田雪慧， 颉建明

(1.杨凌职业技术学院 生态环境工程分院， 陕西 杨凌 712100； 2.甘肃农业大学 园艺学院， 甘肃 兰州 730070)

百合(Lilium)是国家卫生部首批公布的药食同源植物，又是著名的观赏植物[1]。食用百合是营养价值很高的特种蔬菜，其鳞茎含碳水化合物、蛋白质、果胶、脂肪、钾、磷钙、铁、百合甙等抗癌性植物碱和多种维生素，并兼具保健功能。其中，龙牙百合(Liliumbrownievar.viridulumBaker)、宜兴百合(LiliumlancifoliumThunb.)和兰州百合﹝LiliumdavidiiDuch. var.unicolor(Hong)Cotton﹞为食用百合3大主栽品种。宜兴百合味稍苦，兰州百合味甜但生长周期长(6～7 a)，而龙牙百合生长期为2～3 a，味道稍甜，以鳞片硕大、肉质肥厚、色白、高产而著称，但抗性差[1-2]。3种食用百合品种各有优点，但也各有局限性，并且因产地气候环境不同，生长习性差异很大，很难在他地种植成功。温度是植物生长最重要的环境因子之一。通过对食用百合抗寒性的研究，筛选出百合抗寒评价指标及抗寒性较强的食用百合品种是目前食用百合生产上亟待解决的关键问题[2-3]。筛选适宜中西部生长、食用及观赏百合品种，对我国中西部产业结构调整及农民增收具有重要意义。

目前，对百合抗寒性研究主要集中于亚洲百合[3]、东方百合[4]和卷丹百合[5]等观赏品种，鲜见有关食用百合品种抗寒性的研究报道。植物在低温胁迫下，相对电导率增大，叶绿素荧光参数Fv/Fm值降低，细胞膜透性增大[6]，渗透调节物质可溶性糖、可溶性蛋白和游离脯氨酸积累[7]，膜脂相变及膜脂过氧化产物丙二醛含量和保护酶活性[7]升高等。通常情况下，这些指标被用作指示植物抗寒性的指标[8]，但是，植物抗逆性评价指标在不同植物中表现不同，且单一指标不能作为植物抗逆性评价的依据[9]。为此，以生产上常见的3个食用百合品种的幼苗为试材，采用人工模拟低温环境，通过观测各品种叶片的形态特征及对抗寒性有关生理生化指标的变化，筛选出与百合抗寒密切相关的生理指标及抗寒性强的品种，综合评价其抗寒性，以期为百合抗寒育种、引种及栽培提供理论支撑及技术支持。

1 材料与方法

1.1 试验材料

自然生长成熟的宜兴百合、龙牙百合和兰州百合种球，分别于江苏宜兴、江西万载和兰州七里河地区采集。

1.2 方法

1.2.1 样品处理 经采集的百合储藏于2℃冰箱110 d[10]后，种植于15 cm口径的花盆中，置于20℃智能低温人工气候箱(RXZ-0288型)中培养，光照强度40 000 lx，浇水方式采用滴灌，光周期为14/10 h(白天/夜晚)，其他采用常规管理。

1.2.2 试验设计 其他生长条件不变，将生长至15 cm左右的食用百合幼苗放在智能低温人工气候箱(RXZ-0288型)中进行梯度低温处理。降温梯度分别为10℃和4℃，共2个处理，以室温20℃作为对照温度，3次重复，每个重复8株，降至目标温度后维持24 h[10]。低温处理后，测定各品种相同部位叶片的生理指标。

1.2.3 指标测定 相对电导率(Rec)采用电导法测定，可溶性蛋白(SP)采用考马斯亮蓝染色法测定[11]，可溶性糖(SS)含量采用硫酸-蒽酮比色法进行测定，游离脯氨酸(Pro)含量采用酸性茚三酮法[12]进行测定，丙二醛(MDA)含量参照LAVANIA D等方法[13]，超氧化物歧化酶(SOD)活性及过氧化氢酶(CAT)酶活性测定采用BALDI P等方法，过氧化物酶(POD)活性测定采用ZHANG W等方法[13]，叶绿素荧光采用Flour Cam荧光成像系统，每个指标平行测定3次。

