3種枸杞品種抗寒性機理研究

王濤，劉珩

(新疆林科院園林綠化研究所，新疆 烏魯木齊 830000)

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3種枸杞品種抗寒性機理研究

王濤，劉珩

(新疆林科院園林綠化研究所，新疆 烏魯木齊 830000)

通過測定寧杞7號、新疆枸杞、寧杞1號等3種品種枸杞的過氧化氫酶(CAT)、丙二醛(MDA)、過氧化物酶(POD)、超氧化物歧化酶(SOD)的含量，測定抗寒電導(dǎo)率、可溶性蛋白含量、脯氨酸含量，溫度為-15、-20、-25、-30、-35和-40 ℃時可溶性糖含量，分析這些生理指標變化規(guī)律，比較這3種枸杞品種抗寒能力的差異。結(jié)果表明：不同的品種之間，從這些生理指標都發(fā)生了不同程度的變化，新疆枸杞表現(xiàn)良好，寧杞7號次之，寧杞1號最差。

枸杞品種；抗寒性；生理指標

寧夏枸杞在中國栽培面積最大。寧夏枸杞主要分布在中國西北地區(qū)，而其他地區(qū)常見的為中華枸杞及其變種。枸杞喜冷涼氣候，耐寒力很強。當(dāng)氣溫穩(wěn)定通過7 ℃左右時，種子即可萌發(fā)，幼苗可抵抗-3 ℃低溫。春季氣溫在6 ℃以上時，春芽開始萌動。枸杞在-25 ℃越冬無凍害。枸杞根系發(fā)達，抗旱能力強，在干旱荒漠地仍能生長。枸杞多生長在堿性土和砂質(zhì)壤土，最適合在土層深厚，肥沃的壤土上栽培。

研究表明，近年來，由于枸杞營養(yǎng)價值豐富，有關(guān)枸杞研究也日漸活躍。但前人的研究主要集中于枸杞植物化學(xué)成分，枸杞的抗旱性能等。但是對于枸杞品種抗寒性機理的研究非常少?？购憻捄蟛煌坭狡贩N(品系)在其臨界不同低溫脅迫下的抗寒生理指標變化研究卻未見報道。本文通過研究3種枸杞品種在其低溫脅迫下的抗寒生理指標的差異，找出這些指標與品種之間耐寒性的關(guān)系，在完善當(dāng)前枸杞抗寒性理論的同時，進一步為耐寒性枸杞品種的選育，延長枸杞品種的建植技術(shù)提供一定的理論基礎(chǔ)和技術(shù)支持。

1 材料與方法

1.1 試驗材料

供試的3個枸杞品種為:寧夏枸杞7號、新疆枸杞、寧夏枸杞1號。

1.2 試驗方法

將采回來的枸杞試驗用枝條剪成40 cm左右長度，用自來水沖洗數(shù)遍，去除泥土、蟲卵、灰塵，再用蒸餾水沖洗3遍，然后用吸水紙吸干水分，最后將枝條末端蠟封。將每個品種蠟封后的品種枝條分成相等的6份，放入冰箱中(0～4℃)待用。每次處理時，取參試品種枝條放于程控低溫冰箱中進行低溫處理，處理溫度的梯度為-15 ℃、-20 ℃、-25 ℃、-30 ℃、-35 ℃、-40 ℃。降溫速度為4 ℃h-1，達到目的處理溫度后維持12 h，然后逐步升溫，升溫速度亦為4 ℃h-1。

1.3 生理生化指標的測定

測量項目包括：過氧化氫酶CAT、MDA丙二醛、過氧化物酶(POD)、超氧化物歧化酶(SOD)、抗寒電導(dǎo)率、可溶性蛋白、脯氨酸、可溶性糖。

2 結(jié)果與分析

2.1 過氧化氫酶(CAT)含量

過氧化氫酶，是催化過氧化氫分解成氧和水的酶，存在于細胞的過氧化物體內(nèi)。過氧化氫酶是過氧化物酶體的標志酶, 約占過氧化物酶體酶總量的40%。過氧化氫是一種代謝過程中產(chǎn)生的廢物，它能夠?qū)C體造成損害。為了避免這種損害，過氧化氫必須被快速地轉(zhuǎn)化為其他無害或毒性較小的物質(zhì)。而過氧化氫酶就是常常被細胞用來催化過氧化氫分解的工具。進行中的過氧化氫酶檢測，可以觀察到氣泡。過氧化氫酶檢測是微生物學(xué)家鑒定細菌種類的主要的三種檢測手段之一，即用過氧化氫來檢測過氧化氫酶是否存在[1]。假如細菌中含有過氧化氫酶，則在過氧化氫溶液中加入少量細菌提取物就能觀察到氧氣氣泡生成。

