利用兵團(tuán)重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，新疆 阿拉爾 843300）

棗（ZizyphusjujubeMill.）原產(chǎn)于我國(guó)，又名紅棗、大棗、棗子，具有悠久的栽培歷史。近年來(lái)新疆紅棗發(fā)展迅速，優(yōu)良的地理?xiàng)l件和氣候環(huán)境造就了新疆紅棗的優(yōu)良品質(zhì)，使得越來(lái)越多的消費(fèi)者青睞新疆紅棗。在紅棗產(chǎn)業(yè)迅猛發(fā)展的同時(shí)，新疆部分地區(qū)也出現(xiàn)了因忽視氣候條件的適宜性而盲目擴(kuò)大種植規(guī)模，或種植區(qū)域不合理的狀況，從而導(dǎo)致紅棗遭受凍害、低溫冷害等氣象災(zāi)害的事件發(fā)生，嚴(yán)重影響了紅棗的產(chǎn)量和品質(zhì)［1?4］。本文以駿棗、灰棗、贊晶、冬棗、大白鈴、伏脆蜜、蜂蜜罐、永城長(zhǎng)紅8個(gè)品種的一年生枝條為材料。對(duì)不同紅棗的一年生枝條進(jìn)行低溫脅迫后的滲透調(diào)節(jié)物質(zhì)、相對(duì)電導(dǎo)率和植物抗性相關(guān)酶指標(biāo)進(jìn)行測(cè)定分析，以期為棗引種栽培提供理論依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 材料

2020年1月在塔里木大學(xué)園藝站棗資源圃，選取駿棗、灰棗、贊晶、冬棗、大白鈴、伏脆蜜、蜂蜜罐和永城長(zhǎng)紅8個(gè)品種休眠期的1年生枝條為材料。

1.2 試驗(yàn)方法

1.2.1 材料處理方法

將供試枝條剪留長(zhǎng)度為10～15 cm枝段，先用自來(lái)水和去離子水洗滌晾干，再用石蠟密封兩段剪口，避免失水。按試驗(yàn)設(shè)計(jì)分為6組，每組25條用塑料袋分裝好待處理，每處理設(shè)3個(gè)重復(fù)。包于報(bào)紙中并做好標(biāo)記，置于高低溫實(shí)驗(yàn)箱（BPH?060型，中國(guó)）中，降溫速度為4℃/h，待溫度降到設(shè)定溫度后，冷凍12 h，然后以4℃/h的速度升溫，達(dá)到4℃后，轉(zhuǎn)入普通冰箱4℃保存12 h。試驗(yàn)共設(shè)?10℃、?15℃、?20℃、?25℃、?30℃共5個(gè)低溫處理并以4℃處理作為對(duì)照。

1.2.2 抗寒性指標(biāo)的測(cè)定方法

電解質(zhì)的相對(duì)外滲率測(cè)定：用電導(dǎo)儀（DDS?307型，中國(guó)）測(cè)定其電導(dǎo)值即處理電導(dǎo)率值，以相對(duì)電解質(zhì)滲透率表示細(xì)胞膜通透性的大?。?］。

滲透調(diào)節(jié)物質(zhì)含量的測(cè)定：丙二醛（MDA）含量的測(cè)定采用硫代巴比妥酸（TBA）法［6］，可溶性蛋白質(zhì)含量的測(cè)定采用考馬斯亮藍(lán)比色法［7］，可溶性糖、淀粉含量的測(cè)定采用蒽酮比色法［5］，脯氨酸含量的測(cè)定采用茚三酮法［6］。

保護(hù)酶活性的測(cè)定：超氧化物歧化酶采用氮藍(lán)四唑NBT光化還原法，過(guò)氧化物酶采用愈創(chuàng)木酚法［7］。過(guò)氧化氫酶（Catalase,CAT）高錳酸鉀滴定法。