抗寒系数=低温胁迫后指标测定值/对照指标测定值×100%

负向指标的抗寒系数=-低温胁迫后指标测定值/对照指标测定值×100%

式中，RC为综合抗寒系数，PI为各品种抗寒系数，n为指标抗寒系数数量。

1.3 数据分析

采用SPSS19.0、DPS、Microsoft Excel和PowerPoint进行数据分析与作图。

2 结果与分析

2.1 低温胁迫下食用百合不同品种植株形态特征的变化

从图1可知，低温胁迫24 h后，除兰州百合外，其他2个品种叶片出现不同程度的卷曲、失水萎焉。宜兴百合和龙牙百合在4℃条件下较10℃条件下受害更显著，相同温度胁迫下龙牙百合较宜兴百合受害程度轻。说明不同食用百合品种在低温胁迫下均受一定程度的伤害，各品种对低温的抵抗能力存在差异。

2.2 低温胁迫下不同品种食用百合叶绿素荧光的变化

低温逆境条件下引起的保护性的能量耗散过程(如叶黄素循环运转加强而提高热耗散)可导致Fv/Fm下降[13]。从图2可知，食用百合叶绿素荧光参数(Fv/Fm)均有所下降，说明低温对光系统产生抑制作用，但降幅不同。随着温度的降低(20～10℃，10～4℃)，兰州百合的Fv/Fm分别降低3.8%和10.1%；龙牙百合的Fv/Fm分别降低10.3%和14.1%；宜兴百合的Fv/Fm分别降低16.3%和21.3%(图2)。食用百合的抗寒性与Fv /Fm的降低率呈负相关，降低率小的试材抗寒性强。因为低温等逆境条件下，PSⅡ光化学效率下降，Fv/Fm值降低。表明，抗寒性兰州百合最强，龙牙百合次之，

宜兴百合最弱。

2.3 低温胁迫下不同食用百合品种生理指标的变化

2.3.1 叶片相对电导率与渗透调节物质含量 相对电导率是低温胁迫下衡量细胞膜透性的重要指标，其值越大，表示电解质的渗漏量越多，细胞膜受害程度越重[14]。渗透调节在植物抗寒过程中发挥了重要作用。低温胁迫下植物可通过增加体内的主要渗透物质含量提高其抗寒适应性[15]。从表1可知，与对照相比，随温度的下降，不同食用百合幼苗的叶片相对电导率、SP和Pro呈不同程度的上升趋势。兰州百合可溶性糖含量随温度的降低而升高，宜兴百合和龙牙百合可溶性糖含量呈先升高后下降趋势。说明，在4℃时，宜兴百合和龙牙百合的叶片细胞膜结构受一定程度的损坏，导致体内相关合成酶活性降低，水解酶活性增强，从而使可溶性糖的合成受阻，甚至被分解或水解而低于正常值[16]。

经分析，食用百合抗寒性与相对电导率、SS和Pro极显著相关。

2.3.2 叶片抗氧化酶活性和MDA含量变化 从表1可知，随温度的降低，不同食用百合品种幼苗叶片SOD、CAT和POD活性明显增加，MDA明显增加。说明食用百合幼苗在低温胁迫下，通过提高抗氧化酶活性来清除自由基毒害，维持细胞膜的稳定，从而提高植物对寒冷的适应能力。食用百合地上部分抗寒性与SOD、CAT、POD活性间的相关性达极显著水平，与MDA含量显著相关。

表1 低温胁迫下不同食用百合品种幼苗叶片的生理指标

2.4 低温胁迫24 h 后各食用百合的生理指标抗寒系数

从表2可看出，经4℃低温胁迫后，相对电导率抗寒系数，宜兴百合最大，为 -250.7%；兰州百合最小，为 -143.2%。说明兰州百合的抗寒能力强于宜兴百合。SP抗寒系数、SS抗寒系数和Pro抗寒系数均以兰州百合最大，分别为142.9%、159.3%和187.3%；宜兴百合最小，分别为117.9%、87.2%和101.2%。综合抗寒系数，兰州百合最大，4℃和10℃下分别为71.7%和58.7%；宜兴百合最小，4℃和10℃下分别为51.6%和51.8%，龙牙百合综合抗寒系数介于两者之间，4℃和10℃下分别为63.2%和52.9%。说明，兰州百合抗寒能力最强，宜兴百合抗寒能力最弱。