表1 不同低溫下三種枸杞過氧化氫酶(CAT)含量

從表1可以看出，隨著溫度的不斷降低，三種枸杞的過氧化氫酶(CAT)含量做出了積極的反映，都下降了很多，但最后又上升了。從過氧化氫酶(CAT)含量來分析?？购孕Ч麖暮玫讲?，依次為：新疆枸杞、寧杞1號、寧杞7號。

2. 2 MDA丙二醛含量

MDA是膜脂過氧化最重要的產(chǎn)物之一，它的產(chǎn)生還能加劇膜的損傷因此在植物衰老生理和抗性生理研究中MDA含量是一個常用指標，可通過MDA了解膜脂過氧化的程度，以間接測定膜系統(tǒng)受損程度以及植物的抗逆性[2]。

表2 不同低溫下三種枸杞MDA丙二醛含量

從表2可以看出，隨著溫度的不斷降低，三種枸杞的MDA丙二醛含量做出了積極的反映。從MDA丙二醛含量來分析?？购孕Ч麖暮玫讲?，依次為：新疆枸杞、寧杞7號、寧杞1號。

2.3 過氧化物酶(POD)含量

植物體中含有大量的過氧化物酶體，是活性較高的一種酶。它與呼吸作用、光合作用及生長素的氧化等都有關(guān)系。在植物生長發(fā)育過程中它的活性不斷發(fā)生變化。一般老化組織中活性較高，幼嫩組織中活性較低。這是因為過氧化物酶能使組織中所含的某些碳水化合物轉(zhuǎn)化成木質(zhì)素，增加木質(zhì)化程度，而且發(fā)現(xiàn)早衰減產(chǎn)的水稻根系中過氧化物酶的活性增加，所以過氧化物酶可作為組織老化的一種生理指標[3]。

表3 不同低溫下三種枸杞過氧化物酶(POD)含量

從表3可以看出，隨著溫度的不斷降低，從三種枸杞的過氧化物酶(POD)含量來分析?？购孕Ч麖暮玫讲睿来螢椋簩庤?號、新疆枸杞、寧杞7號。

2.4 超氧化物歧化酶(SOD)含量

超氧化物歧化酶(Superoxide Dismutase簡稱SOD)是一種新型酶制劑。它在生物界的分布極廣，幾乎從動物到植物，從人到單細胞生物，都有它的存在。SOD被視為生命科技中最具神奇魔力的酶、人體內(nèi)的垃圾清道夫。SOD是氧自由基的自然天敵，是機體內(nèi)氧自由基的頭號殺手，是生命健康之本。

表4 不同低溫下三種枸杞超氧化物歧化酶(SOD)含量

從表4可以看出，隨著溫度的不斷降低，3種枸杞的過氧化物酶(POD)含量來分析。抗寒性效果從好到差，依次為：新疆枸杞、寧杞7號、寧杞1號。

2.5 抗寒電導(dǎo)率

近年來的研究表明，在低溫傷害尤其冷害中，膜系統(tǒng)常常是最先受到傷害的部位，寒害能使脂膜受損傷，透性加大，細胞內(nèi)離子(主要是K+離子)外滲量增多，電導(dǎo)率加大。因此可以用電導(dǎo)儀測定溶液的電導(dǎo)率，求算電解質(zhì)滲出率(或稱傷害率)。傷害率愈高則愈不抗寒，反之則愈抗寒[4]。

表5 不同低溫下3種枸杞電導(dǎo)率

從表5可以看出，隨著溫度的不斷降低，從抗寒電導(dǎo)率來分析。抗寒性效果從好到差，依次為：寧杞1號、新疆枸杞、寧杞7號。

2.6 可溶性蛋白

可溶性蛋白是重要的滲透調(diào)節(jié)物質(zhì)和營養(yǎng)物質(zhì)，它們的增加和積累能提高細胞的保水能力，對細胞的生命物質(zhì)及生物膜起到保護作用，因此經(jīng)常用作篩選抗性的指標之一。

