自然降温条件下不同产地酸枣抗性生理指标综合评价

2019-10-18郑强卿李鹏程陈奇凌王晶晶

江苏农业科学 2019年15期

郑强卿李鹏程陈奇凌王晶晶

摘要：比较不同产地酸枣的抗寒能力差异，为筛选优良的枣树砧木和选育新品种提供理论依据。在自然降温条件下，对不同产地15种酸枣1年生枝条生理生化指标进行测定，将测定值换算成抗寒系数，再将抗寒系数换算成隶属函数值，取各指标隶属度平均值对酸枣抗寒性强弱进行綜合评定。在不同产地的15个酸枣类型中，属于抗寒类型的有2个，占13.3%，中抗类型的有6个，占40%，低抗类型的有4个，占26.7%，其中无抗寒能力的只有3个，占20%。酸枣渗透调节物质和抗氧化物酶各指标的隶属值与可溶糖含量、脯氨酸含量呈显著相关，与超氧化物歧化酶（superoxide dismutase，简称SOD）活性和丙二醛含量呈极显著相关。丙二醛含量和SOD活性无论在任何条件下均可作为植株抗寒性强弱评价或鉴定的指标。陕西清涧铁莲沟和袁家沟的酸枣具备较强的抗寒能力，其次是陕西米脂张岔村和河北省内丘县。

关键词：酸枣;抗寒;生理指标;综合评价

中图分类号： S665.101

文献标志码： A

文章编号：1002-1302（2019）15-0154-05

枣（Ziziphus jujube Mill）是原产我国的特有果树和主要经济林树种，新疆是我国新兴的优质干枣生产基地。枣树在新疆丰富的果树资源中所占比例最高、面积最大，是经济优势最凸显的树种。但在新疆红枣产业快速发展过程中，尚未形成系统的栽培技术理论体系，如种植面积大、品种单一、抗逆性差等问题，是红枣产业可持续发展的制约因素。枣树抗逆能力强弱除与品种自身生物学特性相关之外，还与砧木酸枣（Zizphus spinosus Hu）的个体间差异和良种程度有关。尤其在冬季漫长且气候严寒的新疆，选育抗寒的优良砧木品系和枣树品种对新疆红枣产业的健康发展具有重要意义。果树在遭受低温胁迫时，最直接最直观的表现就是自身生理生化的变化[1]。研究结果表明，丙二醛（malondialdehyde，简称MDA）含量﹑可溶性糖含量﹑可溶性蛋白含量﹑脯氨酸含量等指标虽不能直接判断植物的抗寒性强弱，但均与抗寒性有密切的关系[2-4]。果树砧木抗寒性研究大多集中在苹果[5-6]、葡萄[7]、樱桃[8]、山楂[9]上，枣树砧木酸枣的抗寒性亦有部分报道[10]，是通过人工模拟低温对酸枣生长量以及部分生理指标进行对比研究。在新疆北部石河子市冬季漫长、气温较低的环境下，通过测试分析自然降温过程中酸枣当年生枝条生理生化指标，研究不同产地酸枣抗寒能力的强弱。通过研究不同产地酸枣当年生枝条的渗透调节物质含量、过氧化物含量、抗氧化物酶活性及过氧化物酶活性等指标在自然降温过程中的变化规律，探讨其与抗寒性的关系，旨在筛选出优良的枣树砧木，为培育高抗寒的枣树品种提供理论依据。

1 材料与方法

1.1 研究区概况

试验于2012年在新疆农垦科学院林园研究所试验基地进行，该基地位于43°20′～45°20′N，84°45′～86°40′E之间的新疆石河子市312国道旁，属典型的温带大陆性气候，冬季长而严寒，夏季短而炎热，无霜期为168～171 d。年平均气温为 7.5～8.2 ℃，最高气温出现在7月，平均气温在25.1～26.1 ℃。年降水量为125.0～207.7 mm，一年中降水较多的月份出现在7、5、6、4月，降水量为13.0～20.0 mm。

