自然降溫條件下不同產地酸棗抗性生理指標綜合評價

鄭強卿 李鵬程 陳奇凌 王晶晶

摘要：比較不同產地酸棗的抗寒能力差異，為篩選優(yōu)良的棗樹砧木和選育新品種提供理論依據(jù)。在自然降溫條件下，對不同產地15種酸棗1年生枝條生理生化指標進行測定，將測定值換算成抗寒系數(shù)，再將抗寒系數(shù)換算成隸屬函數(shù)值，取各指標隸屬度平均值對酸棗抗寒性強弱進行綜合評定。在不同產地的15個酸棗類型中，屬于抗寒類型的有2個，占13.3%，中抗類型的有6個，占40%，低抗類型的有4個，占26.7%，其中無抗寒能力的只有3個，占20%。酸棗滲透調節(jié)物質和抗氧化物酶各指標的隸屬值與可溶糖含量、脯氨酸含量呈顯著相關，與超氧化物歧化酶（superoxide dismutase，簡稱SOD）活性和丙二醛含量呈極顯著相關。丙二醛含量和SOD活性無論在任何條件下均可作為植株抗寒性強弱評價或鑒定的指標。陜西清澗鐵蓮溝和袁家溝的酸棗具備較強的抗寒能力，其次是陜西米脂張岔村和河北省內丘縣。

關鍵詞：酸棗;抗寒;生理指標;綜合評價

中圖分類號： S665.101

文獻標志碼： A

文章編號：1002-1302（2019）15-0154-05

棗（Ziziphus jujube Mill）是原產我國的特有果樹和主要經濟林樹種，新疆是我國新興的優(yōu)質干棗生產基地。棗樹在新疆豐富的果樹資源中所占比例最高、面積最大，是經濟優(yōu)勢最凸顯的樹種。但在新疆紅棗產業(yè)快速發(fā)展過程中，尚未形成系統(tǒng)的栽培技術理論體系，如種植面積大、品種單一、抗逆性差等問題，是紅棗產業(yè)可持續(xù)發(fā)展的制約因素。棗樹抗逆能力強弱除與品種自身生物學特性相關之外，還與砧木酸棗（Zizphus spinosus Hu）的個體間差異和良種程度有關。尤其在冬季漫長且氣候嚴寒的新疆，選育抗寒的優(yōu)良砧木品系和棗樹品種對新疆紅棗產業(yè)的健康發(fā)展具有重要意義。果樹在遭受低溫脅迫時，最直接最直觀的表現(xiàn)就是自身生理生化的變化[1]。研究結果表明，丙二醛（malondialdehyde，簡稱MDA）含量﹑可溶性糖含量﹑可溶性蛋白含量﹑脯氨酸含量等指標雖不能直接判斷植物的抗寒性強弱，但均與抗寒性有密切的關系[2-4]。果樹砧木抗寒性研究大多集中在蘋果[5-6]、葡萄[7]、櫻桃[8]、山楂[9]上，棗樹砧木酸棗的抗寒性亦有部分報道[10]，是通過人工模擬低溫對酸棗生長量以及部分生理指標進行對比研究。在新疆北部石河子市冬季漫長、氣溫較低的環(huán)境下，通過測試分析自然降溫過程中酸棗當年生枝條生理生化指標，研究不同產地酸棗抗寒能力的強弱。通過研究不同產地酸棗當年生枝條的滲透調節(jié)物質含量、過氧化物含量、抗氧化物酶活性及過氧化物酶活性等指標在自然降溫過程中的變化規(guī)律，探討其與抗寒性的關系，旨在篩選出優(yōu)良的棗樹砧木，為培育高抗寒的棗樹品種提供理論依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 研究區(qū)概況

試驗于2012年在新疆農墾科學院林園研究所試驗基地進行，該基地位于43°20′～45°20′N，84°45′～86°40′E之間的新疆石河子市312國道旁，屬典型的溫帶大陸性氣候，冬季長而嚴寒，夏季短而炎熱，無霜期為168～171 d。年平均氣溫為 7.5～8.2 ℃，最高氣溫出現(xiàn)在7月，平均氣溫在25.1～26.1 ℃。年降水量為125.0～207.7 mm，一年中降水較多的月份出現(xiàn)在7、5、6、4月，降水量為13.0～20.0 mm。