表6 不同低溫下三種枸杞可溶性蛋白

從表6可以看出，隨著溫度的不斷降低，根據(jù)最后可溶性蛋白來分析。抗寒性效果從好到差，依次為：新疆枸杞、寧杞7號、寧杞1號。

2.7 脯氨酸

脯氨酸(Pro)是植物蛋白質(zhì)的組分之一，并可以游離狀態(tài)廣泛存在于植物體中。在逆境條件下(旱、鹽堿、熱、冷、凍)，植物體內(nèi)脯氨酸的含量顯著增加。植物體內(nèi)脯氨酸含量在一定程度上反映了植物的抗逆性，抗旱性強的品種往往積累較多的脯氨酸。因此測定脯氨酸含量可以作為抗旱育種的生理指標。另外，由于脯氨酸親水性極強，能穩(wěn)定原生質(zhì)膠體及組織內(nèi)的代謝過程，因而能降低凝固點，有防止細胞脫水的作用。在低溫條件下，植物組織中脯氨酸增加，可提高植物的抗寒性，因此，亦可作為抗寒育種的生理指標。

表7 不同低溫下三種枸杞脯氨酸

從表7可以看出，根據(jù)最后脯氨酸來分析?？购孕Ч麖暮玫讲?，依次為：寧杞1號、寧杞7號、新疆枸杞。

2. 8 可溶性糖

可溶性糖如葡萄糖、蔗糖，在植物的生命周期中具有重要作用。它不僅為植物的生長發(fā)育提供能量和代謝中間產(chǎn)物,而且具有信號功能。它也是植物生長發(fā)育和基因表達的重要調(diào)節(jié)因子。在對植物進行調(diào)控時，它又與其他信號如植物激素組成復(fù)雜的信號網(wǎng)絡(luò)體系[5]。

表8 不同低溫下三種枸杞可溶性糖

從表8，根據(jù)最后可溶性糖來分析?？购孕Ч麖暮玫讲?，依次為：新疆枸杞、寧杞7號、寧杞1號。

3 結(jié)論

通過對3個枸杞品種(寧杞1號、寧杞7號、新疆枸杞)的生理指標(過氧化氫酶CAT含量，MDA丙二醛含量，過氧化物酶POD含量，超氧化物歧化酶SOD含量，抗寒電導(dǎo)率，可溶性蛋白含量，脯氨酸含量，可溶性糖含量)的抗寒實驗測定，從這些生理指標變化情況看，其抗寒能力依次表現(xiàn)為：新疆枸杞表現(xiàn)良好，寧杞7號次之，寧杞1號最差。

[1] 劉榮梅,李鳳蘭,胡國富,等.轉(zhuǎn)CBF3基因煙草的抗寒性研究[J].東北農(nóng)業(yè)大學(xué)學(xué)報，2011(1)：119-123

[2] 王金輝,梁李宏,黃偉堅,等.氮磷鉀對寒害腰果植株恢復(fù)生長結(jié)果的影響[J].生態(tài)環(huán)境學(xué)報，2010(1)：188-190

[3] 田景花,王紅霞,高儀,等.核桃屬4樹種展葉期抗寒性鑒定[J].園藝學(xué)報，2012(12)：2439-2446

[4] 相昆,張美勇,徐穎,等.不同核桃品種耐寒特性綜合評價[J].應(yīng)用生態(tài)學(xué)報，2011(9)：2325-2330

[5] 趙紅星,耿攀,楊勇.39份柿屬種質(zhì)資源的抗寒性綜合評價[J].西北農(nóng)業(yè)學(xué)報，2010(12)：128-133

Mechanism of Cold Resistance of Three Varieties ofLyciumchinense

Wang Tao, Liu Heng

(Institute of Landscape Architecture, Xinjiang Academy of Forestry, Urumqi 830000, China)

The contents of catalase (CAT), malondialdehyde (MDA), peroxidase (POD), superoxide dismutase (SOD) in leaves ofLyciumbarbarum‘Qihao’,Lyciumdasystemum,Lyciumbarbarum‘Yihao’ were determined. Content of cold-resistant conductivity, soluble protein content, proline & soluble sugar under -15, -20, -25, -35 and -40 ℃ were determined. The changes of these physiological indices were analyzed and compared. Differences in cold resistance of three varieties ofLyciumchinensewere compared. Result shows that the physiological indices of different varieties varied with different degrees, andLyciumdasystemumperformed optimally, followed byLyciumbarbarum‘Qihao’ andLyciumbarbarum‘Yihao’.

varieties ofLyciumchinense; cold resistance; physiological index

1005-5215(2016)11-0042-03

2016-10-19

王濤(1972-)，男，新疆伊犁人，大學(xué)，助理工程師，現(xiàn)從事植物資源利用研究.

S332.5

A

10.13601/j.issn.1005-5215.2016.11.017