6—8月份不同時段棗根系生理生化變化與產量關系的研究

鄭燕萍，劉 嶧，梁發輝，史滟滪，楊靜慧，劉曉龍

（1.天津農學院 園藝園林學院，天津 300384；2.天津興寧實業股份有限公司，天津 301500）

棗（Ziziphus jujubaMill.）又稱棗子、大棗、刺棗、貫棗，鼠李科棗屬植物。棗樹被譽為“鐵桿莊稼”，有固沙、減輕干熱風、防風等作用，深受廣大人民喜愛[1]。棗具有非常重要的營養用價值與藥用價值，有“大補丸”與“活性維生素丸”的美譽，是十分理想藥食兼用果品，它含有極其豐富的Vc、維生素P、鉀、鈉、鐵等多種微量元素，可保持毛細血管暢通，防止血管壁脆性增加，營養價值為百果之冠，有“百果王”之稱[2]。俗話說“一日吃三棗，終身不顯老”，棗作為重要的中藥之一，它所含的抗氧化維生素與大量糖類和礦質元素等能夠對抗自由基的侵襲，增強機體抗脂質過氧化作用的能力，具有延緩衰老、養血美顏的功效。此外，棗還含有抗癌作用的三萜類化合物和環-磷酸腺苷（CAMP）與黃酮類物質等，CAMP作為重要的生理活性物質，可以調節免疫系統。有降壓、降血脂、增強抗病能力與提高免疫力等功效[3]。

作物根系在農業生產中有著主要核心之稱，它是水分和營養吸收的主要器官，也是合成植株生長所必須的多種氨基酸和某些重要激素的重要場所[4]。根系形態與其生理特性與地上部的生長發育、產量和品質緊密聯系[5]。隨著環境、土壤、氣候等外界因素的影響，棗根系體內的可溶性蛋白含量、丙二醛、過氧化物酶（POD）、過氧化氫酶（CAT）等生理指標也會發生不同程度的改變。

棗樹在6月下旬進入花期，此時棗樹對養分的需求較大，從花期到果實膨大這一過程一般需要60 d的時間，且在6月份會對棗樹進行開甲技術[6]。即7月份與8月份則是最為關鍵的時段，為棗開甲后冬棗果實膨大期，是棗發育最為活躍的時段，為細胞分裂和迅速生長期，又正值甲口愈合時，需要較多營養物質，以抵御外界不良因素的傷害，且7月時棗樹已經坐果。在6—8月份，從開甲到甲口愈合，為保持從花期坐果到幼果迅速膨大期這一段時間內開甲部位以上產生的光合產物得到充分供應，為保證冬棗的座果率的提高，且滿足了對棗果的膨大的供應，確保甲口愈合良好，對營養物質的需求很大，根系相互吸取營養，使其體內生理特性變化多端，更是取決于產量的關鍵[7]，所以選取6—8月份3個時段進行研究。

近年來，許多種植者大量種植棗樹，對棗的研究報道也頗多。目前，國內外有關棗的研究報道主要集中在棗樹的栽培管理、水鹽脅迫及施肥量、病蟲害防治等方面對棗產量與品質產生的影響[8]。鮮見根系生理特性變化對產量造成影響的研究，通過此試驗，研究在不同時段下、不同產量棗根系的生理特性變化以及二者之間存在的關系。了解高產棗與低產棗的區別，為今后能夠收獲更好的棗果實提供理論依據。

1 材料和方法

1.1 試驗材料

試驗所用材料為不同時段下高產棗與低產棗的根系，棗根系為冬棗根系，由天津市靜海世峰冬棗合作社所提供。

選取6—8月份3個階段棗根系進行試驗，具體取材時間分別為2018年6月28日、7月22日、8月21日。

試驗所涉及藥品、試劑及分光光度計（Lambda 35）、離心機與電子天秤等由天津農學院實驗室提供。

1.2 取樣及試驗方法

將所采取的每個階段高產棗與低產棗的根系，以棗主干為中心，分別將東、西、南、北4個方向上分為20 cm×20 cm×15 cm的小長方體，每個方向上隨機取3格小長方體，將取出的根系進行標記，從中挑出長度大于3 cm的側根，選出3個完好無損的根系，然后洗凈晾干，不要殘留泥土、碎石等物質，避免雜質的存在影響試驗結果。分別將高產棗與低產棗根系分開放置。然后選取所需用量，進行剪碎、稱量、充分研磨、離心等步驟。利用根系體內的生理生化反應對高低產棗根系各生理指標進行測定，將每個月份所取根系分別重復3次記錄數據，計算出生理指標含量，進行各階段含量變化的比較，記錄分析。