1.3 數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)與分析

數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)及圖表制作用Microsoft Excel，結(jié)果分析用DPS分析。

2 結(jié)果與分析

2.1 低溫處理對(duì)棗枝條電解質(zhì)外滲率的影響與半致死溫度計(jì)算

2.1.1 低溫處理對(duì)棗枝條電解質(zhì)外滲率的影響

植物在受到凍害后，部分細(xì)胞破裂導(dǎo)致電解質(zhì)滲出，可以間接表現(xiàn)出受損細(xì)胞占比［8］。由圖1可知，隨著溫度的降低，各品種的相對(duì)電導(dǎo)率逐步增加。在8個(gè)品種中永城長(zhǎng)紅處于較低的水平。而駿棗、冬棗電導(dǎo)率值總體處于較高的水平。隨著溫度降低相對(duì)電導(dǎo)率從?10℃到?30℃，大白鈴、蜂蜜罐、贊晶、冬棗、灰棗、伏脆蜜、駿棗和永城長(zhǎng)紅的相對(duì)電導(dǎo)率分別增加2.48、2.44、2.32、2.31、1.95、1.92、1.91和1.87倍。各品種相對(duì)電導(dǎo)率都相對(duì)增加了2倍左右，其中增加最多的是大白鈴，增加最少的是永城長(zhǎng)紅。

圖1 不同低溫處理?xiàng)椫l相對(duì)電導(dǎo)率的變化

2.2 低溫處理對(duì)棗枝條滲透調(diào)節(jié)物質(zhì)含量的影響

2.2.1 低溫處理對(duì)棗丙二醛含量的影響

丙二醛是衡量氧化脅迫程度的重要指標(biāo)，能反映植物質(zhì)膜過(guò)氧化的程度。由圖2可知，隨溫度的降低8個(gè)供試材料丙二醛含量均增加，除伏脆蜜、贊晶與永城長(zhǎng)紅趨勢(shì)為一直上升，其它品種均呈先上升后下降趨勢(shì)。大白鈴在?20℃時(shí)MDA含量達(dá)到其低溫的最高值7.04μmol/g，贊晶、伏脆蜜和永城長(zhǎng)紅均在?25℃達(dá)到極值。在8個(gè)品種中灰棗在各溫度處理下MDA含量均高于其他品種，最高達(dá)到10.25μmol/g，伏脆蜜是所有品種中MDA含量最低的，各溫度下MDA含量均值僅為5.21μmol/g。

圖2 不同溫度處理?xiàng)椫lMDA含量的變化

2.2.2 低溫處理對(duì)棗可溶性糖和淀粉含量的影響

在植物受到冷害、凍害時(shí)，植物細(xì)胞內(nèi)大分子物質(zhì)可通過(guò)水解轉(zhuǎn)化為糖，糖可通過(guò)提高滲透濃度保護(hù)細(xì)胞［9］。由圖3可知，不同棗品種枝條糖含量隨著溫度的降低有升高的趨勢(shì)。贊晶、大白鈴和伏脆蜜3個(gè)品種枝條糖含量在?20℃有一個(gè)高峰，峰值出現(xiàn)早、含量低，灰棗枝條糖含量變化較平穩(wěn)，高峰出現(xiàn)較晚濃度低。在整個(gè)低溫脅迫的過(guò)程中駿棗、冬棗枝條糖含量相對(duì)平穩(wěn)，?30℃低溫脅迫下枝條糖含量最高，分別是?15℃時(shí)即最低值的1.54、1.6倍，而在?30℃低溫脅迫的蜂蜜罐、永城長(zhǎng)紅枝條糖含量較?15℃下提高了4.17倍、4.62倍。

