戶太8號葡萄抗寒性初步研究

宋光永，厲曉婷，栗曉妍，黨曉文，鄭旭成，周龍*

(新疆農業大學園藝學院，新疆烏魯木齊 830052)

新疆是典型的溫帶大陸性氣候，非常適合栽培葡萄[1]，栽培歷史悠久，2020年產量達305萬t，占全國的21.35%[2]，是中國最大的葡萄產區。但冬季嚴寒，葡萄易遭凍害，輕則枝條抽干，重時導致植株死亡[3]。研究葡萄的抗寒性對新疆乃至北方寒冷地區葡萄正常生長結果具有重要意義。

戶太8號葡萄是中國自主選育、具有自主知識產權的優良品種[4,5]，耐貯運、不裂果、連續結果能力強，有玫瑰香味，比中熟品種巨峰早上市15 d左右。

當前對戶太8號葡萄的研究集中在栽培管理[4,5]、果實品質[6]、釀酒[7]等方面，對其抗寒性的研究較少。筆者對戶太8號葡萄一年生休眠枝條進行不同的低溫處理，觀察測定在恢復生長期的形態表現和生理指標表現，分析評判其抗寒性，為戶太8號葡萄在新疆地區的栽培推廣提供理論參考。

1 試驗材料

戶太8號一年生休眠枝條采自于新疆生產建設兵團第十二師頭屯河農場。植株5年生，樹勢中庸，籬架栽培，株行距1 m×4 m，常規水肥管理，冬季覆土越冬。

2021年9月下旬植株開始落葉進入休眠期，11月20日采集長勢良好一致、無病蟲危害的一年生枝條80條，長度15～20 cm，用棉被包裹埋于雪中貯藏。雪中貯藏7 d至11月27日取出，至此，戶太8號枝條已基本滿足需冷量。枝條用自來水清洗干凈，再用蒸餾水沖洗3次，吸水紙吸干水分放置在不同低溫條件下處理。

1.1 試驗設計與方法

2021年11月27日對枝條進行低溫處理，設8個低溫梯度：-4 ℃(對照)、-7 ℃、-10 ℃、-13 ℃、-16 ℃、-19 ℃、-23 ℃、-27 ℃，(一般來說，葡萄能抗-6～-8 ℃的低溫，參照前人對于植物人工模擬低溫脅迫的試驗，采用-4 ℃作為對照)。以降溫速率4 ℃/h分別降至目的溫度，持續10 h，再以升溫速率4 ℃/h都升溫至25 ℃，解除低溫脅迫進入生長條件。枝條自低溫處理到恢復生長試驗完成(2021年11月27日至2022年1月5日)共計39 d。參照前人對枝條恢復生長的研究方法，每隔3 d觀察拍照1次，共10次。

枝條恢復生長條件1個月內可萌芽，所受低溫傷害越輕，萌芽越早。30 d后仍不萌芽的枝條，解剖觀察內部已干枯。

1.2 指標測定

萌芽率 將不同低溫處理后統一升溫至25 ℃的枝條，在自來水中浸泡12 h，剪成上端為平口、下端為斜口的單芽莖段，蠟封上端切口，插入三角瓶中。在室溫25 ℃條件下進行水培，每個處理重復3次。每3 d觀察1次萌芽情況并拍照，觀察生長情況，計算萌芽率。

枝蔓電解質滲出率 將低溫處理后恢復室溫的枝蔓，用蒸餾水沖洗干凈，切成薄片，混均取樣0.1 g放入25 mL玻璃試管中，加20 mL蒸餾水，在25 ℃下，用頻率150 r/min的搖床振蕩4 h。用雷磁DDS-307A電導率儀測定其初電導率(E1)、蒸餾水對照電導率(E0)，沸水浴30 min，冷卻至室溫后，再測定其終電導率(E2)，每個處理重復3次，取平均值。計算電解質滲出率。

將求得的電解質滲出率(y)，和處理溫度(t)用Logistic方程進行擬合。根據試驗得出的電解質滲出率與處理溫度畫出散點圖，采用目前研究中常用的Logistic方程即擬合度最高的曲線，可在SPSS、Origin、R等常用軟件擬合。利用電解質滲出率求半致死溫度的公式，計算出拐點溫度即為低溫半致死溫度(LT50)。

式中y為上一個公式所求出的電解質滲出率；a、b為Logistic方程中的參數；t為處理溫度；k為枝條細胞受到低溫傷害的飽和容量。

組織褐變率 組織褐變率為枝條橫切面發生褐變面積(S1)與整個橫切面面積(S2)之比。參照牛立新的方法[8]，將低溫處理恢復室溫的枝條，用蒸餾水沖洗干凈，切成薄片，放置在舜宇SZ45解剖鏡下，觀察枝條橫切面的受凍害褐變程度及木質部受凍害產生的變化。每個處理重復3次，取平均值。

丙二醛(MDA)、脯氨酸(Pro)的含量 采用武漢伊萊瑞特生物科技公司試劑盒測定。

1.3 數據處理

使用Microsoft Office Home and Student 2019進行數據計算，采用OriginPro 2022 SR1(學習版)分析數據。

2 結果與分析

2.1 枝蔓恢復生長情況

冬芽的萌動程度，參照李華編著的《葡萄栽培學》相關指標進行描述[9]。從圖1可看出，隨著處理溫度的降低，戶太8號葡萄枝條恢復生長的能力漸弱。-4～-7 ℃處理后的冬芽在30 d內進入展葉期，全部萌發；-13 ℃處理的冬芽在30 d內只進入綠尖期，個別芽未萌發；當-16 ℃或更低溫處理時，冬芽一直未萌動。