1.3 測定指標與方法

可溶性蛋白含量測定采用考馬斯亮藍方法測定[9]；丙二醛含量（MDA）采用硫代巴比妥酸比色法（TBA）測定；過氧化物酶（POD）活性采用愈創木酚法測定[10]；過氧化氫酶（CAT）活性采用紫外吸收法測定[10]；根系活力采用TTC還原法測定[11]。

1.4 數據處理與分析

使用方差分析、t測驗，用Excel進行分析與繪圖。

2 結果與分析

2.1 不同時段下高產棗、低產棗根系中可溶性蛋白含量變化

由圖1得出，3個時段下高產棗根系與低產棗根系的可溶性蛋白含量呈逐漸上升趨勢。在8月份，高產棗根系的可溶性蛋白含量極顯著高于其他的可溶性蛋白含量；在6月份，低產棗根系的可溶性蛋白含量極顯著低于其他的可溶性蛋白含量，且高產棗根系體內的可溶性蛋白含量顯著高于低產棗根系體內的可溶性蛋白含量；在7月份與8月份，高產棗根系體內的可溶性蛋白含量極顯著高于低產棗根系體內的可溶性蛋白含量。

圖1 不同時段下高低產棗根系體內可溶性蛋白含量變化

2.2 不同時段下高產棗、低產棗根系中丙二醛含量變化

圖2可以得出，3個時段下高產棗根系體內的丙二醛濃度呈先上升后下降趨勢；低產棗根系的丙二醛濃度呈先下降后上升趨勢。在8月份，低產棗根系的丙二醛濃度極顯著其他幾個時期高低產棗的丙二醛濃度；高產棗根系體內的丙二醛濃度極顯著低于其他丙二醛濃度。由圖中得出，6月份高產棗根系的丙二醛濃度顯著低于低產棗；7月份二者的丙二醛濃度不存在顯著差異；由結果表明，在8月份，高產棗根系的丙二醛濃度極顯著低于低產棗根系。

圖2 不同時段下高低產棗根系體內丙二醛濃度變化

2.3 不同時段下高產棗、低產棗根系中POD活性變化

根據圖3可以得出，3個時間段高產棗根系與低產棗根系體內的POD活性變化均呈逐漸上升趨勢。8月份，高產棗根系的POD活性極顯著高于其他棗根系的POD活性。6月份，低產棗根系的POD活性極顯著低于其他棗根系的POD活性。從圖中得出，在這幾個時段里，高產棗根系的POD活性極顯著高于低產棗根系。

圖3 不同時段下高低產棗根系體內POD活性變化

2.4 不同時段下高產棗、低產棗根系CAT活性變化

由圖4可以得出，在3個時段下高產棗根系與低產棗根系體內的CAT活性均呈逐漸上升趨勢。6月份，高產棗和低產棗根系的CAT活性不存在顯著性差異；7月份和8月份，二者存在顯著性差異，即高產棗根系體內的CAT活性顯著高于低產棗根系。

圖4 不同時段下高低產棗根系體內CAT活性變化

2.5 不同時段下高產棗、低產棗根系活力變化

由圖5可知，高產棗與低產棗的根系活力在3個時段下均呈逐漸上升趨勢。8月份，高產棗根系活力極顯著高于其他根系活力；6月份，高產棗與低產棗的根系活力極顯著低于其他時段根系活力，且該時段的高產棗與低產棗的根系活力不存在顯著性差異；7月份，高產棗的根系活力極顯著高于低產棗根系活力；8月份，高產棗的根系活力顯著高于低產棗根系活力。結果表明，7、8月份高產棗的根系活力比低產棗的根系活力強。