圖3 不同溫度處理?xiàng)椫l可溶性糖含量的變化

由圖4知，淀粉含量和可溶性糖變化相似，總體上是增加的，大部分品種在?15℃淀粉含量高而?20℃含量低，與可溶性糖相反，從?15℃開(kāi)始大量的淀粉開(kāi)始轉(zhuǎn)化為可溶性糖，淀粉含量的變化沒(méi)有可溶性糖含量變化大。在?10℃時(shí)冬棗、贊晶和灰棗的含量較低，隨著溫度降低，冬棗、贊晶和灰棗的淀粉含量低于其他品種。蜂蜜罐、伏脆蜜和駿棗的淀粉含量從?15℃開(kāi)始穩(wěn)定增加而其他品種淀粉含量是從?20℃開(kāi)始穩(wěn)定增加。其中冬棗淀粉含量增加的幅度較小，而贊晶淀粉含量增加的幅度較大。

圖4 不同溫度處理?xiàng)椫l淀粉含量的變化

2.2.3 低溫處理對(duì)棗枝條游離脯氨酸含量的影響

低溫逆境下游離脯氨酸是很重要的滲透調(diào)節(jié)物質(zhì)。如圖5，隨著溫度不斷降低棗枝條游離脯氨酸的含量先增加后減少，8個(gè)品種都是在?25℃達(dá)到峰值，在峰值含量中冬棗的游離脯氨酸含量最高為0.51μg/g，灰棗、伏脆蜜、永城長(zhǎng)紅、贊晶、蜂蜜罐和大白鈴6個(gè)品種游離脯氨酸的含量相近范圍在0.44μg/g～0.39μg/g之間，而駿棗的游離脯氨酸的含量是最低的，為0.32μg/g。在整個(gè)過(guò)程中灰棗和永城長(zhǎng)紅2個(gè)品種游離脯氨酸含量變化增值最大，在?15℃低溫脅迫下灰棗和永城長(zhǎng)紅棗枝條游離脯氨酸的含量為0.03μg/g和0.05μg/g，隨著溫度降低在?25℃，游離脯氨酸的含量變化為0.44μg/g和0.51μg/g，分別增加了13.2倍和11.4倍。

圖5 不同溫度處理?xiàng)椫l脯氨酸含量的變化

2.2.4 低溫處理對(duì)棗枝條可溶性蛋白含量的影響

可溶性蛋白作為滲透調(diào)節(jié)物質(zhì)、能量物質(zhì)和信息傳遞物質(zhì)，在植物抵御逆境的過(guò)程中起到較大的作用［10］。有研究表明，遭受低溫脅迫的植物，體內(nèi)可溶性蛋白含量會(huì)增加，且細(xì)胞內(nèi)可溶性蛋白和抗寒凍性之間表現(xiàn)出明顯的相關(guān)性［8］。由圖6可知，隨著溫度的降低不同棗品種枝條蛋白質(zhì)含量呈先增加后減少的趨勢(shì)。永城長(zhǎng)紅和蜂蜜罐的蛋白質(zhì)含量在?20℃達(dá)到最高峰，分別為7 721.63μg/g和6 799.18μg/g。而冬棗在?30℃還有上升的趨勢(shì)即還沒(méi)有達(dá)到峰值。其他品種均在?25℃達(dá)到峰值，所以冬棗有較好的抗寒性而永城長(zhǎng)紅、蜂蜜罐兩個(gè)品種峰值出現(xiàn)的較早，灰棗、伏脆蜜和大白鈴在低溫脅迫下變化較平穩(wěn)，但灰棗的蛋白質(zhì)濃度一直處在一個(gè)較高的水平。