1.2 试验材料与设计

于2011年9月，分别在河北省易县（HB1）、内邱县（HB2），陕西省佳县（SX11）、米脂凉水沟（SX10）、米脂吕家界（SX9）、米脂张岔村（SX8）、清涧任家洼（SX7）、清涧陈家坪（SX6）、清涧县（SX5）、清涧袁家沟（SX4）、清涧铁莲沟（SX3）、清涧合口（SX2）、清涧陈家河（SX1）及河南省鹤壁市形盆村（HN1）、下槽村（HN2）等地共采集15种不同产地果实全红的酸枣种子，于2012年开春在新疆农垦科学院试验园通过播种建立试验区。

不同类型酸枣经过11、12、1月3个月的-27～-8 ℃低温胁迫之后，对其生理指标进行测试分析。在每种不同的砧木上选取4～6个枝条，分别剪取20～30 cm长的枝段，用水冲洗10 s，然后用蒸馏水冲洗干净，用滤纸吸干，用石蜡封剪口后用聚乙烯袋包裹，带回实验室测定。

1.3 测试方法

生理指标脯氨酸含量、过氧化物酶（peroxidase，简称POD）活性、超氧化物歧化酶（superoxide dismutase，简称SOD）活性的测定参照李合生的方法[11]，丙二醛含量和过氧化氢酶活性的测定参照刘萍的方法[12]，其中过氧化氢酶活性的测定为紫外吸收法。可溶性蛋白含量的测定采用考马斯亮蓝G-250染色法，可溶性糖含量的测定采用蒽酮比色法。

1.4 数据处理与分析

试验数据采用Excel 2010进行统计分析、制图，用SPSS 17.0软件中的LSD、Dancuns检验对差异显著指标进行方差分析。本试验以12月5日即第1次采样后测得的理化指标作为对照组，以1月3日最低温度出现时，即第2次测得的指标作为胁迫组，分别计算胁迫组和对照组各性状的平均值，参考周广生等的方法[13-14]，首先用公式（1）将原始数据进行转换，求得各理化指标性状的抗寒系数（a）。采用隶属函数值法综合评价该15种酸枣实生苗的抗寒性强弱，即将各指标的抗寒系数换算成隶属函数值，取各指标隶属度的平均值作为抗寒性强弱的综合评定标准。

2.1 不同产地酸枣枝条渗透调节物质、膜脂过氧化物含量的变化

随着外界环境自然温度的不断降低，不同类型酸枣枝条的渗透调节物质、膜脂过氧化物含量均发生了变化。可溶性糖含量除SX1、SX11有所降低外其他均增加（图1），增幅最大，为80.49%，其次是 HN2，为77.55%，位居第3的是SX2为63.20%。可溶性蛋白含量随温度降低既有增加又有降低（图2），HB1、HB2与SX4均明显提高，分别提高 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降幅为4.28%，位居第3的SX8降幅为8.08%。另外，脯氨酸含量均有大幅度提高（图3），SX8提高幅度最大的SX8为203.45%，其次是SX3、SX1，分别为14912%、 10479%，提高幅度最小的是HB1，为 28.04%。

丙二醛含量既有减少又有上升（图4），SX1、SX2、SX6和HB1均减少，提高幅度最大的是SX3，为92.85%，其次，SX9、HN2，分别为50.54%、40.29%。

2.2 不同酸枣枝条中抗氧化物酶活性的变化

在自然條件下，供试不同类型酸枣随着外界环境温度的不断降低，SOD活性均成下降趋势（图5），下降幅度最小的是SX5，为0.71%，其次是SX3，为1.04%，位居第3的是SX7，为 4.78%。1月3日HB2的过氧化物酶活性量较12月5日提高13.71%，其他均呈下降趋势（图6），下降幅度最小的是SX1，为14.33%，其次是SX5，为31.34%，位居第3的是SX3为37.87%。