圖 1 不同低溫處理的戶太8號葡萄一年生枝條在30 d的生長情況

2.2 枝條組織的生理指標

葡萄枝條組織褐變情況。表1顯示，隨著處理戶太8號枝條的低溫的降低，枝條組織褐變程度漸重。-4～-7 ℃處理的枝條無組織褐變發生；-10 ℃處理的枝條有部分褐變發生，褐變率為35%；-13 ℃處理的枝條褐變率超過50%；-16 ℃處理的枝條肉眼可見褐變，褐變率達90%；-19 ℃處理的枝條褐變率達100%。

表1 戶太8號一年生枝條不同低溫處理的生理指標變化

枝條電解質滲出率的變化。隨著枝條低溫處理的下降，戶太8號枝條電解質滲出率逐漸上升，大體上呈現“慢—快—慢”的增長趨勢，-4～-10 ℃處理時，電解質滲出率緩慢上升；-10～-19 ℃處理時，電解質滲出率上升加快；-19 ℃處理時，電解質滲出率超過50%；-27 ℃時處理時，電解質滲出率達到63.76%。

枝條中MDA含量的變化。隨著枝條處理低溫的降低，戶太8號枝條中MDA含量呈先升后降的變化趨勢。-4～-10 ℃處理時，MDA含量從36.76 nmol/g開始緩慢上升；-10～-19 ℃處理時，MDA含量上升趨勢變快，達到峰值66.12 nmol/g；-23～-27 ℃處理時則急劇下降至30.91 nmol/g。

枝條中Pro含量的變化。隨著枝條處理低溫的降低，戶太8號枝條中Pro含量呈上升趨勢。-4～-7 ℃處理時，Pro含量從3.72 μg/g緩慢上升；-7～-13 ℃處理時，Pro含量上升趨勢加快；-13～-27 ℃處理時，Pro含量上升趨勢變慢，最終達到峰值12.10 μg/g。

2.3 低溫半致死溫度

隨著枝條處理低溫的下降，戶太8號枝條電解質滲出率逐漸增加，溫度與電解質滲出率之間的關系大致呈S型曲線，基本符合Logistic方程。將不同低溫處理的枝條所測得的電解質滲出率和Logistic方程擬合，求得低溫半致死溫度LT50(表2)，擬合度為0.94417、參數 a為3.02651、b為0.06544、k為100，擬合度較好，結果可信，戶太8號枝條的半致死溫度為-16.92 ℃。

表2 戶太8號葡萄枝條的低溫半致死溫度

3 小結與討論

在模擬梯度低溫脅迫下，戶太8號葡萄枝條的恢復生長能力越來越弱，直到無法恢復；組織褐變面積逐漸變大，直到全部褐變；電解質滲出率逐漸升高，用Logistic方程擬合，求得低溫半致死溫度為-16.92 ℃；丙二醛含量先升后降，游離脯氨酸含量逐漸升高。

植物遇到低溫傷害，具有一定的自我恢復能力，研究其遭遇低溫傷害后的恢復生長能力，可用來評價其抗寒性的強弱[10]。植物遭遇低溫傷害后是否存活，主要通過芽對低溫的敏感性反映，芽在低溫下能否存活是鑒定植物抗寒性最直接和有效的方法之一[11]。本研究發現，戶太8號一年生枝條經-13 ℃低溫處理，30 d內冬芽只能進入綠尖期，個別冬芽無法萌動。-16 ℃或更低溫處理，冬芽一直未萌動。因為當植物受到凍害程度嚴重時，會影響其恢復生長，甚至恢復生長受阻[12]。戶太8號葡萄在低溫處理時，造成冬芽內細胞間和細胞內水分先后結冰[13,14]，細胞亞顯微結構破壞、細胞生理代謝失調；另一方面在溫度恢復過程中，造成細胞變形、細胞內原生質體破裂，細胞受到機械應力損傷。兩方面綜合作用，使得冬芽內部細胞部分死亡，幸存的細胞勉強支撐冬芽萌動。

在外界低溫下，細胞膜中積累的自由基誘導膜脂中不飽和脂肪酸發生脂質過氧化，膜脂過氧化最終產物是MDA[15]。植物體內MDA含量可以反映其面對低溫時的細胞膜受損程度以及膜脂過氧化水平[16]。本研究發現，當進行-4～-27 ℃梯度低溫處理時，MDA含量出現先升后降，-16～-19 ℃時出現峰值。這與向導等[17]、賈金輝等[18]研究葡萄抗寒性的結果相似。分析認為：在低溫處理下，植物細胞內清除和產生的自由基動態平衡遭到破壞，自由基逐漸積累，誘導脂質過氧化作用逐漸增強MDA的過量積累，一方面與枝條內的蛋白質、核酸等大分子反應，使其喪失生理功能，另一方面使得枝條內纖維素分子間的橋鍵松馳[19]。兩方面綜合作用，使得枝條內部部分細胞受損，甚至死亡，喪失了生理功能。

本研究為戶太8號葡萄的抗寒性初步研究，未涉及與其他品種的對比，只以-4 ℃為對照，初步評判其抗寒性，為后期進行深入研究奠定了基礎。