圖6 不同低溫處理?xiàng)椫l可溶性蛋白質(zhì)含量的變化

2.3 低溫處理對(duì)棗枝條保護(hù)酶活性的影響

2.3.1 低溫處理對(duì)棗枝條POD活性的影響

POD酶是植物所產(chǎn)生的一類(lèi)氧化還原酶，它們能催化多種反應(yīng)。過(guò)氧化物酶是以過(guò)氧化氫為電子受體催化底物氧化的酶?？纱呋^(guò)氧化氫氧化酚類(lèi)和胺類(lèi)化合物，具有消除過(guò)氧化氫和酚類(lèi)、胺類(lèi)毒性的雙重作用。由圖7可知，POD酶活性隨著溫度的降低活性逐漸升高，大部分品種在?20℃～?25℃度之間變化明顯，?25℃之后都趨于平緩。永城長(zhǎng)紅枝條POD活性在低于?20℃的變化趨勢(shì)趨于平穩(wěn)。蜂蜜罐枝條POD活性在低溫處理的過(guò)程中峰值相對(duì)高于其它品種高達(dá)436.38 U/g·min，呈現(xiàn)先增加后降低的趨勢(shì)。

圖7 不同溫度處理?xiàng)椫lPOD酶活性的變化

2.3.2 低溫處理對(duì)棗枝條SOD活性的影響

SOD是一種源于生命體的活性物質(zhì)，且是一種含有金屬元素的活性蛋白酶，能消除生物體在新陳代謝過(guò)程中產(chǎn)生的有害物質(zhì)。SOD具有特殊的生理活性，是生物體內(nèi)清除自由基的首要物質(zhì)。由圖8可知隨著處理溫度的不斷降低，各品種枝條中的SOD活性呈先升高后降低的趨勢(shì)。在?20℃達(dá)到峰值，?20℃～?25℃之間下降緩慢，?25℃之后SOD活性迅速下降。冬棗枝條SOD活性在?20℃所達(dá)到的峰值（498.04 U/g·min），是所有品種中SOD活性最高的。

圖8 不同溫度處理?xiàng)椫lSOD酶活性的變化

2.3.3 低溫處理對(duì)棗枝條CAT活性的影響

CAT是催化過(guò)氧化氫分解成氧和水的酶，使得H2O2不至于與O2在鐵螯合物作用下反應(yīng)生成?OH，存在于細(xì)胞的過(guò)氧化物體內(nèi)。CAT的變化趨勢(shì)與SOD的相同，都是先增加后減少，在?15℃～?20℃時(shí)CAT酶活性上升較快，8個(gè)品種CAT酶活性平均上升2.21倍，變化最大的是灰棗枝條，在?20℃時(shí)CAT活性較?15℃時(shí)增加了4.19倍。在整個(gè)低溫處理的過(guò)程中永城長(zhǎng)紅枝條的CAT活性高于其他品種，CAT活性在?25℃時(shí)達(dá)到極值362.32 U/g·min。

圖9 不同溫度處理?xiàng)椫lCAT酶活性的變化

2.4 抗寒性指標(biāo)相關(guān)性

由表1可以看出溫度與電導(dǎo)率、POD酶活性呈極顯著性負(fù)相關(guān)（?0.98**，?0.97**），與淀粉、蛋白質(zhì)呈顯著性負(fù)相關(guān)（?0.90*，?0.89*），說(shuō)明在整個(gè)低溫處理的過(guò)程中相對(duì)電導(dǎo)率、POD酶活性、淀粉、蛋白含量有上升的趨勢(shì)。電導(dǎo)率與淀粉、蛋白質(zhì)呈顯著性正相關(guān)（0.89*，0.88*）。電導(dǎo)率增加的過(guò)程中枝條中的淀粉、蛋白質(zhì)含量也呈逐漸上升的趨勢(shì)。脯氨酸與蛋白質(zhì)、MDA含量、CAT酶活性呈極顯著性正相關(guān)（0.95**，0.97**，0.92**），即脯氨酸含量越來(lái)越高時(shí)，蛋白質(zhì)、MDA含量、CAT酶活性也隨之提高。POD酶活性與蛋白質(zhì)、電導(dǎo)率呈極顯著性正相關(guān)，與脯氨酸、MDA含量呈顯著性正相關(guān)（0.97**，0.96**，0.85*，0.89*）。蛋白質(zhì)與 MDA 呈極顯著正相關(guān)（0.97**），蛋白質(zhì)含量越高M(jìn)DA含量越高。CAT酶活性與MDA含量呈顯著性正相關(guān)（0.90*），說(shuō)明MDA含量越來(lái)越高時(shí)CAT酶活性越來(lái)越高。

