低溫脅迫對甜櫻桃品種枝條SOD\\POD活性和脯氨酸含量的影響

摘要：在低溫脅迫條件下，對4個甜櫻桃品種枝條的SOD、POD酶活性和脯氨酸含量的變化進(jìn)行了研究，并初步探討品種間的抗寒性差異。結(jié)果表明，被試品種枝條SOD、POD活性和脯氨酸含量在低溫脅迫中均出現(xiàn)增加，但變化規(guī)律不一致；被試品種間SOD、POD活性最大值較常溫值的增加倍數(shù)差異顯著(P=0.05)，拉賓斯、紅燈、美早與早大果枝條脯氨酸含量的增加倍數(shù)差異顯著(P=0.05);紅燈的3個指標(biāo)在低溫脅迫中的增加倍數(shù)均較高，故推斷紅燈在4個品種中的抗寒性表現(xiàn)較突出，

關(guān)鍵詞：甜櫻桃；低溫脅迫；SOD；POD；脯氨酸

近年來，甜櫻桃種植業(yè)在全國范圍內(nèi)發(fā)展迅速。但是我國很多內(nèi)陸地區(qū)冬季漫長、氣候嚴(yán)寒，與甜櫻桃原產(chǎn)地差異較大，各地引種栽培中經(jīng)常出現(xiàn)枝干、花芽凍害，甚至植株死亡的問題，給果農(nóng)帶來巨大損失。抗寒性成為甜櫻桃引種栽培過程中需要考慮的一個重要因素。目前，有關(guān)甜櫻桃抗寒生理生化指標(biāo)的研究，國內(nèi)已出現(xiàn)相關(guān)報道。李勃等采用電導(dǎo)法與恢復(fù)生長法相結(jié)合對Gisela5、山櫻桃等甜櫻桃砧木抗寒性進(jìn)行了初步鑒定，并研究了砧木枝條SOD活性和脯氨酸含量與抗寒性的關(guān)系。陳新華等通過對休眠期甜櫻桃枝條相關(guān)生理生化指標(biāo)變化規(guī)律的研究，初步確定了龍冠、紅蜜等品種的抗寒性強弱。本試驗借助人工低溫脅迫，對4個甜櫻桃品種的枝條SOD、POD活性和脯氨酸含量的變化進(jìn)行了研究，初步探討這些品種的抗寒性差異，為甜櫻桃的引種栽培和種質(zhì)資源利用提供借鑒。

1材料與方法

1.1材料

試驗于2010年1－2月在山西省農(nóng)科院果樹所中心實驗室進(jìn)行。供試材料為果樹所甜櫻桃品種園內(nèi)3年生早大果、紅燈、美早、拉賓斯的1年生枝條。于2010年1月10日(樹體已進(jìn)入深休眠)取樣，選取長勢相近的植株，截取樹冠外圍、生長發(fā)育較一致的1年生枝條若干。該櫻桃品種園田間管理水平一般，樹體長勢中庸。

1.2試驗設(shè)計

將采集的枝條洗凈、截段、封蠟后，分成6組，分裝入保鮮袋，其中一組作為對照，室溫(14℃)下放置1 h測定各項指標(biāo)，其余放人控溫冰柜，O℃預(yù)處理1 h，逐步降溫至-5℃、-10℃、-15℃、-20℃、-25℃(5℃／h)，分別處理12 h。低溫處理完成后，取出試材在4℃冰箱中恢復(fù)2 h，室溫下恢復(fù)1 h，測定各品種枝條的SOD、POD活性和脯氨酸含量，每個處理重復(fù)3次。

1.3試驗方法

超氧化物歧化酶(SOD)活性的測定采用氮藍(lán)四唑(NBT)光化還原法；過氧化物酶(POD)活性的測定采用愈創(chuàng)木酚法；游離脯氨酸含量的測定采用酸性茚三酮法。3個指標(biāo)的測定方法均參照鄒奇主編《植物生理學(xué)實驗指導(dǎo)》。

采用SPSS軟件進(jìn)行差異顯著性分析。

2結(jié)果與分析

2.1低溫脅迫對甜櫻桃枝條SOD活性的影響

隨著脅迫溫度的降低，早大果、拉賓斯枝條SOD活性變化呈現(xiàn)“升－降－升－降”趨勢(如圖1)，出現(xiàn)2個峰值，最大峰值均出現(xiàn)在－20℃處，以后隨著溫度的降低，sOD活性呈現(xiàn)下降趨勢。美早、紅燈枝條SOD活性變化趨勢為“升－降－升”，SOD活性在－10℃出現(xiàn)峰值后開始下降，但隨著溫度繼續(xù)降低，SOD活性又快速增加，在－25℃達(dá)到最高值。4個品種在低溫脅迫中所測得的最大SOD活性值與常溫值比較均有所增加，其中紅燈增加1.96倍，拉賓斯1.86倍、美早1.42倍，早大果增加較少，為0.92倍。經(jīng)方差分析，在p=0.05時，品種間最大SOD活性值相比較常溫值的增加倍數(shù)差異均達(dá)顯著水平。