2.3 不同类型酸枣枝条抗寒能力综合评价及相关性分析

由表1可知，SX3和SX4的平均隶属度分别为0.65、0.63，属于抗性酸枣类型;SX7、SX5、SX9、HN2、HB2以及SX8的平均隶属度均在0.42～0.58之间，均为中抗性类型;SX11、SX1、SX2以及HN1平均隶属度均在0.32～0.39之间，均为低抗性酸枣类型;SX6、SX10、HB1的平均隶属度为 0.19～0.27，属于不抗酸枣类型。以酸枣生理生化指标隶属度的平均值和对应指标的抗寒系数进行相关性分析，结果（表2）显示，抗寒指标的隶属值与可溶糖含量、脯氨酸含量呈显著相关，与SOD活性和丙二醛含量呈极显著相关，与可溶性蛋白含量和POD活性均为不相关或者相关不显著。以酸枣各项指标的抗寒系数作为因变量，以抗性系数相应的隶属值为自变量，采用逐步回归分析法所建立的回归方程为y=-1.002+0.132x1+0.352x2+0.076x3+0.798x4+0.116x6，决定系数r2=0.966。

3 结论与讨论

林木抗寒性是林木在对低温寒冷环境的长期适应中，通过自身的遗传变异和自然选择获得的一种抗寒能力[16]。结果表明，在自然降温条件下不同产地酸枣随着外界环境温度的不断降低，可溶性糖（除SX1、SX11外）、脯氨酸含量不同程度地增加，这与吴正保等在榛子、灰枣、核桃和扁桃上的研究结果[16-19]一致。研究中，低温胁迫过程中部分产地的酸枣可溶性蛋白含量明显上升，但也有一部分在减少，这与邱乾栋等的研究结果[20]不一致，一方面可能与酸枣承受的最低温度有关，另一方面可能由于随温度降低枝条中膜脂过氧化程度加剧，丙二醛含量增加，蛋白合成受阻、含量降低;另外可能由于取样的次数较少，未能准确反映可溶性蛋白含量与低温胁迫的关系，这有待进一步验证。

研究中，随着外界环境温度的不断降低，73%酸枣的丙二醛含量增强，提高幅度最大的是SX3，为92.85%。SOD、POD活性大多呈下降趋势，下降幅度最小的分别为SX5 和SX1，就保护酶本身的特性而言，SOD和POD均能清除活性氧自由基，以减少对膜的伤害，且在低温胁下其活性均会增强[20]，但本试验结果相反，仅能推测采样时的外界温度已经成为酸枣二次枝所能承受的临界温度，但仍需进一步研究证明。

林木经历逆境胁迫锻炼时，其自身的渗透调节物质和防御系统均会受到一定的破坏，用单一指标很难客观真实地反映其本质[21-22]。本研究运用隶属函数法综合评价筛选抗寒酸枣类型，结果表明，在不同产地的15个酸枣类型中，属于抗寒类型的有2个，占13.3%，中抗类型的有6个，占40%，低抗类型的有4个，占26.7%，而无抗寒能力的只有3个，占20%。另外经过酸枣抗寒系数与生理指标平均隶属度的相关性研究可知，在酸枣渗透调节物质和抗氧化物酶的生理指标中，抗寒指标的隶属值与可溶糖含量、脯氨酸含量呈显著相关，与SOD活性和丙二醛含量呈极显著相关，与可溶性蛋白含量和POD活性均为不相关或者相关不显著，丙二醛含量和SOD活性无论在任何条件下均可作为植株抗寒性强弱评价或鉴定的指标。

本试验在年度气温最低的时节，对不同类型酸枣进行了自然抗寒试验，通过对自然降温条件下酸枣当年生二次枝生理生化指标的测定以及运用隶属函数法综合评价参试酸枣抗寒能力，结果表明，在15个不同产地酸枣中，抗寒性由强到弱依次为SX3>SX4>SX8>HB2>HN2>SX9>SX5>SX7>HN1=SX2>SX1>SX11>SX10=HB1>SX6，其中具备Ⅱ级抗寒能力的有SX3（平均隶属度0.65）和SX4（平均隶属度063）。属于Ⅲ级中抗寒能力的有6个，其中（平均隶属度058）和HB2（平均隶属度0.56）抗寒能力相对较强。这一结果能为培育适宜本土的枣树新品种和推进红枣产业的健康持续发展提供参考依据。

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