阿月渾子抗寒性研究*

陳振濤 ，楊 植 ，林敏娟 ，2*，田依軒

（1.南疆特色果樹高效優質栽培與深加工技術國家地方聯合工程實驗室/新疆生產建設兵團南疆特色果樹生產工程實驗室/塔里木大學植物科學學院，新疆 阿拉爾 843300；2.新疆生產建設兵團塔里木盆地生物資源保護利用重點實驗室；3.烏蘇市車排子農業技術推廣站）

阿月渾子是世界四大堅果之一，原產地為中亞和西亞，屬于特種果品。阿月渾子有很高的經濟價值[1]。目前，我國在新疆南部喀什地區疏附縣等地區有種植，其他地區引種時，由于阿月渾子在各地的越冬抽梢率和植株存活率均存在較大的差異，部分品種也由于受到冬季低溫的危害，常常導致花芽以及枝條的傷害甚至死亡，故引種存在較大的困難。

果樹在低溫條件下，丙二醛（MDA）含量會增加，細胞的膜透性增大；電解質由于外滲的原因，導致電導率增大[2]；還有一些滲透調節物質（可溶性糖、可溶性蛋白和游離脯氨酸）的積累，以及保護酶活性的升高等，在植物抗寒性的研究和評價中這些指標被用作判斷植物抗寒性的強弱。目前針對阿月渾子枝條抗寒性的研究論文較少。本研究主要以阿月渾子4個供試材料的一年生枝條為試材，采用人工模擬低溫環境的方法，通過觀察和測定低溫條件下這些與抗寒性有關的生理生化指標，綜合分析供試材料的抗寒性，以期為阿月渾子的育種、引種及大面積栽培提供理論依據。

1 材料與方法

1.1 試驗材料

2016年1月在新疆喀什疏附縣占敏鄉阿月渾子生產基地，截取黃連木上部枝條、黃連木下部枝條、實生優株以及克爾曼4種供試材料的一年生枝條。

1.2 試驗方法

1.2.1 材料處理方法

剪取阿月渾子4種供試材料的一年生枝條，長度控制在10 cm左右，用自來水和蒸餾水洗滌晾干后，用石蠟封兩端剪口防止枝條失水抽干，將處理好的枝條分為8組，每組25條，然后用塑料袋分裝好待處理，每個處理設3個重復。裝于標記好的報紙中，放于高低溫實驗箱中，設置降溫速度為4℃/h，待溫度降到設定的溫度后，再以4℃/h的速度升溫，最終到達4℃后，取出放于普通冰箱保存備用。試驗共設7個低溫處理， 即4℃（CK）、-15℃、-20℃、-25℃、-30℃、-35℃和-40℃。

1.2.2 測定方法

電解質相對外滲率的測定：將每個枝條（枝條橫截片）稱量0.5 g放入大試管中再加入10 mL蒸餾水，靜置24 h讓枝條充分浸透，用電導儀測定其電導值即處理電導率值，把試管放入沸水中10 min，待冷卻后再次測定電導值即處理煮沸后電導率值。

丙二醛（MDA）含量的測定采用硫代巴比妥酸（TBA）法[3]，可溶性蛋白質含量的測定采用考馬斯亮藍G－250染色法[4]，可溶性糖、淀粉含量的測定采用蒽酮比色法[4]，脯氨酸含量的測定采用茚三酮法[5]。保護酶活性的測定：超氧化物歧化酶SOD采用氮藍四唑NBT光化還原法，過氧化物酶POD采用愈創木酚法[5]。

1.3 數據統計與分析

數據統計及圖表制作采用Microsoft Excel，結果分析采用DPS分析。

表1 不同供試材料在不同溫度下的相對電導率與半致死溫度（LT50）

2 結果與分析

2.1 低溫處理對阿月渾子枝條電解質外滲率的影響與半致死溫度LT50的確定

有研究表明，相對電導率與植物的抗寒性密切相關，植物的抗寒性越強，說明相對電導率越小，植物的抗寒性越弱，表明相對電導率越大。通過測定相對電導率，可以判斷植物抗寒性的強弱。在低溫條件處理下，細胞膜由于受到破壞，細胞組織中的電解質會滲出。如表1所示，隨著溫度的下降，抗寒性強的材料，其相對電導率含量較低。從-15～-35℃電導率不斷升高。克爾曼的相對電導率一直處于一個較低的水平，實生優株略高于克爾曼但低于黃連木，到35℃后不再增加，黃連木上部枝條、黃連木下部枝條、實生優株和克爾曼的相對電導率分別為77.94%、65.50%、74.81%和62.69%。通過綜合比較，4種供試材料的抗寒性順序為克爾曼＞實生優株＞黃連木下部枝條＞黃連木上部枝條。