2.2低溫脅迫對甜櫻桃枝條POD活性的影響

4個甜櫻桃品種枝條POD活性變化在低溫脅迫中大體呈現(xiàn)“低－高－低”趨勢。紅燈、美早和早大果枝條POD活性在－10℃時顯著增強。與室溫下相比較，紅燈增加了2.09倍、美早增加1.97倍、早大果增加0.92倍。拉賓斯POD活性增加的低溫脅迫響應(yīng)較慢，在-15℃時POD活性達(dá)最大值，POD活性值增加0.1倍。經(jīng)方差分析，在P=0.05時，低溫脅迫過程中品種間最大POD活性值相比較常溫值的增加倍數(shù)差異顯著。

2.3低溫脅迫對甜櫻桃枝條脯氨酸含量的影響

低溫脅迫中，4個品種枝條的脯氨酸含量未出現(xiàn)明顯的變化規(guī)律，但－15℃時枝條內(nèi)的脯氨酸含量均較高。低溫脅迫結(jié)束時，4個品種枝條的脯氨酸含量較室溫值都有所增加。各品種枝條脯氨酸含量最高值與室溫值比較，拉賓斯增加0.88倍、紅燈增加0.85倍、美早增加0.80倍，早大果增加最少，為0.41倍。經(jīng)方差分析，早大果與其他品種脯氨酸含量增加倍數(shù)差異顯著(P=0.05)，其他品種間的脯氨酸含量增加倍數(shù)無顯著差異。

3討論

3.1低溫脅迫與甜櫻桃枝條SOD、POD活性的關(guān)系

植物體在逆境下會產(chǎn)生更多的氧自由基，加劇膜脂過氧化，導(dǎo)致膜系統(tǒng)受損，最終組織受到破壞。SOD、POD是植物膜脂過氧化酶促防御系統(tǒng)中重要的保護(hù)酶，SOD在細(xì)胞保護(hù)酶系統(tǒng)中的作用是清除超氧自由基，同時產(chǎn)生歧化產(chǎn)物H₂O₂。POD在保護(hù)酶系統(tǒng)中的主要作用是酶促降解H₂O₂，從而減少逆境脅迫下植物代謝過程產(chǎn)生的有害物質(zhì)對細(xì)胞的傷害。對蘋果、葡萄、杏等樹種的研究表明，SOD和POD活性與植物的抗寒性呈一定的正相關(guān)性。抗寒性強的樹種或品種在低溫脅迫中，SOD、POD等保護(hù)酶系統(tǒng)能維持較高的活性水平，降低活性氧自由基的積累，減輕由膜脂過氧化所引起的膜傷害，進(jìn)而增強機(jī)體的抗寒能力。被試甜櫻桃品種SOD、POD活性在低溫脅迫中會出現(xiàn)一定程度的增強，但在某個低溫點也會顯現(xiàn)下降趨勢。SOD活性變化大體呈現(xiàn)“峰谷交替”的曲線，POD的活性變化曲線則峰值比較明顯。而且，不同品種酶活性的峰谷值出現(xiàn)的時期會有所差異，這可能由于品種間細(xì)胞逆境應(yīng)激機(jī)制的差異所導(dǎo)致。

3.2低溫脅迫與甜櫻桃枝條脯氨酸含量的關(guān)系

正常環(huán)境條件下，植物體內(nèi)游離脯氨酸的含量較低。但在逆境中，植物體內(nèi)游離脯氨酸的含量可增加10－1000倍，因此，游離脯氨酸的含量可作為植物抗逆性的指標(biāo)。陳鈺、張基德等的研究表明，植物體內(nèi)游離脯氨酸的含量與機(jī)體的抗寒性正相關(guān)。被試甜櫻桃品種枝條中的脯氨酸含量在低溫脅迫中變化不盡一致，但4個品種枝條絕對脯氨酸含量是增加的。可見，在低溫脅迫中，甜櫻桃通過提高機(jī)體內(nèi)游離脯氨酸的含量來增加胞內(nèi)溶質(zhì)濃度，降低細(xì)胞冰點，防止細(xì)胞過度脫水，從而減少低溫對機(jī)體的傷害。

3.3甜櫻桃枝條生理生化指標(biāo)變化與抗寒性比較

除田間自然鑒定外，人們常常通過逆境脅迫中植物相關(guān)抗逆生理指標(biāo)的變化來推測植物的抗逆性強弱。本試驗中，被試品種相關(guān)抗寒指標(biāo)在低溫脅迫中的變化規(guī)律不盡一致，因此，孤立地用某一指標(biāo)很難真實地推斷和反映品種間的抗寒性差異。但這些品種枝條的SOD、POD活性和脯氨酸含量在低溫脅迫中的最大值與常溫值比較是明顯增加的，而且，品種間SOD、POD活性增加倍數(shù)差異顯著，拉賓斯、紅燈、美早與早大果枝條脯氨酸含量的增加倍數(shù)差異顯著。被試品種中，紅燈的SOD、POD活性和脯氨酸含量在低溫脅迫中的增加倍數(shù)均較高，故可推斷紅燈在4個品種中的抗寒性表現(xiàn)較突出。在以后的研究中，應(yīng)測定與抗寒性相關(guān)的更多指標(biāo)的變化，利用隸屬函數(shù)分析法來綜合評價這些甜櫻桃品種的抗寒性差異，從而使得到的結(jié)論與實際結(jié)果更為接近。

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