表1 棗枝條抗寒性指標(biāo)相關(guān)性分析

2.5 人工低溫脅迫過(guò)程中不同棗品種灰色關(guān)聯(lián)度抗寒性評(píng)價(jià)

灰色關(guān)聯(lián)多維綜合評(píng)判分析克服了靠單一變量評(píng)價(jià)品種優(yōu)劣的弊端，評(píng)價(jià)客觀全面，更能真實(shí)地反映品種的實(shí)際表現(xiàn)，提供更可靠的依據(jù)［11］。通過(guò)對(duì)數(shù)據(jù)的無(wú)量綱化處理、差序列處理最后得到各品種各抗寒性指標(biāo)的關(guān)聯(lián)系數(shù)，如表2所示。通過(guò)對(duì)10個(gè)指標(biāo)的灰色關(guān)聯(lián)多維綜合評(píng)判分析所得到的關(guān)聯(lián)度分析結(jié)果為贊晶＞大白鈴＞冬棗＞灰棗＞永城長(zhǎng)紅＞駿棗＞伏脆蜜＞蜂蜜罐。

表2 不同棗品種灰色關(guān)聯(lián)度抗寒性綜合評(píng)價(jià)

3 討論

在評(píng)價(jià)果樹(shù)抗寒性的研究過(guò)程中，電解質(zhì)滲透率測(cè)定作為一種植物抗寒性鑒定方法，目前已廣泛應(yīng)用于果樹(shù)抗寒的測(cè)定［12?16］。本研究證明隨著溫度的降低，各品種的相對(duì)電導(dǎo)率逐步增加，溫度下降棗枝條的電解質(zhì)外滲率提高，溫度越低，枝條受到的傷害越大。在?20℃～?25℃溫度區(qū)間相對(duì)電導(dǎo)率急劇上升，在此溫度區(qū)間細(xì)胞破裂率最高。滲透調(diào)節(jié)是植物對(duì)逆境條件下的適應(yīng)性的表現(xiàn)，植物通過(guò)自身的防御系統(tǒng)來(lái)控制代謝，通過(guò)滲透調(diào)節(jié)物質(zhì)來(lái)適應(yīng)逆境帶來(lái)的傷害［17］?？扇苄蕴请S著溫度的降低總體呈增加的趨勢(shì)，在?10℃～?20℃之間可溶性糖呈先減少后增加的趨勢(shì)，而淀粉正好相反呈先增加后減少的趨勢(shì)，在?20℃以后都有增加的趨勢(shì)，不過(guò)淀粉的增加較平緩。段肖翠［12］、孟慶瑞［18］、姚方等［19］指出抗寒性較好的品種在初期淀粉含量下降較早而糖含量峰值出現(xiàn)較早，灰棗、贊晶、大白鈴3個(gè)品種在低溫剛開(kāi)始就具有較高的糖含量，高糖含量會(huì)降低組織液冰點(diǎn)，從而提高植物抗寒性。低溫脅迫會(huì)引起可溶性蛋白質(zhì)含量的變化［20］。各品種在低溫處理過(guò)程中蛋白含量呈先增加后降低的趨勢(shì)，大多品種在?20℃～?25℃溫度區(qū)間下到達(dá)峰值，蛋白的積累會(huì)增強(qiáng)樹(shù)體抗寒保護(hù)物質(zhì)的形成這與龍春躍等［13］對(duì)庫(kù)爾勒香梨枝條、花芽?jī)龊Πl(fā)生程度與相關(guān)生理指標(biāo)研究所得出的結(jié)論一致。通過(guò)低溫處理?xiàng)椫l保護(hù)酶活性均呈先增加后降低的過(guò)程。大部分品種POD酶活性在低于?25℃溫度區(qū)間中表現(xiàn)較平穩(wěn)，而永城長(zhǎng)紅與冬棗的POD酶活性還有上升的趨勢(shì)。研究表明POD酶活性較高的品種對(duì)低溫表現(xiàn)出更好的耐受力［21］。與POD酶不同，所有品種的SOD酶和CAT酶活性在低于?25℃后下降。大多數(shù)品種酶活性在?20℃～?25℃之間酶活性較高。