在果樹抗寒性研究中，半致死溫度可作為抗寒性評價的一個可靠指標，且在抗寒性理論研究和生產種植上都具有重要的意義。從20世紀80年代起，國內研究通過logistic方程以相對電導率處理獲得的半致死溫度來評價植物的抗寒性[6-8]。由表1可以看出，品種之間的半致死臨界溫度，黃連木的上下部枝條相近，都在-24.8℃左右，而實生優株是4個供試材料中最低的，為-34.8℃，其抗寒性最好，克爾曼的半致死溫度介于黃連木和實生優株之間，所以在選擇栽培品種時應根據當地氣候條件進行選擇。

2.2 低溫處理對阿月渾子可溶性糖含量的影響

由圖1可知，黃連木上部枝條的含糖量在-30℃達到最高，為6.18%，所以其抗寒性較好，而黃連木下部枝條對于低溫處理的反應較小，且糖含量較低，實生優株和克爾曼均在-25℃時含量最高，為4.41%和4.80%，含量高于黃連木下部枝條，所以其抗寒性優于黃連木下部枝條。也有研究表明，可溶性糖含量增加，說明抗寒性增強[9-10]。

圖1 不同溫度處理阿月渾子枝條可溶性糖含量

2.3 低溫處理對阿月渾子淀粉含量的影響

圖2 不同溫度處理阿月渾子枝條淀粉含量

由圖2可知，不同溫度處理阿月渾子枝條的淀粉含量呈現出先上升后減少的趨勢。但淀粉的峰值出現比糖含量的峰值出現的早，在-20℃時出現峰值之后呈緩慢下降趨勢，在低溫脅迫下，淀粉會轉化為糖用來抵抗低溫，所以淀粉含量會下降。黃連木下部枝條的淀粉含量下降速率最快，最高含量為3.96%，黃連木上部枝條和實生優株相近，實生優株的含量最高達到4.20%，克爾曼在-15～-20℃增加的速率最快，且含量最高，為4.79%，說明在低溫脅迫下淀粉含量迅速增加，在-20℃之后轉化為糖，所以其抗寒性優于其他材料。

2.4 低溫處理對阿月渾子枝條脯氨酸含量的影響

植物體內的游離脯氨酸含量增加可增大植物滲透壓，是細胞質重要的滲透調節物質[11]，脯氨酸含量的增加，有助于植物適應低溫[12]。由圖3可知，脯氨酸的含量為先增加后降低的趨勢，黃連木上部枝條與黃連木下部枝條在-35℃之后有上升的趨勢，4個供試材料均在-25℃時出現峰值，黃連木下部枝條在-25℃比-15℃增加了近1.52倍，變化最大。4種供試材料之間的脯氨酸變化含量順序為克爾曼＞實生優株＞黃連木下部枝條＞黃連木上部枝條。

圖3 不同溫度處理阿月渾子枝條脯氨酸含量

2.5 低溫處理對阿月渾子可溶性蛋白含量的影響

圖4 不同溫度處理阿月混子枝條蛋白質含量

由圖4可知，在低溫脅迫下，不同溫度處理阿月混子枝條的蛋白質含量呈先增加后減少的趨勢，抗寒性強的材料蛋白質含量相對較高，抗寒性弱的材料蛋白質含量相對較低。黃連木上部枝條、實生優株、黃連木下部枝條和克爾曼4個供試材料的蛋白質含量都在-25℃時到達峰值，分別為 9160.02 μg/g、7637.90 μg/g、7214.27 μg/g 和 6813.79 μg/g。 黃連木上部枝條的蛋白質含量在-25～-30℃時下降幅度較大，其他相對較小，實生優株在-15℃蛋白質含量較高，而后增加的幅度較小。而黃連木上部枝條和下部枝條與克爾曼在-15～-25℃時蛋白質含量增加幅度大，說明抗寒性較強。

2.6 低溫處理對阿月渾子枝條SOD含量的的影響

由圖5可知，SOD酶活性隨著溫度的降低呈現先增加后下降的趨勢。克爾曼SOD含量在-25℃時最高，為 448 U/（g·min），其次是黃連木下部枝條，含量為 442 U/（g·min），實生優株的 SOD 峰值出現在-15 ℃，含量為 395 U/（g·min），除了實生優株的峰值出現在-15℃外，其余4種供試材料的峰值都出現在-25℃。在低溫條件下，酶活性的高低可以看出植物抗寒性的強弱。抗寒性強的品種，酶活性相對較高[13]。綜上所述，克爾曼和黃連木下部枝條的抗寒性高于實生優株和黃連木上部枝條。

圖5 不同溫度處理阿月渾子枝條SOD含量

2.7 低溫處理對阿月渾子枝條POD含量的的影響

由圖6可知，POD酶活性的變化趨勢大致為先上升后下降。4個供試材料的峰值都出現在-30℃，克爾曼和實生優株的POD含量明顯高于黃連木下和黃連上部枝條，且在-20～-30℃時含量增加較多。在-30℃時，4個供試材料的POD含量分別為 196973 U/（g·min）、62826 U/（g·min）、44720 U/（g·min）和 4760 U/（g·min）。過氧化物酶與植物的抗性密切相關，抗寒性強的材料POD酶活性明顯高于抗寒性弱的材料，因此，4個供試材料中，克爾曼與實生優株的抗寒性明顯優于黃連木上、下部枝條。