表2 低温胁迫下不同食用百合品种各项指标的抗寒系数

综合分析，食用百合抗寒强弱依次为兰州百合>龙牙百合>宜兴百合。

2.5 低温胁迫24 h 后不同食用百合品种各指标间的相关性

从表3可知，SS与SP间、SS与Pro间、MDA与Pro间及MDA与SP间呈显著正相关，Fv/Fm与SP间呈显著负相关，SOD与Pro间、SOD与SP间、Pro与SP间及MDA与SS间呈极显著正相关。因此，多个指标对抗寒性有影响，且指标间相互作用共同影响食用百合的抗寒性。

表3 低温胁迫24 h 后不同食用百合品种各指标间的相关性

3 结论与讨论

植物的抗逆性是受多种因素影响的复杂的数量性状，用单一指标评价植物的抗逆性具有片面性[17]，只有用多个指标进行综合评价才能准确反映植物的抗逆性[18-19]。

植物生长在自然环境条件下，不可避免地受到多种逆境胁迫。这些非生物胁迫均会产生次级胁迫，使植物直接或间接形成过量的活性氧自由基(ROS)，而ROS对细胞膜系统、脂类、蛋白质和核酸等大分子具有很强的破坏作用[20]。逆境条件下植物体同时存在保护酶系统，能够清除体内多余的自由基，这一保护酶系统实际上是一个抗氧化系统，是由许多酶和还原性物质组成，其中超氧化物歧化酶(SOD)、过氧化氢酶(CAT)、过氧化物酶(POD)是主要的抗氧化酶，植物通过抗氧化酶加强抗氧化作用提高对逆境的抗性，从而防止自由基毒害[21]。Fv/Fm等生理指标是植物抗寒性的主要敏感指标，用于拟南芥[22]等许多种植物的抗寒性鉴定中。低温下，植物启动渗透调节系统，可溶性糖、可溶性蛋白和游离脯氨酸等渗透调节物质的含量发生变化[23]，膜脂过氧化产物丙二醛含量变化，活性氧自由基产生[24]，超氧化物歧化酶、过氧化物酶等抗氧化酶系统可以清除活性氧、降低低温带来的伤害[25。研究以生产上推广的3个食用百合品种为试材，选取9个生理指标在低温处理下进行比较发现，食用百合各品种随着温度的降低其相对电导率和叶绿素荧光系数Fv/Fm呈极显著变化，是食用百合抗寒性的重要指标，可作为食用百合抗寒种质筛选的依据；食用百合地上部分随着温度的降低可溶性蛋白和脯氨酸极显著变化；食用百合不同品种保护酶系统随温度的降低变化较大，但超氧化物歧化酶、过氧化氢酶、过氧化物酶活性变化极显著，丙二醛含量变化显著。因此，相对电导率、叶绿素荧光系数、可溶性蛋白、脯氨酸、超氧化物歧化酶、过氧化氢酶、过氧化物酶活性等可作为食用百合抗寒性强弱的评价指标。此外，食用百合各生理指标间通过联合互作与各品种抗寒性呈显著相关。

根据低温胁迫下各生理指标的综合分析，4℃和10℃温度下，兰州百合的综合抗寒系数分别为71.7%和58.7%，龙牙百合的综合抗寒系数分别为63.2%和52.9%，宜兴百合的综合抗寒系数分别为51.6%和51.8%， 3个食用百合品种的抗寒性依次为兰州百合>龙牙百合>宜兴百合。综合分析结果与低温胁迫后各品种形态特征观察结果基本一致，并与各品种在实际生产上的表现相符[26]。3种食用百合中，兰州百合是最抗寒的食用百合品种，可进一步研究其抗寒分子机制，发掘抗寒的通路及抗寒基因，为抗寒及品质优良食用百合品种选育提供参考。相对电导率、叶绿素荧光参数Fv/Fm、可溶性蛋白、游离脯氨酸、超氧化物歧化酶活性等指标可作为百合抗寒品种选择的依据，可为食用百合引种及栽培区划分提供技术支持，也可用于评价除3种食用百合外的其他食用百合及观赏百合的抗寒性。