圖5 不同時段下高低產棗根系活力變化

3 討 論

3.1 可溶性蛋白含量與棗產量的關系

可溶性蛋白作為植物體內重要的滲透調節物質和營養物質，其增加與積累能提高細胞的保水能力，對細胞的生命物質及生物膜起到保護作用，并參與植物的生長與發育，常被作為衡量植物衰老的重要指標之一[12]。可溶性蛋白不僅是了解植物總代謝的重要物質，還是根系體內起著必不可少的用途，即高含量的可溶性蛋白有利于維持細胞較低的滲透勢，能夠抵抗水分脅迫產生的傷害[13]。試驗表明，高產棗根系體內的可溶性蛋白含量高于低產棗根系體內的可溶性蛋白含量，則高產棗根系抗衰能力、抵抗外界傷害能力強于低產棗根系。即可溶性蛋白含量高，產量則高；反之，產量則低。

3.2 丙二醛含量與棗產量的關系

丙二醛（MDA）是細胞質膜過氧化的最終產物，通常利用它作為膜脂過氧化指標，MDA含量的高低可以反應細胞膜脂過氧化水平[14]。丙二醛含量的增加，會加劇對細胞膜的損傷及其他變化，對植物細胞產生毒害作用[15]，從而導致生長過程中受到威脅，影響產量。姜宗慶等[16]研究指出，丙二醛的持續積累，導致葉片細胞膜的損傷不可逆。當植物受到外界環境的影響，棗根系體內的活性氧富集到一定程度，體內細胞膜就會發生過氧化作用，即自由基的大量積累，會對細胞膜及許多大分子產生傷害，導致衰老[17]。試驗中，高產棗根系，MDA含量低；反之，則高；表明低產棗根系的細胞膜質過氧化程度高于高產棗根系，即低產棗根系體內的受損程度偏高。這與吳青霞等[18]研究結果，MDA含量變幅越大，植株受損的程度越大相似。但MDA不能單獨作為判斷產量高低的生理指標，但可與其他生理指標聯合，對棗的產量進行綜合性研究。

3.3 POD活性、CAT活性與棗產量的關系

當植株受到傷害，植物體則會調節保護酶活性來降低活性氧自由基帶來的傷害，提高植物抗逆性[19]。POD、CAT等則是植物受逆境脅迫時起防御作用的重要保護酶[16]。它們是植物體自身擁有活性氧清除系統的主要組成酶，與植物體各作用密切相關。POD是植物衰老保護系統中另一重要的酶，主要清除植物體內的過氧化物；CAT是專一催化過氧化氫分解的酶，能消除過氧化氫對細胞膜以及其他生物活性物質的毒害作用[20]。試驗結果中，高產棗根系體內的POD活性、CAT活性顯著高于低產棗根系，即酶活性與棗的產量存在一定相關性，李昱等[21]研究表明，隨著POD、CAT等活性的逐漸增加，小麥產量也表現出相同變化。結果表明，POD活性、CAT活性強，產量則高；反之，產量則低。則POD與CAT活性的增加，產量也隨之增高，這與牛巧龍等[22]研究結果相似。

3.4 根系活力與棗產量的關系

作物根系活力水平在一定程度上能夠反映根系對養分吸收能力的強弱[23]。在研究進展中，國外已有大量對根系的研究，且大多集中在抗旱性以及提高水分利用等方面的研究[24]。目前，對根系活力與產量的研究有韭菜[25]、番茄[26]等，對棗根系活力的研究極少，深入了解棗根系活力與產量之間關系的研究也少。結果表明，高產量的棗根系活力高于低產量棗根系活力，則高產棗根系對養分的吸收能力在一定程度上強于低產棗根系活力，即提高根系活力，能夠促進產量的提升。這與姜佰文等[27]研究結果相似。

4 結 論

植物在自然界生長過程中，根系經常會因為自然因素、人為因素的干擾，導致根系會產生一系列生理生化反應來抵抗不良因素對它的影響，以此適應或抵抗外界不良環境來維持自身正常的發育成長。其根系的變化影響著地上部的生長發育，對產量也有著一定程度的影響。試驗結果表明，高產棗根系體內的可溶性蛋白含量、POD活性、CAT活性以及根系活力高于低產棗根系，MDA含量低于低產棗根系。

此試驗結果可以為今后提高棗產量提供參考，種植者可通過各種處理方式提高棗根系體內的可溶性蛋白含量、POD活性與CAT活性以及根系活力，減少MDA含量的增加，使其更好地收獲高產棗。