1.2 試驗材料與設計

于2011年9月，分別在河北省易縣（HB1）、內邱縣（HB2），陜西省佳縣（SX11）、米脂涼水溝（SX10）、米脂呂家界（SX9）、米脂張岔村（SX8）、清澗任家洼（SX7）、清澗陳家坪（SX6）、清澗縣（SX5）、清澗袁家溝（SX4）、清澗鐵蓮溝（SX3）、清澗合口（SX2）、清澗陳家河（SX1）及河南省鶴壁市形盆村（HN1）、下槽村（HN2）等地共采集15種不同產地果實全紅的酸棗種子，于2012年開春在新疆農墾科學院試驗園通過播種建立試驗區(qū)。

不同類型酸棗經過11、12、1月3個月的-27～-8 ℃低溫脅迫之后，對其生理指標進行測試分析。在每種不同的砧木上選取4～6個枝條，分別剪取20～30 cm長的枝段，用水沖洗10 s，然后用蒸餾水沖洗干凈，用濾紙吸干，用石蠟封剪口后用聚乙烯袋包裹，帶回實驗室測定。

1.3 測試方法

生理指標脯氨酸含量、過氧化物酶（peroxidase，簡稱POD）活性、超氧化物歧化酶（superoxide dismutase，簡稱SOD）活性的測定參照李合生的方法[11]，丙二醛含量和過氧化氫酶活性的測定參照劉萍的方法[12]，其中過氧化氫酶活性的測定為紫外吸收法。可溶性蛋白含量的測定采用考馬斯亮藍G-250染色法，可溶性糖含量的測定采用蒽酮比色法。

1.4 數(shù)據(jù)處理與分析

試驗數(shù)據(jù)采用Excel 2010進行統(tǒng)計分析、制圖，用SPSS 17.0軟件中的LSD、Dancuns檢驗對差異顯著指標進行方差分析。本試驗以12月5日即第1次采樣后測得的理化指標作為對照組，以1月3日最低溫度出現(xiàn)時，即第2次測得的指標作為脅迫組，分別計算脅迫組和對照組各性狀的平均值，參考周廣生等的方法[13-14]，首先用公式（1）將原始數(shù)據(jù)進行轉換，求得各理化指標性狀的抗寒系數(shù)（a）。采用隸屬函數(shù)值法綜合評價該15種酸棗實生苗的抗寒性強弱，即將各指標的抗寒系數(shù)換算成隸屬函數(shù)值，取各指標隸屬度的平均值作為抗寒性強弱的綜合評定標準。

2.1 不同產地酸棗枝條滲透調節(jié)物質、膜脂過氧化物含量的變化

隨著外界環(huán)境自然溫度的不斷降低，不同類型酸棗枝條的滲透調節(jié)物質、膜脂過氧化物含量均發(fā)生了變化。可溶性糖含量除SX1、SX11有所降低外其他均增加（圖1），增幅最大，為80.49%，其次是 HN2，為77.55%，位居第3的是SX2為63.20%。可溶性蛋白含量隨溫度降低既有增加又有降低（圖2），HB1、HB2與SX4均明顯提高，分別提高 46.11%、32.06%和12.51%，其他均降低，降低幅度最小的SX9降低3.36%，其次是SX11降幅為4.28%，位居第3的SX8降幅為8.08%。另外，脯氨酸含量均有大幅度提高（圖3），SX8提高幅度最大的SX8為203.45%，其次是SX3、SX1，分別為14912%、 10479%， 提高幅度最小的是HB1， 為 28.04%。

丙二醛含量既有減少又有上升（圖4），SX1、SX2、SX6和HB1均減少，提高幅度最大的是SX3，為92.85%，其次，SX9、HN2，分別為50.54%、40.29%。

2.2 不同酸棗枝條中抗氧化物酶活性的變化

在自然條件下，供試不同類型酸棗隨著外界環(huán)境溫度的不斷降低，SOD活性均成下降趨勢（圖5），下降幅度最小的是SX5，為0.71%，其次是SX3，為1.04%，位居第3的是SX7，為 4.78%。1月3日HB2的過氧化物酶活性量較12月5日提高13.71%，其他均呈下降趨勢（圖6），下降幅度最小的是SX1，為14.33%，其次是SX5，為31.34%，位居第3的是SX3為37.87%。