圖6 不同溫度處理阿月渾子枝條POD含量

2.8 低溫處理對阿月渾子枝條丙二醛（MDA）含量的影響

圖7 不同溫度處理阿月混子枝條MDA含量

由圖7可知，隨著溫度的降低，4個供試材料的丙二醛含量增加，丙二醛的含量變化趨勢和電導率有相似之處。隨著溫度的降低大致呈上升的趨勢。黃連木上、下部枝條的丙二醛含量比其他2個材料要高，分別為11.7 mol/g和9.24 mol/g，之后趨于平緩，而實生優株和克爾曼在整個低溫處理中都處于較低的水平。丙二醛（MDA）與抗寒性的關系呈反比，抗寒性越強的品種，MDA含量增加越緩慢。抗寒性弱的品種丙二醛含量增加越迅速[14]。綜上所述，4個供試材料的抗寒性順序克爾曼＞實生優株＞黃連木下部枝條＞黃連木上部枝條。

表2 阿月渾子枝條抗寒性指標相關性

2.9 生理指標與抗寒性關系

如表2所示，電解質滲透率與處理溫度呈極顯著的負相關關系，丙二醛與處理溫度呈顯著負相關關系。POD酶活性與處理溫度呈負相關關系，SOD酶活性與電解質滲透率呈極顯著負相關，與丙二醛呈顯著負相關。蛋白質與處理溫度呈顯著正相關，與丙二醛呈顯著負相關。可溶性糖與處理溫度呈負相關關系，與脯氨酸呈顯著負相關。

3 小結與討論

SOD是一種清除生物體內具有強烈毒性的超氧陰離子自由基的酶，它的反應產物H2O2可被過氧化氫酶進一步分解或被利用，有保護生物體免受活性氧傷害的能力。SOD酶活力與植物抗逆性有密切關系，是植物抗寒性研究的重要指標。本研究發現，SOD和POD酶活性總體上呈現先增加后降低的趨勢，酶活性增加用于抵抗低溫。SOD和POD酶活性對低溫的反應不同，SOD酶活性在-25℃開始下降，POD酶活性在-30℃下降，這可能是隨著溫度的降低，2種酶受到了傷害，不足以抵抗這種低溫。與段肖翠[15]等關于阿月渾子的研究結果一致。

丙二醛通常可以作為膜質過氧化指標，表示細胞膜脂發生過氧化物的程度以及逆境對植物的傷害程度。本試驗中，丙二醛含量的變化與抗寒性呈顯著負相關，抗寒性差的材料丙二醛的含量增加，電導率與丙二醛含量變化趨勢一致，這2個指標都是植物抗寒性研究的重要指標。本研究電導率和丙二醛含量的變化趨勢與魏鈺[16]等對扁桃抗寒性的研究結論一致。

本試驗糖的含量變化是一個增加的量，糖含量增加可增強植物對逆境的抵抗能力。糖的積累使得植物能夠獲得更多的熱量。而淀粉的含量呈現先增加后減少的趨勢，在低溫條件下淀粉含量增加，隨后淀粉含量會轉化為糖抵抗低溫，所以會呈現下降的取趨勢。本文得出的結論與劉艷[17]等關于梨枝條的抗寒性的研究結果基本一致。

有研究認為，蛋白質在植物抗寒性中的作用微乎其微[18]。本研究結果表明，經過低溫條件后，蛋白質的含量有明顯的變化，而且變化的幅度大小與品種有關，抗寒性強的品種蛋白質增加的多，抗寒性弱的品種蛋白質增加的少。因此，本研究認為蛋白質是阿月渾子抗寒性鑒定的一個重要指標。

4 結論

（1）本文通過測定人工脅迫溫度下的電導率，并運用Logistic方程求出4個供試材料的半致死溫度分別為-24.64℃、-24.96℃、34.80℃和28.89℃。（2）SOD酶活性指標與阿月渾子枝條的抗寒性有明顯的關系。在本研究中，實生優株不同于其他供試材料，在-15℃時SOD含量就達到了最大，說明其SOD酶活性上升速率較快，抗寒性較好。其他供試材料的SOD酶活性在-15～-25℃緩慢上升，在-25℃達到最大。（3）在低溫條件下，POD和SOD酶活性的變化趨勢相近。在-20℃時，克爾曼和實生優株的酶活性呈上升趨勢，且在-30℃達到最高，比在-20℃時提高了142.2%和627.1%，而其他2個材料POD酶活性表現的不明顯，處于較低水平，所以實生優株和克爾曼的抗寒性優于黃連木。（4）丙二醛在低溫條件下含量會增加，而且抗寒性弱的供試材料增加的較快。本試驗4個供試材料的丙二醛含量增加有明顯的不同，克爾曼和實生優株增加幅度明顯小于黃連木上、下部枝條。同時，在-30℃低溫下，4個供試材料的MDA 含量分別為 3.4 mol/g、5.5 mol/g、11.7 mol/g 和9.2 mol/g。

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