對(duì)不同棗品種不同溫度梯度滲透調(diào)節(jié)物質(zhì)、相對(duì)電導(dǎo)率和植物抗性相關(guān)酶指標(biāo)進(jìn)行測(cè)定發(fā)現(xiàn)?20℃～?25℃溫度區(qū)間中，相對(duì)電導(dǎo)率急劇上升，糖、丙二醛、蛋白質(zhì)和脯氨酸等滲透調(diào)節(jié)物質(zhì)峰值出現(xiàn)在此區(qū)間中，SOD和POD酶也在該溫度區(qū)間達(dá)到峰值。研究表明［22?24］，?25 ℃度為林木抗寒的關(guān)鍵溫度，相關(guān)性分析中發(fā)現(xiàn)，溫度與電導(dǎo)率、POD酶活性呈極顯著性負(fù)相關(guān)（?0.98**，?0.97**），與淀粉、蛋白質(zhì)呈顯著性負(fù)相關(guān)（?0.90*，?0.89*），與蘋(píng)果［25］、杏［10］、梨［26］、阿月渾子等［12］樹(shù)種的抗寒性研究所得結(jié)論一致。

植物抗寒性進(jìn)行評(píng)價(jià)中，不同生理指標(biāo)有不同的生物學(xué)意義［27］。應(yīng)用單一指標(biāo)對(duì)植物的抗寒性進(jìn)行評(píng)價(jià)并不能得到較準(zhǔn)確的結(jié)果，本研究對(duì)滲透調(diào)節(jié)物質(zhì)、相對(duì)電導(dǎo)率和植物抗性相關(guān)酶指標(biāo)進(jìn)行測(cè)定并應(yīng)用灰色關(guān)聯(lián)度進(jìn)行綜合評(píng)價(jià)［28?29］。

4 結(jié)論

隨著溫度的降低，8個(gè)棗品種的相對(duì)電導(dǎo)率逐步增加，可溶性糖和淀粉隨著溫度的降低總體趨勢(shì)呈增加的趨勢(shì)，糖含量的變化與淀粉含量變化趨勢(shì)相反，通過(guò)低溫處理?xiàng)椫l蛋白、脯氨酸和保護(hù)酶活性均呈先增加后降低的趨勢(shì)。

在?20℃～?25℃溫度區(qū)間中，相對(duì)電導(dǎo)率急劇上升，可溶性糖、丙二醛、蛋白質(zhì)和脯氨酸等滲透調(diào)節(jié)物質(zhì)峰值出現(xiàn)在此區(qū)間中，SOD和POD酶活性也在該溫度區(qū)間達(dá)到峰值，棗枝條生理指標(biāo)響應(yīng)關(guān)鍵溫度區(qū)間為?20℃～?25℃。溫度與電導(dǎo)率、POD酶活性呈極顯著性負(fù)相關(guān)，與淀粉、蛋白質(zhì)呈顯著性負(fù)相關(guān)。

應(yīng)用灰色關(guān)聯(lián)度法對(duì)8個(gè)棗品種的抗寒性進(jìn)行綜合評(píng)價(jià)，抗寒性順序?yàn)橘澗В敬蟀租彛径瑮棧净覘棧居莱情L(zhǎng)紅＞駿棗＞伏脆蜜＞蜂蜜罐，贊晶是最抗寒品種，蜂蜜罐抗寒性較低。