2.3 不同類型酸棗枝條抗寒能力綜合評價及相關性分析

由表1可知，SX3和SX4的平均隸屬度分別為0.65、0.63，屬于抗性酸棗類型;SX7、SX5、SX9、HN2、HB2以及SX8的平均隸屬度均在0.42～0.58之間，均為中抗性類型;SX11、SX1、SX2以及HN1平均隸屬度均在0.32～0.39之間，均為低抗性酸棗類型;SX6、SX10、HB1的平均隸屬度為 0.19～0.27，屬于不抗酸棗類型。以酸棗生理生化指標隸屬度的平均值和對應指標的抗寒系數(shù)進行相關性分析，結果（表2）顯示，抗寒指標的隸屬值與可溶糖含量、脯氨酸含量呈顯著相關，與SOD活性和丙二醛含量呈極顯著相關，與可溶性蛋白含量和POD活性均為不相關或者相關不顯著。以酸棗各項指標的抗寒系數(shù)作為因變量，以抗性系數(shù)相應的隸屬值為自變量，采用逐步回歸分析法所建立的回歸方程為y=-1.002+0.132x1+0.352x2+0.076x3+0.798x4+0.116x6，決定系數(shù)r2=0.966。

3 結論與討論

林木抗寒性是林木在對低溫寒冷環(huán)境的長期適應中，通過自身的遺傳變異和自然選擇獲得的一種抗寒能力[16]。結果表明，在自然降溫條件下不同產地酸棗隨著外界環(huán)境溫度的不斷降低，可溶性糖（除SX1、SX11外）、脯氨酸含量不同程度地增加，這與吳正保等在榛子、灰棗、核桃和扁桃上的研究結果[16-19]一致。研究中，低溫脅迫過程中部分產地的酸棗可溶性蛋白含量明顯上升，但也有一部分在減少，這與邱乾棟等的研究結果[20]不一致，一方面可能與酸棗承受的最低溫度有關，另一方面可能由于隨溫度降低枝條中膜脂過氧化程度加劇，丙二醛含量增加，蛋白合成受阻、含量降低;另外可能由于取樣的次數(shù)較少，未能準確反映可溶性蛋白含量與低溫脅迫的關系，這有待進一步驗證。

研究中，隨著外界環(huán)境溫度的不斷降低，73%酸棗的丙二醛含量增強，提高幅度最大的是SX3，為92.85%。SOD、POD活性大多呈下降趨勢，下降幅度最小的分別為SX5 和SX1，就保護酶本身的特性而言，SOD和POD均能清除活性氧自由基，以減少對膜的傷害，且在低溫脅下其活性均會增強[20]，但本試驗結果相反，僅能推測采樣時的外界溫度已經成為酸棗二次枝所能承受的臨界溫度，但仍需進一步研究證明。

林木經歷逆境脅迫鍛煉時，其自身的滲透調節(jié)物質和防御系統(tǒng)均會受到一定的破壞，用單一指標很難客觀真實地反映其本質[21-22]。本研究運用隸屬函數(shù)法綜合評價篩選抗寒酸棗類型，結果表明，在不同產地的15個酸棗類型中，屬于抗寒類型的有2個，占13.3%，中抗類型的有6個，占40%，低抗類型的有4個，占26.7%，而無抗寒能力的只有3個，占20%。另外經過酸棗抗寒系數(shù)與生理指標平均隸屬度的相關性研究可知，在酸棗滲透調節(jié)物質和抗氧化物酶的生理指標中，抗寒指標的隸屬值與可溶糖含量、脯氨酸含量呈顯著相關，與SOD活性和丙二醛含量呈極顯著相關，與可溶性蛋白含量和POD活性均為不相關或者相關不顯著，丙二醛含量和SOD活性無論在任何條件下均可作為植株抗寒性強弱評價或鑒定的指標。

本試驗在年度氣溫最低的時節(jié)，對不同類型酸棗進行了自然抗寒試驗，通過對自然降溫條件下酸棗當年生二次枝生理生化指標的測定以及運用隸屬函數(shù)法綜合評價參試酸棗抗寒能力，結果表明，在15個不同產地酸棗中，抗寒性由強到弱依次為SX3>SX4>SX8>HB2>HN2>SX9>SX5>SX7>HN1=SX2>SX1>SX11>SX10=HB1>SX6，其中具備Ⅱ級抗寒能力的有SX3（平均隸屬度0.65）和SX4（平均隸屬度063）。屬于Ⅲ級中抗寒能力的有6個，其中（平均隸屬度058）和HB2（平均隸屬度0.56）抗寒能力相對較強。這一結果能為培育適宜本土的棗樹新品種和推進紅棗產業(yè)的健康持續(xù)發(fā)展提供參考依據(jù)。

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